郑州大学软件学院2019-2020《计算机操作系统》试题及答案

《计算机操作系统》试题

一．选择题从供选择的答案中选出应填入下列叙述中的( )内的最佳答案，把答案写在答卷纸上的相应处。(每题8分，共40分)

1．操作系统的基本特性是(A)，按功能特征的不同而把操作系统分为(B)类型；以作业为处理对象的操作系统是(C)类型和(D)类型，其中(C)的主要优点是系统的吞吐量大、资源利用力高；而(D)的主要优点是具有很好的交互性；分时系统中，影响响应时间的因素是(E)，在不影响系统性能的前提下来可用于改善响应时间的方法是(F)；网络操作系统的基本功能是(G)，而分布式计系统的基本特征是(H)

A：(1)不确定性、虚拟性、共享性、并发性 (2)不确定性、共享性、并发性、高可靠性 (3)不确定性、虚拟性、共享性、交互性 (4)虚拟性、共享性、并发性、交互性

B：(1)多处理机操作系统、微机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统 (2)实时操作系统、分时操作系统、批处理操作系统 (3)实时操作系统、分时操作系统、批处理操作系统、多处理机操作系统、微机操作系统、网络操作系统 (4)(1)和(2)

C，D：(1)实时操作系统 (2)分时操作系统

(3)批处理操作系统

E：(1)系统开销、对换时间、对换信息量、用户数 (2)对换时间、时间片、用户数、系统开销 (3)对换时间、时间片、用户数、对换信息量 (4)对换时间、对换信息量、用户数、系统开销

F：(1)减少用户数和时间片 (2)减少对换时间 (3)选用高速的外存和减少对换信息量 (4)(1)和(2)

G：(1)资源管理 (2)提供网络接口 (3)网络通信 (4)提供多种网络服务 (5)以上所有的 (6)管理进程浮动 (7)以上所有的

H：(1)分布性、并行性、模块性、偶合性 (2)分布性、自制性、并行性、偶合性 (3)分布性、自制性、并行性、模块性、偶合性 (4)分布性、自制性、并行性、模块性

2．(A)是可并发执行的(B)，在一个数据集合上的执行过程。(A)与(B)的区别是(A)是动态概念，而(B)是静态概念；正在运行的(A)，由于等待外部事件的发生，将执行(C)原语进入(D)状态，为了腾出内存给其它(A)运行，它可能被

(E)到外存，当外部事件完成后，由(F)程序负责把它(E)回内存；进程间存在的

A，B：(1)作业 (2)程序 (3)线程 (4)进程 (5)数据 C，D：(1)挂起 (2)静止 (3)阻塞 (4)删除 E：(1)调度 (2)对换 (3)分配 (4)逐出

F：(1)高级调度 (2)中级调度 (3)低级调度 (4)作业调度

G，H：(1)资源共享、合作进程 (2)直接的制约关系 (3)间接的制约关系 (4)(2)和(3)

3．假设某多道系统有供用户使用的内存空间200K，磁带机2台，打印机1台，系统采用可变分区管理方式，对磁带机和打印机采用静态分配，并假设输入输出操作的时间忽略不记。现有一作业序列如下：

作业号 进入输入井时间 要求计算时间 要求主存量 申请磁带机数 申请打印机数

1 8：00 2 8：20 3 8：20

25分钟 15分钟 20分钟

30K 1台 1台 60K 0台 1台 120K 1台 0台 40K 1台 0台 20K 1台 1台

制约关系(G)，引起(G)的原因是(H)。因此要建立相应的同步机构来解决。

4 8：30 20分钟 5 8：35

10分钟

假设作业调度采用短作业优先算法，优先分配主存的低地址区域且不能移动已在内存的作业，在内存的作业平分CPU时间，则作业调度选中的次序是(A)，如果忽略系统工作时间，最大的作业周转时间是(B)，最小的作业周转时间是(C)，作业的平均周转时间是(D)，作业的平均带权周转时间是(E)，作业全部执行结束的时间是(F)。如果假设以上系统是一单道程序系统，则作业调度选中的次序为(G)，如果忽略系统工作时间，作业的平均周转时间是(H)。

A，G：(1)(1，3，2，4，5) (2)(1，2，3，4，5) (3)(1，3，4，2，5) (4)(1，2，4，3，5) (5)(1，3，4，5，2) (6)(1，2，5，3，4)

B，C，D，H：(1)30分钟 (2)36分钟 (3)40分钟 (4)44分钟 (5)55分钟 (6)64分钟 (7)70分钟 (8)80分钟 (9)10分钟 (10)25分钟 (11)18分钟 (12)34分钟

