集美大学操作系统期末考试试卷1

一、简答题（每题5分，共30分） 1.什么是虚拟设备？

2.What’s the differrence between a process and a program？ 3.What’s Hyper-Treading technology？ 4.死锁的必要条件是什么？

5.为什么将文件控制块分成主部和次部两部分？

6.若系统有同类资源m个，被n个进程共享，问：当m>n和m<=n时每个进程最多可以请求多少个这类资源，使系统一定不会发生死锁？为什么？

二、填空题（每空1分，共10分）

1.操作系统的两个重要特性是： (1) 和 (2) 。

2.只能在管态下执行的指令称为 (3) 。处理机状态由目态转换为管态的唯一途径是 (4) ，管态到目态的转换可以通过修改 (5) 来实现。

3.进程在其生存期内可以处于如下三种基本状态之一：运行态、就绪态和等待态。当一个就绪进程 (6) 时，其状态由就绪变为运行，当一个运行进程被抢占处理机时，其状态由运行变为 (7) ，当一个运行进程因某事件受阻时，其状态由运行变为 (8) ，当进程所等待的事件已经发生时，该进程状态由 (9) 变为就绪。 4.线程是进程内的一个相对独立的 (10)。

三、计算题（每题10分，共40分）

1.设某计算机系统采用虚拟页式存储管理方法，进程的虚拟地址空间为64KB，页面尺寸为4KB。假设当前进程的页表如右图所示（页表以二进制形式表示），请将虚拟地址8196和2050转换为物理地址。

2.设某计算机系统采用虚拟页式存储管理方法，内存中为该进程分配4个物理页架, 开始时内存页架为空,假设进程在一段时间内的页面访问序列如下:6,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1，请画图表示采用以下页面淘汰算法时的缺页中断次数：（1）最佳页面淘汰算法（OPT）；（2）先进先出页面淘汰算法（FIFO）；（3）使用过最久的先淘汰(LRU)。

3.在UNIX系统中，设磁盘物理块大小为1KB，每个索引块可以保存256个索引项，请画出UNIX文件的物理结构。假设某文件大小为1028KB，请计算访问以下逻辑块时需要多少次I/O传输：（1）8；（2）300；（3）16。

4.设有周期性实时任务集如下表所示，用最早截止期优先算法（EDF算法）和速率单调算法（RMS算法）是否可以调度？画出相应的Gantt图。

四、算法设计（每题10分，共20分）

1.设有一个可以装A、B两种物品的仓库，其容量无限大，但要求仓库中A、B两种物品的数量满足下述不等式:

-M≤A物品数量－B物品数量≤N

其中M和N为正整数。 试用信号灯和PV操作描述A、B两种物品的入库过程。

2.用信号量和PV操作实现读者/写者问题，要求读者优先，即：当有读者在读文件时，对随后到达的读者和写者，要首先满足读者，阻塞写者。

0250-52试题A答案 一、

1．虚拟设备是利用共享型设备实现的数量较多、速度较快的独占型设备。

2．进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位。程序是指令的有序序列。进程与程序的区别在于：○1进程是动态的，程序是静态的；○2进程是短暂的，程序可以永久保存；○3进程与程序之间不具有一一对应关系：一个程序可以对应一个进程，也可以对应多个进程；一个进程可以对应一个程序，或者对应一段程序。

5．树型目录结构解决了命名冲突；有利于提高文件的检索速度；有利于实现文件共享；有利于用户对文件进行分门别类地组织。 6．

7．并发执行的进程为了协调一致地完成指定任务，进程之间具有一定的联系，这种联系通常采用进程间交换数据的方式进行。进程间交换数据叫进程通信。进程之间所交换的信息量，少则是一个状态或数值，多则是成千上万个字节。因而进程通信的类型分为：低级通信（进程间交换少量数据，如信号量机制）；高级通信（进程间交换大量数据）。

8．UC/OS-II是一个嵌入式操作系统，其功能包括任务管理、时间管理、任务间通信、内存管理等。 二、

（1）[0，350]：由段号0查段表得其段长200，将虚拟地址中的段内偏移350与该段段长相比较：350>200，所以产生越界中断；

（2）[1,25]：由段号1查段表得其段长100，将虚拟地址中的段内偏移25与该段段长相比较：25<100，是合法虚拟地址，所以将段内偏移与该段在主存的起始地址相加得绝对地址：25+3000=3025；

