2022年操作系统复习题集及答案 .pdf

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1、学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料操作系统复习题集三、简答题1.分页存储管理存在的局限性是什么?逻辑地址空间：页是物理单位，共享困难、不便对代码进行分类管理，不能进行动态连接。2.多道程序系统为什么能提高CPU 的利用率？利用了原来 CPU 空闲等待时间3.文件的逻辑结构有哪些？一种是无 结 构 的 流 式 文 件，是 指 对 文件内信息不再划分单位，它是依次的一串字符流构成的文件；一种是有结构的记录式文件,是用户把文件内的信息按逻辑上独立的含义划分信息单位，每个单位称为一个逻辑记录（简称记录）。所有记录通常都是描述一个实体集的，有着相同或不同数目的数据项，记

2、录的长度可分为定长和不定长记录两类。4.什么是设备独立性？应用程序独立于具体使用的物理设备。设备独立性又称为数据无关性。它指的是应用程序在使用设备进行I/O 时，使用的是逻辑设备，而系统在实际执行时使用的是物理设备，由操作系统负责逻辑设备与物理设备的映射。5.为什么要引入线程，解释一下线程与进程之间的相互关系。因为虽然进程可以提高CPU 的利用率，但是进程之间的切换是非常耗费资源和时间的,为了能更进一步的提高操作系统的并发进,引进了线程.这样,进程是分配资源的基本单位,而线程则是系统调度的基本单位.一个进程内部的线程可以共享该进程的所分配到的资源.线程的创建与撤消,线程之间的切换所占用的资源比

3、进程要少 很多.总的来说就是为了更进一步提高系统的并发性,提高 CPU 的 利 用率.线程是进程的基础，进程包含多个线程，是线程的载体。6.死锁的必要条件是什么？死锁：当某进程提出资源申请后，使得系统中一些进程处于无休止的阻塞状态，在无外力作用下，永远不能再继续前进。产生死锁的必要条件：互斥条件：某段时间内某资源只能由一个进程使用。不剥夺条件：资源在未使用完前，不能被剥夺，由使用进程释放。部分分配（请求和保持）：进程因请求资源而阻塞时，对已分配给它的资源保持不放。环路条件：发生死锁时，有向图必构成一环路。7.什么是虚拟内存？虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的

4、可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 11 页 -学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料8.假脱机技术是什么？通过共享设备来模拟独享设备所采用的操作是假脱机操作，即在联机情况下外部设备设备同时操作。所使用的假脱机技术称之为假脱机技术。9.为银行取款机系统配备的操作系统应归类于什么类型的操作系统？10.多道程序设计的主要优点是什么？解：多道程序设计是指在主存中同时存放多道用户作业，使它们都处于执行的开始点

5、和结束点之间，这些程序共享计算机系统资源。多道程序设计的主要优点有：(1)提高 CPU 的利用率。在多道程序环境下，多个程序共享计算机资源，当某个程序等待I/O 操作时，CPU可以执行其他程序，大大提高了CPU 的利用率。(2)提高设备的利用率。在多道程序环境下，多个程序共享系统的设备，大大提高系统设备的利用率。(3)提高系统的吞吐量。在多道程序环境下，减少了程序的等待时间，提高了系统的吞吐量。11.请为的下面应用环境的计算机选择适合的操作系统。(1）飞机的导航（2）办公室自动化系统（3）航空订票系统（4）复杂的科学计算（5）图书检索系统12.什么是并发、并行？并发和并行是即相似又有区别的两个

6、概念，并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能是分时地交替执行。倘若在计算机系统中有多个处理机，则这些可以并发执行的程序便可被分配到多个处理机上，实现并行执行，即利用每个处理机来处理一个可并发执行的程序，这样，多个程序便可以同时执行13什么是临界区？一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源，在进程中对于临界资源访问的程序段称为临界区。14.引入缓冲的目的是什么？答：（1）缓和外部设备和CPU 的速度差异；（2）减

7、少 CPU 被中断的次数；（3）实现 CPU 和设备、设备和设备之间的并行操作。15.设备驱动程序的主要任务是什么？设备驱动程序是请求I/O 的进程与设备控制器之间的一个通信程序，主要功能有：将用户的要求转换为具体要求。检查用户的合法性，了解设备状态，根据要求传递参数，设置设备的工作方式。向设备控制器发I/O 命令启动设备，完成具体的I/O 操作。及时响应外设的中断请求，根据中断类型调用相应的中断处理程序。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 11 页 -学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料具有通道的控制系统，还要构造通道程序。四、综合题

