复习题一
一、选择题
1、下列选项中，不可能在用户态发生的事件是（ ）
A.系统调用 B.外部中断 C.进程切换 D.缺页
2、中断处理和子程序调用都需要压栈以保护现场，中断处理一定会保存而子程序调用不需要保存其内容的是（）
A.程序计数器 B.程序状态字寄存器
C.通用数据寄存器 D.通用地址寄存器
3、下列关于虚拟存储器的叙述中，正确的是（ ）
A.虚拟存储只能基于连续分配技术 B.虚拟存储只能基于非连续分配技术
C.虚拟存储容量只受外存容量的限制 D.虚拟存储容量只受内存容量的限制
4、假设5个进程P0、P1、P2、P3、P4共享三类资源R1、R2、R3，这些资源总数分别为18、6、22。T0时刻的资源分配情况如下表所示，此时存在的一个安全序列是（ ）
进程
已分配资源
资源最大需求
R1
R2
R3
R1
R2
R3
P0
3
2
3
5
5
10
P1
4
0
3
5
3
6
P2
4
0
5
4
0
11
P3
2
0
4
4
2
5
P4
3
1
4
4
2
4
A. P0，P2，P4，P1，P3 B. P1，P0，P3，P4，P2
C. P2，P1，P0，P3，P4 D. P3，P4，P2，P1，P0
5、操作系统的I/O软件通常由四个层次组成，每一层明确定义了与邻近层次的接口，其合理的层次组织排列顺序是（ ）
A.用户级I/O软件、设备无关软件、设备驱动程序、中断处理程序
B.用户级I/O软件、设备无关软件、中断处理程序、设备驱动程序
C.用户级I/O软件、设备驱动程序、设备无关软件、中断处理程序
D.用户级I/O软件、中断处理程序、设备无关软件、设备驱动程序
6、一个多道批处理系统中仅有P1和P2两个作业，P2比P1晚5ms到达，它的计算和I/O操作顺序如下：
P1：计算60ms，I/O 80ms，计算20ms
P2：计算120ms，I/O 40ms，计算40ms
若不考虑调度和切换时间，则完成两个作业需要的时间最少是（ ）
A. 240ms B. 260ms C. 340ms D. 360ms
7、若某单处理器多进程系统中有多个就绪态进程，则下列关于处理机调度的叙述中错误的是（ ）
A.在进程结束时能进行处理机调度
B.创建新进程后能进行处理机调度
C.在进程处于临界区时不能进行处理机调度
D.在系统调用完成并返回用户态时能进行处理机调度
8、下列关于进程与线程的叙述中，正确的是（ ）
A.不管系统是否支持线程，进程都是资源分配的基本单位
B.线程是资源分配的基本单位，进程是调度的基本单位
C.系统级线程和用户级线程的切换都需要内核的支持
D.同一进程中的各个线程拥有各自不同的地址空间
9、下列选项中，不能改善磁盘设备I/O性能的是（ ）
A.重排I/O请求次序 B.在一个磁盘上设置多个分区
C.预读和延迟写 D.优化文件物理块的分布
10、若一个用户进程通过read系统调用读取一个磁盘文件中的数据，则下列关于此过程的叙述中，正确的是（ ）
I: 若该文件的数据不在内存，则该进程进入睡眠等待状态
II：请求read系统调用会导致CPU从用户态切换到核心态
III：read系统调用的参数应包含文件的名称
A.仅I、II B.仅I、III C.仅II、III D.I、II和III
11、下列选项中，导致创建新进程的操作是（ ）
I：用户成功登陆 II：设备分配 III：启动程序执行
A.仅I、II B.仅II、III C.仅I、III D. I、II和III
12、设与某资源相关联的信号量初值为3，当前值为1，若M表示该资源的可用个数，N表示等待资源的进程数，则M,N分别是（ ）
A. 0，1 B. 1，0 C. 1，2 D. 2，0
13、文件系统中，如果需要频繁地对文件进行修改，则最不适合采用的物理结构是（ ）。
A．连续 B．链表
C．内存链表 D．索引节点
14、进程P0和P1的共享变量定义及其初值为
boolean flag[2]；
int turn=0；
flag[0]=false；
flag[1]=false；
若进行P0和P1访问临界资源的类C代码实现如下：
void P0（ ）// 进程P0 void P1（ ）// 进程P1
{ while（TURE）{ { while（TURE）{
flag[0]=TURE; flag[1]=TURE;
turn=1; turn=1;
while（flag[1]&&（turn==1）） while（flag[0]&&（turn==0））
临界区; 临界区;
flag[0]=FALSE; flag[1]=FALSE;
}} }}
则并发执行进程P0和P1时可能产生的情况是（ ）
A.能保证进程互斥进入临界区，会出现“饥饿”现象
B.不能保证进程互斥进入临界区，不会出现“饥饿”现象
C.能保证进程互斥进入临界区，会出现“饥饿”现象
D.能保证进程互斥进入临界区，不会出现“饥饿”现象