（3）[2,120]：由段号2查段表得其段长105，将虚拟地址中的段内偏移120与该段段长相比较：120>105，所以产生越界中断；

（4）[3,415]：由段号3查段表得其段长600，将虚拟地址中的段内偏移415与该段段长相比较：415<600，是合法虚拟地址，所以将段内偏移与该段在主存的起始地址相加得绝对地

址：415+1200=1615；

（5）[4,20]：由段号4查段表得其段长150，将虚拟地址中的段内偏移20与该段段长相比较：20<150，是合法虚拟地址，所以将段内偏移与该段在主存的起始地址相加得绝对地址：20+4000=4020；

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三、FIFO页面替换算法：

LRU页面替换算法：

四、semaphore a=n,b=m; void main(){

createprocess(A,…); createprocess(B,…); }

void A(){ while(1){ P(a);

输入化合物A; V(b); } }

void B(){ while(1){ P(b);

输入化合物B; V(a); } } 五、

六、UNIX中的进程可能处于以下九个状态之一：创建、内存就绪、外存就绪、内存睡眠、外存睡眠、核心态执行、用户态执行、剥夺、僵死。UNIX进程的状态转换图如下：

七、设cache的命中率为h1，访问时间为t1；主存的命中率为h2，访问时间为t2；则被访问的字在cache中的概率为h1，则不在cache中但在主存中的概率为（1-h1）h2，不在cache中也不在主存中的概率为(1-h1)(1-h2) ；设磁盘的访问时间为t3，那么一个字的平均访问

时间为：t1h1+(t1+t2)(1-h1)h2+(t1+t2+t3)(1-h1)(1-h2)。 八、设每个进程最多可以请求x个这类资源，为了使系统一定不会发生死锁m,x,n需要满足关系式：n(x-1)+1<=m，即x<=(m-1)/n+1。当mn时，x=INT（(m-1)/n）+1，其中INT表示向下取整数。

0219—0224，0279操作系统试卷A

一、 名词解释（10分，每题2分）

1．操作系统 2．进程 3．线程 4．作业 5．中断 三维谷屋 www.3vgw.com

二、 简要回答下述问题（20分，每题4分）

1． 常用的文件物理结构有哪几种，请简述它们，至少给出三种。 2． 请你简述段页式虚拟存储系统使用的数据结构。 3． 请简述SPOOLING 系统的组成及各部分的功能。 4． 请叙述在进程通信中有哪几种通信方式？

5． 什么是地址重定位？动态重定位和静态重地位有何区别？

三、在一个支持虚拟分页并采用请求页式调度的存储管理系统中，有一用户程序，它访问其地址空间的字地址序列是：70，74，135，276，400，300，700，266，148，560，284，172 问：若分配给该作业的内存大小为384字，初始为空，页大小为128字，试按FIFO、LRU页面淘汰算法，分别计算页面访问的缺页率。（10分）

四、 在下面的段表中对于以下逻辑地址(段号，单元号)，求对应的物理地址。（10分） （1）0,400; (2)3,300; (3)1,20;

五、有一个具有两道作业的批处理系统，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数为基础的抢占式调度算法，作业序列如表所示（表中所列作业优先数即为进程优先数，数值越小优先级越高）。（15分）

① 列出所有作业进入内存时间及结束时间。 ② 计算平均周转时间。 作业的执行时间

六、设由n个缓冲区组成缓冲池，每个缓冲区可以存放一个消息，有两类进程：x个生产者和y 个消费者，且只要缓冲池未满，生产者便可以将消息送入缓冲池，而只要缓冲池未空，消费者就可以取走一个消息。各个进程对缓冲池进行互斥访问，用信号量实现协调过程。要求写出使用的信号量、初值及其作用，并写出生产者进程和消费者进程的处理流程（10分）

七、假定UNIX系统V中磁盘块地大小为1K，每个磁盘块当用于做间接块时最多可登记256个块号，现在要对一个大小为2000K，已经打开的文件检索一遍，请画出该文件的索引结构，并回答将要发生多少次磁盘传输完成中断？（10分） 八、在银行家算法中，若出现如下资源分配情况：

Allocation Need Available A B C D A B C D A B C D P0 0 0 3 2 0 0 1 2 1 6 2 3 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 试回答下列问题：（15分） 1、找出一个安全序列。