8、1.信号量的 PV 操作解决进程的同步问题。2.银行家算法判断系统状态是否安全。3.分页系统中逻辑地址和物理地址的转换。4.页面置换算法，主要掌握先进先出、LRU、最佳置换。5.磁盘调度算法，包括FCFS、短寻道优先、电梯算法、LOOK 算法等。6.进程调度算法，包括FCFS、短任务优先、最短剩余时间优先、时间片轮转等。综合题案例：1.考虑下列进程集，进程占用的CPU 区间长度以毫秒来计算：假设在时刻 0 以进程 P1，P2，P3，P4，P5的顺序到达。a.画出 4 个 Gantt 图分别演示用 FCFS、SJF、非抢占优先级（数字小代表优先级高）和 RR（时间片 1）算法调度时进程的执行过程

9、。b.在 a 里每个进程在每种调度算法下的周转时间是多少？c.在 a 里每个进程在每种调度算法下的等待时间是多少？d.在 a 里哪一种调度算法的平均等待时间对所有进程而言最小？答：a.甘特图（看教材138 页）FCFS:P1 P2 P3 P4 P5 0 10 11 13 14 19 SJF:P2 P4 P3 P4 P5 0 1 2 4 9 19 进程区间时间优先级P1 10 3 P21 1 P32 3 P41 4 P55 2 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 11 页 -学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料非抢占优先级:P2 P5 P

10、1 P3 P4 0 1 6 16 17 19 RR:P1 P2 P3 P4 P5 P1 P3 P5 P1 P5 P1 P5 P1 P5 P1 P1 P1 P1 P1 0 19 b.周转时间FCFS RR SJF 非抢占优先级P1 10 19 19 16 P2 11 2 1 1 P3 13 7 4 18 P4 14 4 2 19 P5 19 14 9 6 c.等待时间FCFS RR SJF 非抢占优先级P1 0 9 9 6 P2 10 1 0 0 P3 11 5 2 16 P4 13 3 1 18 P5 14 9 4 2 d.SJF 2.考虑一个运行十个I/O 限制任务和一个CPU 限制任务的系

11、统。假设，I/O 限制任务一次分配给一个I/O 操作 1毫秒的 CPU 计算，但每个 I/O 操作的完成需要 10毫秒。同时，假设间接的上下文切换要0.1 毫秒，所有的进程都是长进程。对一个 RR调度来说，以下情况时CPU的利用率是多少：a.时间片是 1 毫秒名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 11 页 -学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料 b.时间片是 10毫秒答：a.时间片是1 毫秒：不论是哪个进程被调度，这个调度都会为每一次的上下文切换花费一个0.1 毫秒的上下文切换。CPU的利用率是 1/1.1*100=92%。b.时间片是

12、10 毫秒：这 I/O 限制任务会在使用完1 毫秒时间片后进行一次上下文切换。这个时间片要求在所有的进程间都走一遍，因此，10*1.1+10.1(因为每个 I/O限定任务执行为1 毫秒，然后承担上下文切换的任务，而CPU 限制任务的执行10 毫秒在承担一个上下文切换之前)。因此，CPU的利用率是20/21.1*100=94%。3.考虑下面的一个系统在某一时刻的状态：Allocation Max Available A B C D A B C D A B C D 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

13、 0 6 3 2 0 6 5 2 P4 0 0 1 4 0 6 5 6 使用银行家算法回答下面问题：a.Need矩阵的内容是怎样的？b.系统是否处于安全状态？c.如果从进程 P1 发出一个请求（0 4 2 0），这个请求能否被满足？答：a.Need矩阵的内容是P0（0 0 0 0）P1（0 7 5 0）P2（1 0 0 2）P3（0 0 2 0）P4（0 6 4 0）。b.系统处于安全状态，因为 Available矩阵等于（1 5 2 0），进程P0和P3都可以运行，当进程 P3运行完时，它释放它的资源，而允许其它进程运行。c.可以被满足，满足以后，Available矩阵等于（1 1 0 0）

