操作系统

填空题：

1．进程从就绪到运行状态的转换由 调度 程序完成；从运行到就绪状态的转换的 主要原因是 时间片完 。

2．操作系统的三种基本类型是 批处理 系统 、 分时系统 和 实时系统 。

3．程序可并发执行的条件是 Bemstein条件 。

4．从结构上讲，进程由 程序段 、 数据段 和 进程控制块 组成。

5．同步机制应遵循的准则是 空闲让进 、 忙则等待 、 有待等待 、__让权等待______________

。

6．产生死锁的四个必要条件是 互斥条件 、 请求和保持条件 、不可剥夺条件 、和 环路条件 。

7．在没有快表的分页存储管理系统中，取一条指令（或操作数）需访问两次内存的原因是 页表在内存 。

8．在页式管理系统中，地址空间是 一 维的，而在段式管理系统中，地址空间是 二 维的。

9．操作系统的基本特征是 并发 、 共享 虚拟 、 异步 。 10．从用户的源程序进入系统到变成内存可执行程序，所经历的主要处理阶段有____编译___，__链接_____，和___装入______。

11．静态重定位在__装入_____时进行，而动态重定位在___运行____时进行。 12．虚拟存储器所具有的基本特征是__离散性____，___多次性____，__对换性____和

___虚拟性____。

13．一般说来，用户程序中所使用的地址是__逻辑地址________,而内存中各存储单元

的地址是_____物理地址_______。

14．I/O系统的结构分为两类： 微机型I/O 和 主机型I/O 。 15．I/O控制方式的发展经历了四个阶段，分别是 程序I/O方式 、 中断驱动I/O

控制方式 、 直接存储器访问DMA控制方式 、和 I/O通道控制方式。

选择题一：

1．操作系统的主要功能是管理计算机系统中的 D 。

A．程序 B．数据 C．文件 D．资源 2．产生死锁的基本原因是 B 和进程推进顺序非法。 A．资源分配不当 B．系统资源不足 C．作业调度不当 D．进程调度不当

3．在操作系统中， B 是竞争和分配计算机系统资源的基本单位。

A．程序 B．进程 C．作业 D．用户 4．动态重定位是在作业的 D 中进行的。 A．编译过程 B．装入过程 C．连接过程 D．执行过程 5．实时系统中的进程调度，通常采用 C 算法。 A．先来先服务 B．时间片轮转 C．抢占式的优先级调度 D．短作业优先

6．若信号量的初值为3，当前值为-2，则表示有 A 个等待进程。 A．2 B．3 C．4 D．5 7．死锁的避免是根据 D 采取措施实现的。

A．配置足够的系统资源 B．使进程的推进顺序合理 C．破环死锁的四个必要条件之一 D．防止系统进入不安全状态

8．设有3个作业，其运行时间分别为2小时，5小时，3小时，假定它们同时到达，并

在同一台处理机上以单道方式运行，则平均周转时间最小的执行顺序是 D 。 A．J1,J2,J3 B．J3,J2,J1 C．J2,J1,J3 D．J1,J3,J2 9．最佳适应算法的空白区是 B 。

A．按大小递减顺序排列 B．按大小递增顺序排列 C．按地址由小到大排列 D．按地址由大到小排列

10．分页式虚拟存储管理系统中，页面的大小与可能产生的缺页中断次数 C 。 A．成正比 B．成反比 C．无关 D．成固定比值 选择题二：

1．操作系统核心部分的主要特点是 B 。 A、一个程序模块 B、常驻内存 C、有头有尾的程序 D、串行执行 2．可重定位内存的分区分配目的为 A 。 A、解决碎片问题 B、便于多作业共享内存 C、回收空白区方便 D、便于用户干预 3．逻辑地址就是 B 。 A、用户地址 B、相对地址 C、物理地址 D、绝对地址 4．原语是 B 。 A、一条机器指令 B、若干条机器指令组成

C、一条特定指令 D、中途能打断的指令 5．进程和程序的一个本质区别是 A 。 A．前者为动态的，后者为静态的； B．前者存储在内存，后者存储在外存； C．前者在一个文件中，后者在多个文件中； D．前者分时使用CPU,后者独占CPU。

6．某进程在运行过程中需要等待从磁盘上读入数据，此时该进程的状态将 C 。 A．从就绪变为运行； B．从运行变为就绪； C．从运行变为阻塞； D．从阻塞变为就绪

7．进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构，一个进程 D 。 A．可以有多个进程控制块 B．可以和其他进程共用一个进程控制块； C．可以没有进程控制块； D．只能有惟一的进程控制块。 8．在一般操作系统中必不可少的调度是 D 。 A．高级调度； B．中级调度； C．作业调度； D．进程调度。 9．把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作 D 。 A．编译； B．连接； C．运行； D．重定位。 10．文件目录的主要作用是 A 。 A、按名存取 B、提高速度 C、节省空间 D、提高外存利用率 11．UNIX操作系统是著名的 B 。 A．多道批处理系统； B．分时系统； C．实时系统； D．分布式系统 选择题三：

