2023年南京信息工程大学数据科学与大数据技术专业《操作系统》科目期末试卷A(含答案).docx

2023 年南京信息工程大学数据科学与大数据技术专业操作系统科目期末试卷A有答案一、选择题1、操作系统供给应编程人员的接口是 。A.库函数 B.高级语言C.系统调用D.子程序2、与早期的操作系统相比，承受微内核构造的操作系统具有很多优点，但是这些优点不， 包括 。A. 提高了系统的可扩展性B. 提高了操作系统的运行效率C.增加了系统的牢靠性D.使操作系统的可移植性更好3、假设某单处理器多进程系统中有多个就绪进程，则以下关于处理器调度的表达中，错误的选项是 。A.在进程完毕时能进展处理器调度B.创立进程后能进展处理器调度C.在进程处于临界区时不能进展处理器调度D.在系统调用完成并返回用户态时能进展处理器调度4、以下关于进程和线程的表达中，正确的选项是 A.不管系统是否支持线程，进程都是资源安排的根本单位， B.线程是资源安排的根本单位，进程是调度的根本单位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5、一个进程的读磁盘操作完成后，操作系统针对该进程必做的是 ，A.修改进程状态为就绪态B.降低进程优先级C.给进程安排用户内存空间D.增加进程时间片大小6、以下关于 SPOOLing 技术的表达中，错误的选项是 A. 需要外存的文持B. 需要多道程序设计技术的支持C. 可以让多个作业共享一占设备D. 由用户作业把握设备与输入/输出之间的数据传送7、某文件占 10 个磁盘块，现要把该文件磁盘块逐个读入主存缓冲区，并送用户区进展分析。假设一个缓冲区与一个磁盘块人小一样，把一个磁盘块读入缓冲区的时间为100s， 将缓冲区的数据传送到用户区的时间是 50s.CPU 对一块数据进展分析的时间为 50us。在单缓冲区和双缓冲区构造，读入并分析完该文件的时间分别是 。.1500s，1000s B.1550s，1100s C.1550s，1550sD.2023s，2023s8、假设某文件系统索引节点inode中有直接地址项和间接地址项，则以下选项中，与单个文件长度无关的因素是 .A. 索引节点的总数B. 间接地址索引的级数C.地址项的个数D.文件块大小9、以下选项中，不能改善磁盘设备 I/O 性能的是 。A. 重排 I/O 恳求次序B. 在一个磁盘上设置多个分区C.预读和滞后写D.优化文件物理的分布10、在可变分区安排治理中，某一作业完成后，系统收回其内存空间，并与相邻区合并， 为此修改空闲区说明表，造成空闲分区数减 1 的状况是 。A.无上邻空闲分区，也无下邻空闲分区B.有上邻空闲分区，但无下邻空闲分区C.无上邻空闲分区，但有下邻空闲分区D.有上邻空闲分区，也有下邻空闲分区11、以下关于页式存储说法中，正确的选项是 。I. 在页式存储治理中，假设关闭 TLB，则每当访问一条指令或存取一个操作数时都要访问两次内存II. 页式存储治理不会产生内部碎片III. 页式存储治理当中的页面是为用户所感知的IV.页式存储方式可以承受静态重定位A.仅 I、II，IVB. 仅 I、IVC. 仅 ID.I、II、III、IV12、适合多道程序运行的存储治理中，存储保护是为了 A.防止一个作业占用同个分区B.防止非法访问磁盘文件C.防止非法访问磁带文件D.防止各道作业相互干扰二、填空题13、通道把通道程序执行状况记录在中；通道完成一次输入输出操作后，以 方式恳求中心处理器进展干预。14、把并发进程中与共享变量有关的程序段称为 15、当一个进程能被选中占用处理器时，就从态成为态。16、破坏进程占有并等待资源条件，从而防止死锁的发生，其通常使用的两种方法是 和等。17、被中断进程的现场信息是由一中断处理程序，程序将其保存到中的。18、单用户连续存储治理方式下，也可利用技术让多个用户的作业轮番进入主存储器执行。19、批处理操作系统中，操作员依据作业需要把一批作业的有关信息输入计算机系统，操作系统选择作业并依据作业把握的要求自动把握作业的执行。20、在批处理兼分时的系统中，往往由分时系统把握的作业称为前台作业，而由批处理系统把握的作业称为。三、推断题21、引入当前名目是为了削减启动磁盘的次数. 22、由于 P、V 操作描述同步、互斥等问题的力气缺乏，所以有必要引入其它的通讯原语或机制，如 send，receive 或 Monitor 等. 23、对文件进展读写前，要先翻开文件. 24、在虚存系统中，只要磁盘空间无限大，作业就能拥有任意大的编址空间. 25、优先数是进程调度的重要依据，一旦确定不能转变. 26、进程在运行中，可以自行修改自己的进程把握块. 