14、，当以次序 P0，P2,P3,P1,P4运行时候，可以完成运行。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 11 页 -学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料4.按顺序给出 5 个部分的内存，分别是 100KB,500KB,200KB,300KB 和 600KB，用first-fit,best-fit和worst-fit算 法，能 够 怎 样 按 顺 序 分 配 进 程212KB,417KB,112KB,426KB 和 426KB？哪个算法充分利用了内存空间？答：a.First-fit:b.212K is put in 500K partitio

15、n c.417K is put in 600K partition d.112K is put in 288K partition(new partition 288K=500K-212K)e.426K must wait f.Best-fit:g.212K is put in 300K partition h.417K is put in 500K partition i.112K is put in 200K partition j.426K is put in 600K partition k.Worst-fit:l.212K is put in 600K partition m.417

16、K is put in 500K partition n.112K is put in 388K partition o.426K must wait Best-fit:算法充分利用了内存空间。5.考虑一个分页系统在内存中存储着一张页表。a.如果内存的查询需要200毫秒，那么一个分页内存的查询需要多长时间？b.如果我们加上相关联的寄存器，75%的页表查询可以在相关联的寄存器中找到，那么有效的查询时间是多少？（假设如果入口存在的话，在相关的寄存器中找到页表入口不花费时间）答：a.400毫秒：200毫秒进入页表，200毫秒进入内存中的字b.有效进入时间=0.75*200 毫秒+0.25*400 毫

17、秒=250毫秒6.假设有一个请求调页存储器，页表放在寄存器中：处理一个页错误，当有空的帧或被置换的页设有被修改过时要用8ms，当被置换的页被修改过明用20ms，存储器访问时间为100ns。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 11 页 -学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料假设被置换的页中有70被修改过，有效访问时间不超过200ns时最大可接受的页错误率是多少？答：0.2 sec=(1-P)0.1 sec+(0.3 P)8 millisec+(0.7 P)20 millisec 0.1=-0.1P+2400 P+14000 P 0.1=1

18、6,400 P P=0.000006 7.假设一个请求调页系统具有一个平均访问和传输时间为20ms的分页磁盘。地址转换是通过在主存中的页表来进行的，每次内存访问时间为1 s。这样，每个通过页表进行的内存引用都要访问内存两次。为了提高性能，加入一个相关内存，当页表项在相关内存中时，可以减少内存引用的访问次数。假设 80%的访问发生在相关内存中，而且剩下中的10%（总量的 2%）会导致页错误。内存的有效访问时间是多少？答:有效访问时间=(0.8)(1 sec)+(0.1)(2 sec)+(0.1)(5002 sec)=501.2 sec 0.5 millisec 8.某虚拟存储器的用户空间共有32

19、 个页面，每页 1KB，主存 16KB。试问：（1）逻辑地址的有效位是多少？（2）物理地址需要多少位？（3）假定某时刻系统用户的第0，1，2，3 页分别分配的物理块号为5，10，4，7，试将虚地址 0A5C 和 093C 变换为物理地址。解（1）程序空间的大小为32KB，因此逻辑地址的有效位数是15 位。（2）内存空间的大小是16KB，因此物理地址至少需要14位。（3）当页面为1KB 时，虚地址0A5C 表示页号为00010，页内地址是1001011100。该页在内存的第4 块，即块号为0100，因此 0A5C 的物理地址是01001001011100，即 125CH。（4）用同样的方法可以求

20、得，093C 的物理地址是 113CH。9.若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下所示。已知页面大小为1024字节，试将逻辑地址 1011，2148，3000，5012转化为相应的物理地址（注：此处块号即为页面号）。页号块号0 1 2 2 3 1 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 11 页 -学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料3 6 解 本题中，为了描述方便，设页号为P，页内位移为 W，逻辑地址为 A，内存地址为 M，页面大小为L，则P=int(A/L)W=A mod L 对于逻辑地址 1011 P=int(1011/1024)

21、=0 W=1011 mod 1024=1011 A=1101=(0,1101)查页表第 0 页在第 2 块，所以物理地址为M=1024*2+1101=3059。对于逻辑地址为 2148 P=2148/1024=2 W=2148 mod 1024=100 A=2148=(2,100)查页表第 2 页在第 1 块，所以物理地址为M=1024*1+100=1124。对于逻辑地址为 3000 P=3000/1024=2 W=3000 mod 1024=952 A=3000=(2,952)查页表第 2 页在第 1 块，所以物理地址为M=1024*1+952=1976 对于逻辑地址 5012 P=5012