15、假设磁头当前位于第105道，正在向磁道序号增加的方向移动。现有一个磁道访问请求序列为35，45，12，68，110，180，170，195，采用SCAN调度（电梯调度）算法得到的磁道访问序列是（ ）
A.110，170，180，195，68，45，35，12
B.110，68，45，35，12，170，180，195
C.110，170，180，195，12，35，45，68
D.12，35，45，68，110，170，180，195
二、填空题
1、操作系统的两个基本功能是扩展的虚拟机和 。
2、分时系统相较于批处理系统而言，最大的优点在于 。
3、fork()系统调用的功能是 。
4、原语可分为两类: 一类是机器指令级的, 其特点是不允许中断。另一类是功能级的, 其特点是 。
5、在内存管理的分区分配算法中, 首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法三个分配算法中， 算法具有最好的内存利用率。
6、每个进程都有自己的虚拟存储器。且虚拟存储器的容量是受计算机的 和体系结构确定。
7、读写一个磁盘块的时间包括寻道时间、 和实际数据传输时间。。
8、在设备管理中，SPOOLING技术的应用可以实现设备的 ，从而提高设备利用率。
9、产生死锁的4个必要条件是互斥、占有和等待、 和环路等待。
10、在文件系统中，建立多级文件目录能够解决文件的 问题，并提高文件的搜索效率。
三、判断题，正确的打“√”，错误的打“×”；
1、多CPU环境下，既可以实现进程的并发执行，又能实现进程的并行执行。( )
2、多个线程可以共享一个进程的资源，但有自己独立的进程控制块(PCB)。( )
3、在磁带上的存储文件，适应于随机的存取方式。( )
4、在银行家算法中,不安全状态一定会死锁。( )
5、多任务操作系统不等于多用户操作系统，但多用户系统一定是多任务系统。( )
6、当一个进程从等待态变为就绪态，就一定有一个进程从就绪态变成运行态。( )
7、在文件系统中，磁盘块越大，磁盘传输率越高，磁盘内部碎片也越大。( )
8、线程是调度的基本单位，也是资源分配的基本单位。( )
9、纯分段系统中，物理空间的管理可以采用动态分区的存储管理方式，只是管理的分区大小变为一些分段大小。( )
10、设备中断处理程序通常都是在驱动程序安装时进行注册的。( )
四、解答题
1、简述系统调用的步骤。
2、考虑某个系统在如下时刻的状态。
Allocation Max Available
ABCD ABCD ABCD
P0 0 0 1 2 0 0 1 2 1 5 2 0
P1 1 0 0 0 1 7 5 0
P2 1 3 5 4 2 3 5 6
P3 0 0 1 4 0 6 5 6
试用银行家算法回答下面的问题：
（1）请写出资源需求矩阵（Need矩阵）。
（2）系统是否处于安全状态？如安全，请给出一个安全序列。
3、简述程序与进程的区别与联系。
4、简述如何提高文件系统的性能？
5、简述I/O软件的层次结构，并说明每层的功能。
五、综合应用题（本大题共4小题，每小题10分，共40分）
1、有5个批处理任务A～E同时进入系统，其预计运行时间分别为10，6，2，4，8（单位：分钟）。它们的优先级分别为3，5，2，1，4。这里，5为最高优先级。对于以下各种调度算法，计算其平均周转时间，忽略进程切换的系统开销。
（1）先来先服务算法； （2）时间片轮转算法；
（3）优先级调度算法； （4）短作业优先调度算法；
2、请求分页系统中，设一个进程访问序列为：1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3；且分配给该进程的物理页面为4时，请分别给出在置换算法OPT,FIFO,LRU下的缺页次数。（假设初始时，4个物理页面为空）
3、某计算机主存按字节编址，逻辑地址和物理地址都是32位，页表项大小为4字节。请回答下列问题。
（1）若使用一级页表的分页存储管理方式，逻辑地址结构为：
页号（20位）
页内偏移量（12位）
则页的大小是多少字节？页表最大占用多少字节？
（2）若使用二级页表的分页存储管理方式，逻辑地址结构为：
页目录号（10位）
页号（10位）
页内偏移量（12位）
设逻辑地址为LA，请分别给出其对应的页目录号和页表索引的表达式。
（3）采用（1）中的分页存储管理方式，一个代码段起始逻辑地址为0000 8000H，其长度为8KB，被装载到从物理地址0090 0000H开始的连续主存空间中。页表从主存0020 0000H开始的物理地址处连续存放，如下图所示（地址大小自下向上递增）。请计算出该代码段对应的两个页表项的物理地址、这两个页表项中的页框号以及代码页面2的起始物理地址。