E：(1)13.87 (2)2.77 (3)1.5 (4)8.8 F：(1)9：22 (2)9：30 (3)9：40 (4)9：50

4．按设备的分配方式，可把设备分为独享设备、共享设备和(A)，(A)是通过SPOOLing 技术把独享设备改造成为若干用户共同使用的设备，以提高设备利用率。而实现SPOOLing 技术要求计算机系统除具有一般计算机硬件基础外，还需要处理功能较强的(B)，以及属于(C)的硬件和软件(D)进程的支持，(B)的作用是在CPU授意下管理I/O操作，(C)保证SPOOLing 系统的(D)进程能与用户进程并行执行。

UNIX系统把设备分为(E)和(F)。属于(E)的设备有磁盘和磁带，而终端设备属于(F)。UNIX系统为(G)设备设置一个驱动程序，对不同商标的磁盘，把它们视成(H)类型的设备，为它们配置(H)的磁盘驱动程序。

A：(1)逻辑设备 (2)物理设备 (3)用户设备 (4)虚拟设备 B：(1)中断 (2)通道 (3)缓冲 (4)进程

C：(1)多道程序系统 (2)单道程序系统 (3)单道批处理系统 (4)实时系统

D：(1)护卫 (2)输入/输出守护 (3)缓冲 (4)驱动 E：(1)输入设备 (2)输出设备 (3)存储设备 (4)块设备 F：(1)输入设备 (2)字符设备 (3)输出设备 (4)缓冲设备 G：(1)个 (2)类 (3)所有 (4)同组 H：(1)相同 (2)不同 (3)同组 (4)不同组

5．内存储器管理的主要任务是(A)，其中(B)是指作业装入到一与其地址空间不一致的存储空间而做的地址部分的调整过程，而(B)的类型分为(C)和(D)。(C)是在装入作业时由装配程序进行的(B)，(D)是在作业的执行过程中，而进行的(B)，(D)是靠(E)机构来实现的。 扩充内存的方法有(F)，其中(G)是一个地址空间。虚拟地址空间的最大容量是(H)来决定。

A：(1)内存管理、内存保护、内存扩展、重定位 (2)内存管理、地址变化、内存扩充、重定位 (3)内存分配、内存回收、内存保护、内存扩展、重定位 (4)内存分配、内存回收、内存保护、内存扩展、重定位、动态联接

B：(1)内存分配 (2)地址定位 (3)地址重定位 (4)内存保护

C：(1)预先方式 (2)执行方式 (3)动态方式 (4)静态方式(5)实时方式

D：(1)预先方式 (2)执行方式 (3)动态方式 (4)静态方式 (5)实时方式 E：(1)硬件 (2)软件

F：(1)交换 (2)扩展 (3)覆盖 (4)虚拟存储器 (5)以上所有 (6)(1)、(3)和(4)

(7)(1)、(2)和(3) (8)(2)、(3)和(4)

G：(1)交换 (2)扩展 (3)覆盖 (4)虚拟存储器 H：(1)内存加外存的总容量 (2)内存容量 (3)外存容量 (4)计算机的地址结构

解：

题号 1 2 3 4 5

2．假定某采用分页式存储管理的系统中，主存的容量为1M，被分成256块，块号为0，1，2，……，255。某作业的地址空间占用4页，其页号为0，1，2，3，被分配到主存中的第2，4，1，5块中。主存地址应该用（A）位来表示，作业中的每一页长度为（B），逻辑地址中的页内地址应占用（C）位来表示，逻辑地址空间至小是（D）位，作业中第2页在分到的主存块中的起始地址是（E）。 A，C，D：（1）8 （2）10 （3）12 （4）20

B： （1）512字 （2）1024字节 （3）2048字节 （4）4096字节 E： （1）2 （2）1024 （3）4096 （4）4095 答案：A：（ 4 ） B：（4） C：（ 3 ） D：（1 ） E：（ 3 ） 二．判断题。将答案(Ture或False)写在答卷纸相应的位置(共20分)

1．一个由8页且每页512字节组成的地址空间，如果内存被划分成32768块，则逻辑地址的有效位为物理地址位的一半。

1 4 5 4 2 2 2 7 2 3 3 3 1 1 4 2 3 4 2 3 2 2 2 4 1 3 2 2 2 6 5 4 6 2 4 4 1 12 2 4 A B C D E F G H 2．设某移动磁头磁盘有200个柱面，编号为0~199，磁头当前正处在144柱面，对于如下请求所得序列： 88，148，92，179，90，151，103，176，131