22、/1024=4 W=5012 mod 1024=916 因页号超过页表长度，该逻辑地址非法。10.某段式存储管理系统中，有一作业的段表（SMT）如下表所示，求逻辑地址 0，65，1，55，2，90，3，20对应的主存地址（按十进制）。（其中方括号中的第一个元素为段号，第二个元素为段内地址）段号段长（容量）主存起始地址状态0 1 2 3 200 50 100 150 600 850 1000 1 1 1 0 解 逻辑地址 0，65：对应的主存地址为60065665。逻辑地址 1，55：因段内地址超过段长，所以产生段地址越界中断。逻辑地址 2，90：对应的主存地址为1000901090。逻辑地址

23、3，20：因为状态位为0，即该段在辅存中，所以产生缺段中断。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 11 页 -学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料11对页面访问串：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5，指出在驻留集大为3 时，使用 FIFO、OPT 和 LRU 替换算法的缺页次数。(OPT 和 LRU 如果出现多选项时使用 FIFO)答：FIFO:缺页 11次页面号1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 1 1 1 4 4 4 4 4 2 2 2 5 2 2 2 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 2 5 5 5

24、 5 4 4 OPT:缺页 7 次页面号1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 4 4 3 4 4 4 5 5 5 5 5 5 LRU:缺页 10 次页面号1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 1 1 1 4 4 4 5 5 5 3 3 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 4 4 3 3 3 2 2 2 2 2 2 5 12.假设一个磁盘驱动器有5000 个柱面，从0 到 4999，驱动器正在为柱面143的一个请求提供服务，且前面的一个服务请求是在柱面125.按 FIFO 顺序，即将到来的

25、请求队列是86，1470，913，1774，948，1509，1022，1750，130 从现在磁头位置开始，按照下面的磁盘调度算法，要满足队列中即将到来的请求要求磁头总的移动距离（按柱面数计）是多少？a.FCFS b.SSTF c.SCAN d.LOOK e.C-SCAN 答：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 11 页 -学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料a.FCFS 的调度是 143，86，1470，913，1774，948，1509，1022，1750，130。总寻求距离是7081。b.SSTF 的调度是 143，130，86

26、，913，948，1022，1470，1509，1750，1774。总寻求距离是 1745。c.SCAN 的调度是 143，913，948，1022，1470，1509，1750，1774，4999，130，86。总寻求距离是9769。d.LOOK 的调度是 143，913，948，1022，1470，1509，1750，1774，130，86。总寻求距离是3319。e.C-SCAN 的调度是 143，913，948，1022，1470，1509，1750，1774，4999，86，130。总寻求距离是 9813。f.C-LOOK 的调度是 143，913，948，1022，1470，1509

27、，1750，1774，86，130。总寻求距离是3363。13.假设有两个并发进程P1 和 P2,程序代码为P1:begin P2:begin A;C;B；D;end end 其中，A,B,C 和 D 均为原语。请给出P1 和 P2 两个进程所有可能的执行过程。答：ABCD，ACBD,ACDB,CDAB,CABD,CADB 14.桌上有一空盘，只允许存放一个水果。爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子。儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘中空时一次只能放一只水果供吃者取用，请用P、V 原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。分析 在本题中，爸爸、儿子、女儿共用一个盘子，且盘中

28、一次只能放一个水果。当盘子为空时，爸爸可将一个水果放入果盘中。若放入果盘中的是苹果，则允许女儿吃，儿子必须等待；若放入果盘中的是桔子，则允许儿子吃，女儿必须等待。本题实际上是生产者-消费者问题的一种变形。这里，生产者放入缓冲区的产品有两类，消费者也有两类，每类消费者只消费其中固定的一类产品。解 在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量 S表示盘子是否为空，其初值为 1；信号量 So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量 Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。同步描述如下：int S=1;int Sa=0;int So=0;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 11 页 -学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除学习资料main()cobegin father();son();daughter();coend father()while(1)P(S);将水果放入盘中；if（放入的是桔子）V(So);else V(Sa);son()while(1)P(So);从盘中取出桔子；V(S);吃桔子；daughter()while(1)P(Sa);从盘中取出苹果；V(S);吃苹果；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 11 页 -