27、所谓最近最少使用 28、原语和系统调用的主要区分在于两者的实现方法不同. 29、页式存储治理中，用户应将自己的程序划分成假设干相等的页. 30、流式文件是指无构造的文件. 31、同一文件系统中不允许文件同名，否则会引起混乱. 32、系统处于担忧全状态不愿定是死锁状态. 四、名词解释题33、管态：34、RAID：35、特别：36、文件系统：37、快表：38、进程调度：五、简答题39、在设备治理中，依据设备共享特性分成哪几种类型比较合理，并分别举例说明。40、请说明在生产者一消费者问题的描述中，P 操作颠倒会产生死锁吗？为什么？41、试说明和比较几种文件共享的方法绕弯路法？42、试说明资源的静态安排策略能防止死锁的缘由.43、进程与程序是两个完全不同的概念，但又有亲热的联系，试写出两者的区分。44、什么是动态重定位？如何实现？六、综合题45、假设对经典的分页治理方式的页表进展微小改造，允许同一个页表的两个页表项指向同一个物理块，由此会有什么结果？怎样利用这种结果削减内存复制操作将一个存储段的内容复制到另一个存储段的时间？在经过改造的存储系统里， 修改一个页面中几个字节的值，会对其他页面产生什么影响？46、某火车订票系统可供多个用户同时共享一个订票数据库。规定允很多个用户同时查询该数据库，有查询者时，用户不能订票：有用户订票而需要更数据库时， 不行以有其他用户使用数据库。请用 P、V 操作写出查询者和订票者的同步执行程序。47、在一个32位100MHz的单总线计算机系统中每10ns一个时钟周期，磁盘把握器使用DMA 以40MB/s的速率从存储器中读出数据或者向存储器写入数据。假设CPU在没有被周期挪用的状况下，在每个周期中读取并执行一个32位指令。假设这样做，磁盘把握器使指令的执行速度降低了多少？参考答案一、选择题1、C2、B3、C4、A5、A6、D7、B8、A9、B10、D11、C12、D二、填空题13、【答案】通道状态字或 CSW、中断或 I/O 中断14、【答案】临界区15、【答案】就绪、运行16、【答案】静态安排资源、释放已占有资源17、【答案】PCB18、【答案】对换swapping 19、【答案】说明书20、【答案】前台作业、后台作业三、推断题21、【答案】：对22、【答案】：错23、【答案】：对24、【答案】：错25、【答案】：错26、【答案】：错27、【答案】：对28、【答案】：错29、【答案】：错30、【答案】：对31、【答案】：对32、【答案】：对四、名词解释题33、管态：当执行操作系统程序时，处理机所处的状态34、RAID：称作廉价磁盘冗余阵列，即利用一台磁盘阵列把握器来统治理和把握一组磁盘驱动器，组成一个高牢靠性、快速大容量的磁盘系统。35、特别：它是指来自 cpu 内部的大事或程序执行中的大事引起的中断 6 程序性中断：是指因错误地使用指令或数据而引起的中断，用于反映程序执行过程中觉察的例外状况，例如，非法操作码，无效地址、运算溢出，等等。36、文件系统：操作系统中负责操纵和治理文件的一整套设施，它实现文件的共享和保护，便利用户“按名存取”37、快表：为了提高地址变换速度，在地址变换机构中增设一个具有并行查找力气的高速缓冲存储器， 用以存放当前访问的页表项。这样的高速缓冲存储器就是快表。38、进程调度：也称低级调度程序，它完成进程从就绪状态到运行状态的转化。五、简答题39、答：依据是否可共享，可以分成独占设备和共享设备两类，独占设备不能让多个程序同时使用，共享设备可以同时让多个程序使用。打印机属于独占设备，假设多个程序同时使用打印机，则打印出来的数据就可能会随机混合穿插在一起，所以打印机只能让一个程序独占。而磁盘属于共享设备，多个程序同时在磁盘上翻开文件是可以的。40、答：假设将生产者执行的两个 P 操作挨次颠倒，会产生死锁。由于，在这种状况下， 当缓冲区都为满时，生产者仍可顺当执行Pmutex操作，于是它获得了对缓冲区的存 取把握权。然后，当它执行Pmutex操作时，由于没有空缓冲区它被挂起。能够将这 个生产者进程释放的唯一途径是消费者从缓冲区取出了一个产品，并执行Vmutex操 作。但在此时，由于缓冲区已被挂起的生产者所占有，所以没有一个消费者能够取得对缓 冲区的存取把握权。因此，消灭了生产者和消费者的相互死等的局面。41、答：利用根本文件名目实现文件共享：基于索引节点的共享方法：利用符号链实现文件共享：42、答：资源静态安排策略要求每个进程在开头执行前申请所需的全部资源，仅在系统为之安排了所需的全部资源后该进程才开头执行.这样进程在执行过程中不再申请资源，从而破坏了死锁的四个必要条件之一“占有并等待条件“，从而防止死锁的发生。