采用SSTF(最短寻道时间优先)比采用SCAN(扫描，移动磁头方向=OUT)的调度策略移动总柱面数要少。

3．在段式系统中，段的动态联结有利于段的共享。如果访问某段时，其段表项的某位为0，则表示缺段，应调用缺段中断处理程序把该页调入内存。

4．当作业需要的所有资源都得到满足后，则把它从后备状态调入内存执行。 5．进程可以是一个单线程进程或多线程进程。在现代操作系统中，线程是调度和分派的基本单位。

6．保护键的方法可以用来保护内存，其值为整数，运行时放在PSW中。 7．系统发生“抖动“现象，可以采用挂起用户进程方法。

8．信号量方法也是进程间的通信的方式，是一种低级的进程的通信方式。对其进行的P操作，可用减1操作代替，表示申请一个资源。

9．由于为了增加程序性能，一般把被调用的模块，写在调用模块相邻的位置上。

10．某文件系统使用1K字节的物理块和16位的盘地址，FCB中含有8个物理块号以及一个一重间接索引块指针和一个二重间接索引块指针，那么一个文件最大可达4168K。 解：

题号 答案 1 2 T F 3 F 4 F 5 T 6 T 7 T 8 F 9 T 10 T 三．简答题。答案写在答卷纸相应位置上。(每题6分，共30分) 3．某一系统进程的资源分配“瞬间状态”为

已分配资源矩阵 最多资源矩阵 可用资源向量 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 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：系统是否安全？如果进程P1要求(0，4，2，0)，系统能否立即满足进程的要求？

解：利用安全算法对该时刻资源分配情况进行分析，如下图所示：

Work Need Allocation Work+Allocation Finish

P0 1 5 2 0 0 0 0 0 0 0 1 2 1 5 3 2 true

P2 1 5 3 2 1 0 0 2 1 3 5 4 2 8 8 6 true

P3 2 8 8 6 0 0 2 0 0 6 3 2 2 14 11 8 true

P4 2 14 11 8 0 6 4 2 0 0 1 4 2 14 12 12 true

P1 2 14 12 12 0 7 5 0 1 0 0 0 3 14 12 12 true

由以上分析可知，在该时刻存在着一个安全序列{P0，P2，P3，P4，P1}，故系统是安全的。

如果进程P1要求（0，4，2，0），系统假定可为P1分配资源，由此形成的资源变化情况如图示：

已分配资源矩阵 需求资源矩阵 最多资源矩阵 可用资源向量

P1 1 4 2 0 0 3 3 0 1 7 5 0 1 1 0 0

利用安全算法对该时刻资源分配情况进行分析，如下图所示：

Work Need Allocation Work+Allocation Finish

P0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 1 1 1 2 true

P2 1 1 1 2 1 0 0 2 1 3 5 4 2 4 6 6 true

P3 2 4 6 6 0 0 2 0 0 6 3 2 2 10 9 8 true

P4 2 10 9 8 0 6 4 2 0 0 1 4 2 10 10 12 true

P1 2 10 10 12 0 3 3 0 1 4 2 0 3 14 12 12 true

由以上分析可知，可找到一个安全序列{P0，P2，P3，P4，P1}，故系统能立即满足进程的要求。

4．考虑一个请求分页系统，测得如下的时间利用率： CPU：20%；分页磁盘：97.7%；其它外设：5%

下列措施中，哪个(些)可改善CPU的利用率？说明理由：

(1)更换速度更快的CPU (2)更换更大容量的分页磁盘 (3)增加内存中用户进程数 (4)挂起内存中的某个(些)用户进程

解：因为分页磁盘占95%，主要是考虑页表的存储问题，挂起某个进程，可扩大进程的存储空间；更换更大容量的分页磁盘，可增加页表的分页速度，从而改善CPU的利用率。所以应选择（2）和（4）。

5． 对于一个利用快表且页表存于内存的分页系统，假定CPU一次访问时间为1us，访问快表的时间可以忽略不记。如果85%的地址影射可直接通过快表完成，那么进程完成一次内存读写的平均有效时间是多少？

解：0.85*1μ+0.15*2μ=1.15μs

四．操作题。(10分)用信号量和P，V操作描述读者-写者问题：即允许多个读者同时读一个共享对象，但绝不允许一个写者和其它进程同时访问共享对象。(答案写在答卷纸相应位置上)。

解：var rmutex, wmutex:semaphore:=1,1;

readcount: integer:=0; writer : begin repeat

wait(wmutex);

perform write operation; signal (wmutex); until false; end reader: begin repeat

wait(rmutex);

if readcount=0 then wait(wmutex); readcount:=readcount+1; signal(rmutex); ┇

Perform read operation; ┇

wait(rmutex);

readcount:=readcount-1;

if readcount=0 then signal(wmutex); signal(rmutex); until false; end

1、某计算机有32位虚地址空间，且页大小为1024字节。每个页表项长4个字节。

因为每个页表都必须包含在一页中，所以使用多级页表，问共需要几级？

答：因为一张页表只能包含1024/4=256个页表项。而页的大小为210，所以共需要32-10=22位来表示页号。而每一级页表只能处理22位中的8位，所以共需要3级。有两级页表有28个页表项，另一级只有26个页表项