1．下列进程状态的转换中，哪一个是不正确的（ C ）。 A.就绪?运行 B.运行?就绪 C.就绪?阻塞 D.阻塞?就绪

2．某进程由于需要从磁盘上读入数据而处于阻塞状态。当系统完成了所需的读盘操作后，此时该进程的状态将（ D ）。

A．从就绪变为运行 B．从运行变为就绪 C．从运行变为阻塞 D．从阻塞变为就绪

3．若P、V操作的信号量S初值为2，当前值为-1，则表示有（ B ）个等待进程。 A．0个 B．1个 C．2个 D．3个 4．把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作（ D ）。 A．编译 B．连接 C．运行 D．重定位

5．在分页存储管理系统中，从页号到物理块号的地址映射是通过（ B ）实现的。 A．段表 B．页表 C．PCB D．JCB

6．在以下存贮管理方案中，不适用于多道程序设计系统的是( A )。 A.单用户连续分配 B.固定式分区分配 C.可变式分区分配 D.页式存贮管理

7．在可变式分区分配方案中，某一作业完成后，系统收回其主存空间，并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区数减1的情况是( D )。 A. 无上邻空闲区，也无下邻空闲区 B. 有上邻空闲区，但无下邻空闲区 C. 有下邻空闲区，但无上邻空闲区 D. 有上邻空闲区，也有下邻空闲区 8．在分段管理中, ( A )。

A 以段为单位分配, 每段是一个连续存储区 B 段与段之间必定不连续 C 段与段之间必定连续 D每段是等长的

9．消息缓冲通信是利用（ B ）为基础来实现进程间的数据交换。 A．文件系统 B．内存缓冲区 C．高速缓冲存储器 D．硬件 10．采用最佳适应分配算法时，应将空闲区按（ B ）顺序进行连接。 A．地址递增 B．由小到大 C．地址递减 D．由大到小

一、有5个任务几乎同时到达内存，估计的运行时间分别为2，4，6，8，10分钟，他们的

优先级分别为1，2，3，4，5（1为最低优先级）。对下面的每种调度算法，分别计算作业的平均周转时间。 （1） 优先级调度 22

（2） 时间片轮转（时间片为2分钟） 90/5

（3） 短作业优先 70/5

二、1． (5分)简述处理机三级调度分别完成什么工作？

1、（1）高级调度（作业调度）用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后，再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。 （2）低级调度（进程调度）：它决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。

（3）中级调度：存储管理中的对换功能。

2．(10分)在一个两道作业的操作系统中，设在一段时间内先后到达4个作业，它们的提交时刻和运行时间由下表给出。若作业调度采用短作业优先的调度算法，进程调度采用优先权调度算法（数值越小，优先级越高）。

（1）完成下列表格

（2）计算平均周转时间、平均带权周转时间（小数点后保留两位） 进程名 A B C D 答：

2、完成表格如下： 进程名 A B C D 到达时间 0 2 3 5 估计运 行时间 4 3 5 2 优先数 5 3 4 6 进入内 存时间 0 2 4 7 完成时间 4 7 12 14 周转时间 4 5 9 9 带权周 转时间 1 1.67 1.8 4.5 到达 时间 0 2 3 5 估计运 行时间 4 3 5 2 优先数 5 3 4 6 进入内 存时间 完成 时间 周转 时间 带权周 转时间 平均周转时间=（4+5+9+9）÷4=27/4 平均带权周转时间=(1+1.67+1.8+4.5) ÷4=2.24

三、上题中，若作业调度采用短作业优先的调度算法，进程调度采用以优先权为基础的抢占式调度方式（数值越小，优先级越高）。

完成下表： 进程名 A B C D

答案见“进程调度课件”

到达 时间 0 2 3 5 估计运 行时间 4 3 5 2 优先数 5 3 4 6 进入内 存时间 0 2 7 5 完成 时间 7 5 12 14 周转 时间 7 3 9 9 带权周 转时间 1.75 1 1.8 4.5

死锁试题：

一、(10分) 某系统有R1、R2和R3共3种资源，在T0时刻P1、P2、P3和P4这4个进程

对资源的占用和需求情况见下表，此刻系统的可用资源为（2，1，2）。 1．求系统中各种资源总数和此刻各进程对各种资源的需求数目。

2．如果此时P1和P2均提出资源请求Request(1,0,1),能否立即给予满足？

进程 最大需求量 占有量 R1 R2 R3 R1 R2 R3

P1 3 2 2 1 0 0 P2 6 1 3 4 1 1 P3 3 1 4 2 1 1 P4 4 2 2 0 0 2 答:

1.系统资源总数为（9，3，6）。

各种进程对资源需求矩阵为：

2 2 2

1 0 3

2 0 2 4 2 0

2.采用银行家算法进行计算得：系统不可以将资源分配给进程P1,虽然剩余资源可以满足进程P1现在的需求，但是一旦分配给进程P1后，就找不到一个安全执行的序列保证各个进程能够正常运行下去。因此进程P1进入等待状态。

系统可以满足P2的请求，因为分配完成后，至少还可以找到一个安全序列，如使各进程可以运行至结束。

二、(10分)在银行家算法中，若出现下述资源分配情况：

AllocationNeedAvailable 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 试问：(1) 该状态是否安全？

(2) 如果进程p2提出请求Request2 (1，2，2，2)后，系统能否将资源分配给它？

答：

(1)系统处于安全状态。因为存在安全序列{P0,P3,P1,P2,P4}。

(2)进程P2提出请求Request2(1,2,2,2)后，可用资源变为Available(0,4,0,0)，此时已经不能满足任何进程的需求，系统进入不安全状态，按照银行家算法，不能将资源分配给它。

三、(12分) 某系统有A、B、C共3种资源，A资源的数量为17，B资源的数量为5，C资

源的数量为20。在T0时刻P1、P2、P3、P4和P5这5个进程对资源的占用和需求情况见下表。若系统采用银行家算法实施死锁避免策略，请问：

1、T0时刻是否安全？若是，请给出安全序列。

2、在T0时刻若进程P2提出资源请求（0，3，4），是否能实施资源分配，为什么？

进程 最大需求量 已分配资源数量 A B C A B C

P1 5 5 9 2 1 2 P2 5 3 6 4 0 2 P3 4 0 11 4 0 5 P4 4 2 5 2 0 4 P5 4 2 4 3 1 4 答：

1、T0时刻是安全状态。安全序列为P4 P2 P3 P5 P1（不唯一）

2、在T0时刻若进程P2提出资源请求（0，3，4），不能实施资源分配。因为在T0

时刻可用资源数为（2，3，3），显然资源C不能满足请求的数量，所以不能进行分配。P2阻塞。

一、解答题：

1． 什么是操作系统？它有什么基本特征？

答：操作系统是为了达到方便用户和提高资源利用率的目的而设计的，控制和管理计算机硬件和软件资源，合理的组织计算机工作流程的程序的集合，它具有并发、共享、虚拟、异步性四个基本特征。

2．（1）描述进程的三种基本状态，尽可能清楚地解释处于不同状态的进程在性质上的区别。

答：进程的三个基本状态有：

①、就绪状态：是指进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源，只要能再获得处理机，便可立即执行。

②、执行状态：指进程已获得处理机，其程序正在执行。

③、阻塞状态：进程因发生某事件（如请求I/O、申请缓冲空间等）而暂停执行时的状态。

（2）画出进程状态变化图，说明进程怎样从一个状态转换到下一个状态。 答：进程基本状态转换图如下：

执行等待事件发生进程调度时间片完就绪事件发生阻塞

就绪→执行状态：处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态。

执行→阻塞状态：正在执行的进程因发生某事件而无法执行。例如，进程请求访问临界资源，而该资源正被其它进程访问，则请求该资源的进程将由执行状态转变为阻塞状态。

执行→就绪状态：正在执行的进程，如因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态转变为就绪状态。又如，在抢占调度方式中，一个优先权高的进程到来后，可以抢占一个正在执行优先权低的进程的处理机，这时，该低优先权进程也将由执行状态转换为就绪状态。 3．现代操作系统一般都提供多进程（或称多任务）运行环境，回答以下问题： (1) 为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？ (2) 为支持进程状态的变迁，系统至少应提供哪些进程控制原语？

(3) 执行每一个进程控制原语时，进程状态发生什么变化？相应的数据结构发生什么变

化？

答：(1) 为支持多进程的并发执行，系统为每个进程建立了一个数据结构——进程控制块

（PCB），用于进程的管理和控制。

(2) 进程控制的主要职责是对系统中的所有进程实施有效的管理，它具有创建新进程、撤销已有进程、实现进程的状态转换等功能。在操作系统的内核中，有一组程序专门用于完成对进程的控制，这些原语至少需要包括创建新进程原语、终止进程原语、阻塞进程原语、唤醒进程原语等操作。这些系统服务一般对用户是开放的，也就是说用户可以通过相应的接口来使用它们。

(3) 进程创建原语：从PCB集合中申请一个空白PCB，将调用者参数、以及从执行进程获得的调用者内部标识填入该PCB，设置记账数据。置新进程为“就绪”状态。

终止进程原语：用于终止完成任务的进程，收回其所占的资源。消去该进程的PCB。 阻塞原语：将进程从运行态变为阻塞状态。进程被插入等待事件的队列中，同时修改PCB中相应的表项，如进程状态和等待队列指针等。