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4、三个进程P1、P2、P3互斥使用一个包含N（N>0）个单元的缓冲区。P1每次用produce（）生成一个正整数并用put（）送入缓冲区某一空单元中；P2每次用getodd（）从该缓冲区中取出一个奇数并用countodd（）统计奇数个数；P3每次用geteven（）从该缓冲区中取出一个偶数并用counteven（）统计偶数个数。请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义的信号量的含义。要求用伪代码或者源代码描述。
参考答案
一、 选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
B
B
D
A
B
C
A
B
A
11
12
13
14
15
C
B
B
A
A
二、 填空
1
资源管理器
6
地址结构
2
交互
7
旋转时间（寻扇区时间）
3
创建进程
8
共享（虚拟共享）
4
不允许并发
9
不可抢占
5
最坏适配
10
重名
三、判断题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
T
F
F
F
T
F
T
F
T
T
四：
1、将参数压入用户栈，转标准库
将系统调用号压入寄存器
从用户态切换到内核态
内核根据系统调用号找到系统调用处理程序进行处理
从内核态返回到用户态
2、（1）
A B C D
P0 0 0 0 0
P1 0 7 5 0
P2 1 0 0 2
P3 0 6 4 2
（2）系统处于安全状态
例如：P0、P2、P1、P3（不唯一，只要P2在P1、 P3前即可）
3、进程与程序的区别及联系：
．进程是动态的，而程序是静态的
．进程可以并发，而程序则没有
．进程是资源竞争的基本单位
联系：一个程序可以生成多个不同的进程
4、建立buffer cache机制(即内存建立相应的块设备缓冲池)
合理安排索引节点的物理存储，通常将索引节点分散在不同的柱面，文件本身的物理存储就在索引节点柱面附近；
采用预读、延迟写等读写方式，提高文件系统读写性能
5、用户层： 进行I/O调用；格式化I/O，spooling
设备无关软件：命名，保护，阻塞，缓冲，分配
设备驱动程序：建立设备寄存器；检查设备状态
中断处理程序：当I/O结束时，唤醒驱动程序
五：
1、a) 19.2
b) 20.4
c) 20
d) 14
2、OPT: 7
FIFO:9
LRU: 7
3、
（1）、因为页内偏移量为12位，所以页大小为4KB（或者2的12次方）；
页表项有2的20次方，又因为页表项大小为4字节，所以页表最大占用4MB。
（232\212*4B=222 B=4MB）
（2）、页目录号为：LA右移22位，并且与上0x3FF。
页表索引为：LA右移12位，并且与上0x3FF。
（3）、代码页面1的逻辑地址为0000 8000H，表明其位于第8个页处，对应页表中的第8个页表项，所以第8个页表项的物理地址＝页表起始地址+8×页表项的字节数＝0020 0000H+8×4＝0020 0020H。因此有：
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word/media/image9.pngword/media/image10.pngword/media/image11.png
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word/media/image13.pngword/media/image14.pngword/media/image15.pngword/media/image16.png
word/media/image17.pngword/media/image18.png
word/media/image19.pngword/media/image20.png
word/media/image21.png
word/media/image22.png
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4、定义信号量S1控制P1与P2之间的同步；S2控制P1与P3之间的同步；empty控制生产者与消费者之间的同步；mutex控制进程间互斥使用缓冲区。程序如下：
Var s1=0,s2=0,empty=N,mutex=1;
Parbegin
P1:begin
X=produce();
P(empty);
P(mutex);
Put();
If x%2==0
V(s2);
else
V(s1);
V(mutex);
end.
P2:begin
P(s1);
P(mutex);
Getodd();
Countodd():=countodd()+1;
V(mutex);
V(empty);
end.
P3:begin
P(s2)
P(mutex);
Geteven();
Counteven():=counteven()+1;
V(mutex);
V(empty);
end.
Parend.