43、答：两者的主要区分有：1进程是动态，程序是静态的；2进程是独立运行的单位，程序不能作为运行单位； 3各进程间在并发执行过程中会产生相互制约关系， 而程序由于是静态的，所以不存在异步特征。44、答：动态重定位是指在程序执行期间，随着每条指令和数据的访问，自动的、连续的进展映射。具体实现过程为：当某个进程取得CPU 把握权时，OS 应负责把该作业程序在主存中的起始地址送入重定位存放器中之后，每次访问存储器时，重定位存放区的内容将被自动加到规律地址中区，经这样变换后，执行结果是正确的。六、综合题45、【解析】让同一个页表的两个页表项指向同一个物理块，用户可以利用此特点共享该，页的代码或数据。假设代码是可重入的，这种方法可节约大量的内存空间。实现内存“复制”操作时，不需要将页面的内存逐字节复制，只要在页表里将指向该页面的指针复制到代表目的地址的页表项即可。在这种系统中，假设通过一个页表项修改了一个页面的几个字节，那么通过共享该页面的其他页表项表示的地址，所访问的值也跟着变化。46、【解析】此题是个典型的读者-写者问题，查询者是读者，订票者是写者。读者-者问题的主要要求是：允很多个读者共享对象。不允许写者和其他读者或写者同时访问共享对象。为了到达上述把握，引入一个变量readcount，用于记录当前正在运行的读者进程数以及读斥信号量rmutex和写互斥信号量wmutex。每个读者进程进入系统后需对readcount加1。当readcount的值由0变为1时，说明是第个读者进程进入，A此需要该读者进程对把握写者进程的信号量wmutex进展P操作，以便与写者进程互斥运行：当readcount的值由非0值增加时，说明不是第一个读者进程，此时把握写者进程的信号最已进展过P操作，已经制止写者进程进入，因此不需要再次对该信号量进展P操作。当读者进程退出时，需对readcount减1。如觉察减1后readcount的值变为0，说明是最终一个读者进程退出，因此需要该读者进程对把握写者进程的信号量wmutex进展V操作，以便写者进程能够进入。同步程序描述如下：Semaphore rmutex=1，wmutex=1；Int readcount=0； InquirerWhiletruePrmutex； Ifreadcount=0Pwmutex； readcount=readcount+1； Vrmutex；Prmutex； readcount=readcount-1； Ifreadcount=0Vwmutex： Vrmutex；BookerWhiletruePwmutex； Vwmutex；下面改进要求，规定允很多个用户同时查询数据库，当有订票者到达时，不允许后续查询者查询数据库，H多个订票者可以互斥使用数据库即写者优先算法。描述如下：Semaphore rmutex=wmutex=r=w=1； Int Readcount=0；Int writecount=0； InquirerWhiletrue Pr； Prmutex；Ifreadcount=0Pw Readcount=readcount+1； Vrmutex；Vr Prmutex；Readcount=readcount-1； Ifreadcount=0vw； vrmutexBookerWhiletruePwmutex： Ifwritecount=0Pr； writecount=writecount+1； Vwmutex；Pw； Vw； Pwmutex；Writecount=writecount-1； Ifwritecount=0vr； Vwmutex这里r信号量用来把握读者进程的进入，假设有写者存在，则占用该信号量，阻挡后续读者进入临界区：mw信号最则表示对临界区进展写操作的权力，当读者在临界区时，占用w信号量以阻挡写者进展写操作，这里w的作用类似于刚刚未添加条件的解法中的wmutex信号量。本解法中，mutex和wmutex信号量变为对读者、写者计数器进展生斥操作把握的信号量。47、【解析】首先由题目得知DMA的传输速率是40MB/s，即4B/100ns，也就是平均每100ns传输32bit的数据就能到达DMA的传输要求。由于系统总线被CPU和DMA共用，因此要在DMA传输数据时暂停CPU对总线的使用。为了得到DMA使用总线的频率，需要知道总，线的传输速度。由题中条件可知，CPU在对总线完全占用的状况下，每个时钟周期10ns可以传输32bit的指令，因此总线的速度是32bit/10ns。而DMA的要求是100ns传输32bit，也就是说，平均10个时钟周期内，只需挪用个周期用来传输数据就能到达DMA的传输要求。由此可以得到， DMA挪用周期的频率是每10个周期挪用个，因此磁盘把握器使指令的执行速度降低了10%