唤醒原语：将进程从阻塞态变为就绪状态。进程被从阻塞队列中移出，插入到就绪队列中，等待调度，同时修改PCB中相应的表项，如进程状态等。

4．何谓临界资源、临界区？使用临界资源的诸进程间如何实现对临界区的互斥访问？

答：一次仅允许一个进程访问的资源称为临界资源。访问临界资源的代码段称为临界区。对临界区必须互斥的访问。具体实现时，可让每个进程在进入临界区之前，先提出申请，经允许后方可进入（进入区），进程进入临界区执行完毕退出时，恢复临界区的使用标志为未被访问标志（退出区）。通常可采用专门的硬件指令或信号量机制对临界区进行管理。使用信号量机制是，可设置一个初值为1的互斥信号量，对每个进程的临界区进行如下“改造”：

． ． ． P(mutex);

临界区 V(mutex);

． ． ．

即将进程的临界区放置在P(mutex)和V(mutex)之间，就可以实现进程对其互斥访问。 5．使用信号量的P、V操作可以实现并发进程间的互斥。请写出P操作原语和V操作原语的定义？

答：P操作功能是请求系统分配一个单位的资源，定义如下： ①信号量的值减1，即S=S-1； ②如果S≥0，则该进程继续执行；

如果S＜0，则把该进程的状态置为阻塞态，把相应的PCB连入该信号量队列的末尾，并放弃处理机，进行等待（直至其它进程在S上执行V操作，把它释放出来为止）。 V操作功能是释放一个单位的资源，定义如下： ①S值加1，即S=S+1；

②如果S＞0，则该进程继续运行；

如果S≤0，则释放信号量队列上的第一个PCB（即信号量指针项所指向的PCB）所

对应的进程（把阻塞态改为就绪态），执行V操作的进程继续运行。 6．什么是死锁？产生死锁的四个必要条件是什么？

答：所谓死锁（Deadlock），是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进。产生死锁的四个必要条件是：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。 7．简述死锁的预防与死锁的避免的区别。

答：死锁的预防是系统预先确定一些资源分配策略，进程按规定申请资源，系统按预先规定的策略进行分配，从而防止死锁的发生。

而死锁的避免是当进程提出资源申请时系统测试资源分配，仅当能确保系统安全时才

把资源分配给进程，使系统一直处于安全状态之中，从而避免死锁。

8．解决生产者-消费者问题的算法中，若将P(empty)和P(mutex)的次序互换，或将P(full)和P(mutex)的次序互换,可能会产生死锁。请问在什么情况下会产生死锁？

答：解决生产者-消费者问题的算法中，若将P(empty)和P(mutex)的次序互换，在缓冲区满的情况下（empty=0,full=n），若生产者先提出申请，获得对缓冲区的访问权，但申请不到空缓冲块，在empty处阻塞，这个时候若再来消费者进程，申请不到对缓冲区的访问权，在mutex处阻塞，这时会产生锁死。

将P(full)和P(mutex)的次序互换，在缓冲区空的情况下（empty=n,full=0），若消费者先提出申请，获得对缓冲区的访问权，但申请不到满缓冲块，在full处阻塞，这个时候若再来生产者进程，申请不到对缓冲区的访问权，在mutex处阻塞，这时会产生锁死。 9．消息缓冲通信技术是一种高级通信机制。请给出消息缓冲通信机制（有限缓冲）的基本工作原理。

答：操作系统管理一个用于进程通信的缓冲池，其中的每个缓冲区单元可存放一条消息。欲发送消息时，发送者从中申请一个可用缓冲区,直接将消息送入内存公用消息缓冲池，并将它挂接在接收者进程的消息缓冲队列上，接收进程从消息缓冲队列中取走消息，并释放该缓冲区，每个进程均设置一条消息队列，任何发送给该进程的消息均暂存在其消息队列中。

10．(1)简述处理机三级调度分别完成什么工作？ (2)列举引起进程调度的时机？

(3)分析下述问题应由哪一级调度程序负责。

? 在可获得处理机时,应将它分给哪个就绪进程； ? 在短期繁重负载下,应将哪个进程暂时挂起。

答：(1) 高级调度：即作业调度，用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后，再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。

低级调度：即进程调度，它决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。

中级调度：实际上就是存储器管理中的对换功能。

(2) 引起进程调度的时机有：

? 正在执行进程执行完毕或因发生某事件而不能再继续执行。 ? 执行中的进程因提出I/O请求而暂停执行。

? 在进程通信或同步过程中执行了某种原语操作，如P操作、block原语、

wakeup原语等。

? 在可剥夺式调度中，有一个比当前进程优先权更高的进程进入就绪队列。

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