2、在上述状态下，对于下列由进程P2发出申请命令request(1,2,2,2)，会被接受吗？原因何在？

0219-0224、0279操作系统A答案

一、名词解释(10分，每题2分)

1、操作系统：是位于硬件层之上，所有其它软件之下的一个系统软件，是管理系统中的软硬资源，使其得以充分利用并方便用户使用的程序集合。

2、进程：具有一定独立功能的程序关于一个数据集合的一次运行活动。 3、线程：也称轻进程，是进程内的一个相对独立的执行流。 4、作业：用户要求计算机系统为其完成的计算任务的集合。

5、中断：在程序运行过程中，出现的某种紧急事件，必须中止当前正在运行的程序，转去处理此事件，然后再恢复原来运行的程序，这个过程称为中断。

二、简要回答下述问题(20分，每题4分)

1、常用文件的物理结构有顺序文件、链接文件、索引结构、Hash结构、倒排结构。 顺序结构：一个文件占有若干个连续的物理块，首块号块数记录在FCB中。

链接结构：一个文件占有若干个不连续的存储块，各块之间以指针相连，其首块号及块数记录于FCB中。

索引结构：一个文件占有若干个不连续的存储块，这些块的号记录于一个索引块中。 2、段页虚拟存储采用的数据结构： 每个作业一张段表 系统一张快表 每个段一张页表 页表控制寄存器 主存一张位示图 段表控制寄存器

3、Spooling系统的组成：

磁盘开辟输入井，输出井，其中输入井用于存放预先读入的作业，输出井保存输出结果。提供预输入程序，负责控制外围设备预先装入用户的作业到输入井中。 缓输出程序：负责控制将输出井中的信息送往外围设备。

井管理程序：负责控制将输入井中的数据读入内存，将程序结果存放到输出井中。

4、进程通信中包括共享内存方式和消息缓冲方式，消息缓冲方式又分为直接通信和间接通信，直接通信分为有缓冲方式和无缓冲方式。

5、地址重定位：指逻辑地址转换为物理地址的过程。 静态重定位：指装入时完成地址转化。

动态重定位：指运行指令时将逻辑地址转化为物理地址。

三、(10分)

由题知内存为3块：

地址序列转成页面序列：0 0 1 2 3. 2 5. 2 1 4 2 1 FIFO:

淘汰最先装入主存的页面，使用队列 缺页率= 8/12=2/3

LRU：

使用栈顶为最新访问项，底为淘汰项 缺页率=7/12

四、(10分)

(0,400) 的物理地址：200+400=600 (3,300) 的物理地址：1300+300=1600

(1,20) 的物理地址：因为1段长为14，所以地址越界，出错。

五、(10 分)

10:00 J1 进入，运行20分 10:00—10:20

10:20 J2 进入，运行30分 10:20—10:50 完成

10:50 J4 进入，级别低于J1，J1运行20分。10:50—11:10 J4 10:50进入主存 完成 11:10 J3 进入，运行50分 完成12:00 11:00—12:20 12:20 J4运行20分钟，结束 10:50—12:20

J1：10:00—11:10 J2：10:20—10:50 J3：11:10—12:00 J4：10:50—12:20 TJ1=70分 TJ2=30分 TJ3=90分 TJ4=90分

平均周转时间 = 70+30+920+90/4 = 280/4 = 70 分钟 六、（10分）

七、(10分)

由题知：文件共2000块，由索引结构知前10项直接访问10块，一级访问256块， 2000－256－10＝1734块

1734÷256＝8个索引项（二级索引）

发生中断次数为：1＋1＋7＋2000＝2009次磁盘传输中断。

八、（15分）

1） work Allocation Need finish P0 1 6 2 3 0 0 3 2 0 0 1 2 T P3 1 6 5 4 0 3 3 2 0 6 5 2 T P4 1 9 8 6 0 0 1 4 0 6 5 6 T P1 1 9 9 10 1 0 0 0 1 7 5 0 T P2 2 9 9 10 1 3 5 4 2 3 5 6 T 3 12 14 14

存在安全序列P0 P3 P4 P1 P2所以此刻是安全的 2）P2发出请求命令request(1,2,2,2) request < Need(2,3,5,6) 合理

Request < Available(1,6,2,3) 有资源 试分配：

P2: Allocation Need Available 2 5 7 6 1 1 3 4 0 4 0 1

安全检查：WORK=0 4 0 1 不能满足任务资源申请，没有安全序列，所以不安全，取消试探分配，申请者P2等待。

0219-0224、0279操作系统A答案

一、名词解释(10分，每题2分)