复习题二
一、选择题
1、操作系统提供给用户的程序级接口是（C）
A.shell命令 B.中断处理程序
C.系统调用 D.函数调用
2、下列进程调度算法中，综合考虑进程等待时间和执行时间的是（ D）
A.时间片轮转调度算法 B.短进程优先调度算法
C.先来先服务调度算法 D.高响应比优先调度算法
3、分区分配内存管理方式的主要保护措施是（ ）
A.界限地址保护 B.程序代码保护 C.数据保护 D.栈保护
4、一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占8位，则段长最大（ ）
A.2的8次方字节 B.2的16次方字节
C.2的24次方字节 D.2的32次方字节
5、下列文件物理结构中，适合随机访问且易于文件扩展的是（ ）
A.连续结构 B.索引结构
C.链式结构且磁盘块定长 D.链式结构且磁盘块变长
6、某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55MB（初始为空闲），采用最佳适配（Best fit）算法，分配和释放的顺序为：分配15 MB，分配30 MB，释放15 MB，分配8 MB，分配6 MB，此时主存中最大空闲分区的大小是（ ）
A.7 MB B.9 MB C.10 MB D.15 MB
7、文件系统中，文件访问控制信息存储的合理位置是（ ）
A.文件控制块 B.文件分配表 C.用户口令表 D.系统注册表
8、程序员利用系统调用打开I/O设备时，通常使用的设备标识是（ ）
A.逻辑设备名 B.物理设备名 C.主设备号 D.从设备号
9、下列选项中，满足短作业优先且不会发生饥饿现象的调度算法是（ ）
A.先来先服务 B.高响应比优先
C.时间片轮转 D.非抢占式短作业优先
10、在支持多线程的系统中，进程P创建的若干线程不能共享的是（ ）
A.进程P的地址空间 B.进程P中打开的文件
C.进程P的全局变量 D.进程P中某线程的栈指针
11、用户程序发出磁盘I/O请求后，系统的正确处理流程是（ ）
A.用户程序→系统调用处理程序→中断处理程序→设备驱动程序
B.用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序
C.用户程序→设备驱动程序→系统调用处理程序→中断处理程序
D.用户程序→设备驱动程序→中断处理程序→系统调用处理程序
12、以下页面置换算法中，需要考虑页面的访问位和修改位的是（ ）
A.OPT B.LRU C.NFU D.NRU
13、在缺页处理过程中，操作系统执行的操作可能是（ ）
I：修改页表 II：磁盘I/O III：分配页框
A.仅I、II B.仅II C.仅III D.I、II和III
14、当系统发生抖动时，可以采取的有效措施是（ ）
I：撤销部分进程 II：增加磁盘交换区的容量 III：提高用户进程的优先级
A.仅I B.仅II C.仅III D.仅I、II
15、下列关于中断I/O方式和DMA方式比较的叙述中，错误的是（ ）
A.中断I/O方式请求的是CPU处理时间，DMA方式请求的是总线使用权
B.中断响应发生在一条指令执行结束后，DMA响应发生在一个总线事务完成后
C.中断I/O方式下数据传送通过软件完成，DMA方式下数据传送由硬件完成
D.中断I/O方式适用于所有外部设备，DMA方式仅适用于快速外部设备
二、填空题
1、多道运行的特征之一是微观上串行，它的含义是 宏观上并发 。
2、从作业提交给系统开始到作业完成为止的时间间隔称为 作业周转时间 。
3、采用分段存储管理的系统中，若地址用24位表示，其中8位表示段号，则允许每段的最大长度是 216 。
4、请求页式管理中，缺页中断率与进程所分得的内存页面数、 置换算法 和进程页面访问序列等因素有关。
5、采用 缓冲区 可以缓和CPU和外部设备速度不一致的矛盾。
6、分时系统的主要特征是多道、 响应快 和高的资源利用率。
7、在UNIX中一个进程采用 fork() 系统调用来创建新进程，创建和被创建的进程间形成父子关系。
8、I/O软件一般分为4个层次：中断处理程序、设备驱动程序、与设备无关软件层和 用户级I/O软件层 。
9、在对死锁进行了检测之后，可以采用资源剥夺法解除死锁，还可以采用 杀死进程 方法解除死锁。
10、虚拟存储器的最大容量是由 计算机地址结构决定 决定。
三、判断题，正确的打“√”，错误的打“×”；
1、当采用有序资源分配方法预防死锁时，它破坏了产生死锁的四个必要条件中的环路等待条件。(√ )
2、驱动程序与I/O设备的特性紧密相关，因此应为每一I/O设备配备一个驱动程序。(X)
3、在请求分页管理页表中增加了若干项，其中状态位供程序访问参考；修改位供换出页面时参考；访问位供置换算法时参考；外存地址供调入页面时参考。(√ )
4、数据库文件的逻辑结构形式是字符流式文件。(X)
5、在内核状态下运行的程序，可以访问整个内存空间并执行某些特权指令。(√ )
6、当进程数大于资源数时，进程竞争资源一定会产生死锁。(X)
7、进程在执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应让其执行被中断的后一条指令。(√ )
8、为了减少缺页中断率，页应该小一些。(X)