2、在某简单分页系统中，有224字节的物理内存，256页的逻辑地址空间并且页的大小为210字节，问逻辑地址为多少位？ 答：18位

3、在某段页式系统中，虚地址空间包含了8个段，段长为229字节。硬件把每个段分成大小为256字节的页。问虚地址中有多少位可以用于指定： （a）段号？（b）页号？ （c）页内偏移量 （d）整个虚地址

答：（a）3 （b）229/28＝221，因此为21页（c）8 （d）3＋21＋8 ＝ 32 4、已知某程序访问以下页面：0、1、4、2、0、2、6、5、1、2、3、2、1、2、6、2、1、3、6、2，如果程序有3个页框可用且使用下列替换算法，求出现缺页的次数。（1）FIFO替换算法（5分）（2）LRU替换算法（5分）

解：（1）FIFO算法总是淘汰最先进入内存页面，即选择在内存中驻留时间最长的页予以淘汰。算法如图所示：

0 1 4 2 0 2 6 5 1 2 3 2 1 2 6 2 1 3 6 2 0 0 0 2 2 2 5 5 5 3 3 3 2 1 1 1 0 0 0 1 1 1 6 6 6 4 4 4 6 6 6 2 2 2 1 1 缺页率=13/20=65%

（2）LRU算法是最近最久未使用的页面予以淘汰。算法如图所示：

0 1 4 2 0 2 6 5 1 2 3 2 1 2 6 2 1 3 6 2 0 0 0 2 2 2 2 1 5 3 6 3 3 3 1 1 1 0 0 5 5 1 1 1 1 1 2 4 4 4 6 6 6 2 2 2 2 6 6 缺页率=14/20=70%

5、某系统使用请求分页存储管理，如果页在内存中，满足一个内存请求需要200ns。如果页不在内存，如有空闲的页框或者没有修改的换出的页，则请求需要7ms。如果替换出的页已经被修改，则需要15ms，如果缺页率是5％，并且

60％的时间用于修改要换出的页，问有效访问时间是多长？假设系统只运行一个进程且页交换时CPU空闲 。

解：200ns内得到满足的访问占用全部访问的95％。5％的访问造成缺页，其中40%的需要7ms。因此，5％×40％＝2％的访问需要7ms。

类似地，5％×60％＝3％的访问需要15ms。把所有的时间转换为us， 结果如下：

有效访问时间＝0.95×0.2 ＋ 0.02×7000＋0.03×15000 有效访问时间＝590.19us

1、一个磁盘有19456个柱面，16个读写头，并且每个磁道有63个扇区。磁盘以5400rpm的速度旋转，在相邻的磁道之间寻道时间是2ms。假定读写头在磁道0上，则读整个磁盘需要多少时间？ 答：（19456*16*1/5400+（19456-1）*2=3498ms

2、在一个磁盘上，有1000个柱面，从0～999。假定最后服务的请求是在磁道756上，并且读写磁头正在向磁道0移动。在按照FIFO顺序排列的队列中包含了如下磁道上的请求：811、348、153、968、407、500。用下面的算法计算为了满足所有的磁盘队列中的请求，磁盘臂必须移的磁盘的数目。

IFO （2）SSTF （3）SCAN

答：（a）2182 （b）1023 （c）1724

3、大多数操作系统通过在主存中高速缓存存某些重要的文件系统数据来改善系统性能，这样的操作系统要求计算机关机之后才能切断电源。为什么？

答： 如果电源突然切断，存储在磁盘上的文件系统可能还处在一个不一致的状态。例如，将空闲表中的一个块增加到一个文件的写操作结束之后将发生什么事情？假设磁盘中的文件的信息已经更新，记录了刚增加的块。但是假设常用的空闲表的信息被高速缓存存在主存中。虽然在主存中空闲表数据不再指向新增的块，但是磁盘上的空闲表信息仍然指向该块。如果系统的电源突然切断，当重启的时候，该块将既分配给了文件，又被包括在空闲表中。

4、在某系统中，一个目录项可以存储至多13个磁盘块的地址。前10个地址指向文件的前10个块。第11个地址指向一个中间块。第12个地址指向一个二重间接块。第13个地址指向一个三重间接块。每一个间接块可以容纳256个

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