1、操作系统：是位于硬件层之上，所有其它软件之下的一个系统软件，是管理系统中的软硬资源，使其得以充分利用并方便用户使用的程序集合。

2、进程：具有一定独立功能的程序关于一个数据集合的一次运行活动。 3、线程：也称轻进程，是进程内的一个相对独立的执行流。 4、作业：用户要求计算机系统为其完成的计算任务的集合。

5、中断：在程序运行过程中，出现的某种紧急事件，必须中止当前正在运行的程序，转去处理此事件，然后再恢复原来运行的程序，这个过程称为中断。

二、简要回答下述问题(20分，每题4分)

1、常用文件的物理结构有顺序文件、链接文件、索引结构、Hash结构、倒排结构。 顺序结构：一个文件占有若干个连续的物理块，首块号块数记录在FCB中。

链接结构：一个文件占有若干个不连续的存储块，各块之间以指针相连，其首块号及块数记录于FCB中。

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索引结构：一个文件占有若干个不连续的存储块，这些块的号记录于一个索引块中。 2、段页虚拟存储采用的数据结构： 每个作业一张段表 系统一张快表 每个段一张页表 页表控制寄存器 主存一张位示图 段表控制寄存器

3、Spooling系统的组成：

磁盘开辟输入井，输出井，其中输入井用于存放预先读入的作业，输出井保存输出结果。提供预输入程序，负责控制外围设备预先装入用户的作业到输入井中。 缓输出程序：负责控制将输出井中的信息送往外围设备。

井管理程序：负责控制将输入井中的数据读入内存，将程序结果存放到输出井中。

4、进程通信中包括共享内存方式和消息缓冲方式，消息缓冲方式又分为直接通信和间接通

信，直接通信分为有缓冲方式和无缓冲方式。

5、地址重定位：指逻辑地址转换为物理地址的过程。 静态重定位：指装入时完成地址转化。

动态重定位：指运行指令时将逻辑地址转化为物理地址。

三、(10分)

由题知内存为3块：

地址序列转成页面序列：0 0 1 2 3. 2 5. 2 1 4 2 1 FIFO:

淘汰最先装入主存的页面，使用队列 缺页率= 8/12=2/3

LRU：

使用栈顶为最新访问项，底为淘汰项 缺页率=7/12

四、(10分)

(0,400) 的物理地址：200+400=600 (3,300) 的物理地址：1300+300=1600

(1,20) 的物理地址：因为1段长为14，所以地址越界，出错。

五、(10 分)

10:00 J1 进入，运行20分 10:00—10:20

10:20 J2 进入，运行30分 10:20—10:50 完成

10:50 J4 进入，级别低于J1，J1运行20分。10:50—11:10 J4 10:50进入主存 完成 11:10 J3 进入，运行50分 完成12:00 11:00—12:20 12:20 J4运行20分钟，结束 10:50—12:20

J1：10:00—11:10 J2：10:20—10:50 J3：11:10—12:00 J4：10:50—12:20 TJ1=70分 TJ2=30分 TJ3=90分 TJ4=90分

平均周转时间 = 70+30+920+90/4 = 280/4 = 70 分钟 六、（10分）

七、(10分)

由题知：文件共2000块，由索引结构知前10项直接访问10块，一级访问256块， 2000－256－10＝1734块

1734÷256＝8个索引项（二级索引）

发生中断次数为：1＋1＋7＋2000＝2009次磁盘传输中断。 八、（15分）

1） work Allocation Need finish P0 1 6 2 3 0 0 3 2 0 0 1 2 T P3 1 6 5 4 0 3 3 2 0 6 5 2 T P4 1 9 8 6 0 0 1 4 0 6 5 6 T P1 1 9 9 10 1 0 0 0 1 7 5 0 T P2 2 9 9 10 1 3 5 4 2 3 5 6 T 3 12 14 14

存在安全序列P0 P3 P4 P1 P2所以此刻是安全的 2）P2发出请求命令request(1,2,2,2) request < Need(2,3,5,6) 合理

Request < Available(1,6,2,3) 有资源 试分配：

P2: Allocation Need Available 2 5 7 6 1 1 3 4 0 4 0 1

安全检查：WORK=0 4 0 1 不能满足任务资源申请，没有安全序列，所以不安全，取消试探分配，申请者P2等待。

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