9、读写一个磁盘块所花费的时间中，磁盘臂寻道时间占据了主导地位。(√)
10、进程推进顺序不合理也是产生死锁的原因之一。(√ )
四、解答题（本大题共5小题，每小题5分，共25分）
1、设计操作系统中进程的状态，并画出进程状态转换图，标明进程转换的原因。
word/media/image24.png
1.调度程序选择改程序 2.时间片运行结束（调度程序选择另一个程序）
3.进程为等待输入而阻塞 4.出现有效输入
2、简述如何保证文件系统的可靠性。
文件系统备份、文件系统的一致性等方面，
4、什么是访问控制表？什么是访问权限表？
访问控制表和访问权限表是实现文件安全性的两个基本的数据结构
（1）将访问矩阵按列进行划分，让每一列建立一个控制表，即可得到各个对象的“访问控制表”
（2）将访问矩阵按行进行划分，让每一行建立一个访问权限表，即可得到各个域的访问权限表。
5、简述I/O软件中设备无关软件层的主要功能。
设备无关软件层：命名，保护，阻塞，缓冲，分配
五、综合应用题
1、关于死锁问题的银行家算法中，若出现下述资源分配情况：
word/media/image25.png
已分配资源
请求资源
可用资源
A B C D
A B C D
A B C D
P0
0 0 3 2
0 0 1 2
1 6 2 2
P1
1 0 0 0
1 7 5 0
P2
1 3 5 4
2 3 5 6
P3
0 3 3 2
0 6 5 2
P4
0 0 1 4
0 6 5 6
请回答：
（1）该状态是否安全，请说明理由。
（2）如果进程P1提出请求（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？请说明理由
(1)系统此刻存在安全序列{P0，P3，P1，P2，P4},因此状态是安全的
（2）系统此刻不存在安全序列，因此系统不能满足P1的要求
3、某银行提供一个服务窗口和10个供顾客等待的座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用。当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。顾客和营业员的活动过程描述如下：
cobegin
{
process 顾客i
{
从取号机获取一个号码；
等待叫号；
获取服务；
}
process 营业员
{
while（TRUE）
{
叫号；
为顾客服务；
}
}
}coend
请添加必要的信号量和P(down)、V(up)操作，实现上述进程中的互斥与同步。要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。
word/media/image26.png
4、请求分页系统中，假设某进程的页表内容如下表所示。（页框号即块号）
页号
页框号
有效位
（存在位）
0
101H
1
1
--
0
2
254H
1
页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ns，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间为108ns（已含更新TLB和页表的时间），为进程分配的物理块数量固定为2，采用最近最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略。假设：
①TLB初始为空；
②地址转换时先访问TLB，若TLB未命中，再访问页表
（忽略访问页表之后的TLB更新时间）；
③有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。
设有虚地址访问序列2362H、1565H、25A5H，请问：
（1）依次访问上述三个虚拟地址，各需多少时间？给出计算过程。
（2）基于上述访问序列，虚地址1565H的物理地址是多少？请说明理由。
（1）根据页式管理的工作原理，应先考虑页面大小，以便将页号和页内位移分解出来。页面大小为4KB，即212，则得到页内位移占虚地址的低12位，页号占剩余高位。可得三个虚地址的页号P如下（十六进制的一位数字转换成4位二进制，因此，十六进制的低三位正好为页内位移，最高位为页号）：
2362H：P=2，访问快表10ns，因初始为空，访问页表100ns得到页框号，合成物理地址后访问主存100ns，共计10ns+100ns+100ns=210ns。
1565H：P=1，访问快表10ns，落空，访问页表100ns落空，进行缺页中断处理108ns，合成物理地址后访问主存100ns，共计10ns+100ns+108ns+100ns≈108ns。
25A5H：P=2，访问快表，因第一次访问已将该页号放入快表，因此花费10ns便可合成物理地址，访问主存100ns，共计10ns+100ns=110ns。
（2）当访问虚地址1565H时，产生缺页中断，合法驻留集为2，必须从页表中淘汰一个页面，根据题目的置换算法，应淘汰0号页面，因此1565H的对应页框号为101H。由此可得1565H的物理地址为101565H。
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