北京科技大学操作系统习题

习题1

1．操作系统的基本功能是什么？

2．什么是批处理、分时操作系统、实时操作系统？各有什么特征？ 3．多道程序设计与多重处理有何区别？

4．讨论操作系统可以从哪些角度出发，如何把它们统一起来？ 5．现代操作系统对运行环境有何要求？1

习题2

1．有人说，一个进程是由伪处理机执行的一个程序，这话对吗？为什么？ 2．比较进程与程序的联系和区别。

3．我们说程序的并发执行将导致最终结果失去封闭性。这话对所有的程序都成立吗？试举例说明。

4．什么是临界区？举一临界区的例子。 5．什么是线程？线程和进程有何区别？

6．某高校计算机系开设网络课并安排上机实习，假设机房共有2m台机器，有2n名学生选该课，规定：

① 每2个学生组成一组，各占一台机器，协同完成上机实习；

② 只有一组2个学生到齐，并且此时机房有空闲机器时，该组学生才能进入机房； ③ 上机实习由一名教师检查，检查完毕，一组学生同时离开机房。 试用P、V操作模拟上机实习过程。

7．今有三个并发进程R，M，P，它们共享了一个可循环使用的缓冲区B，缓冲区B共有N个单元。进程R负责从输入设备读信息，每读一个字符后，把它存放在缓冲区B的一个单元中；进程M负责处理读入的字符，若发现读入的字符中有空格符，则把它改成“，”；进程P负责把处理后的字符取出并打印输出。当缓冲区单元中的字符被进程P取出后，则又可用来存放下一次读入的字符。请用PV操作为同步机制写出它们能正确并发执行的程序。 8．写出Reader-Writer问题的算法，避免由于不断有Reader出现，而使得Writer无限期等待。 9. 设计C程序（可以嵌入汇编语言），以忙等待方式实现信号量的P、V操作。 10. 设计C程序，实现生产者-消费者问题。 说明：8-10为课外实践练习。

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习题3

1．进程调度的功能有哪些？ 2．进程调度的时机有哪几种？

3．为什么说在进程上下文切换的过程中，上下文切换程序不能破坏“老”进程的上下文结构？ 4．比较常用的几种调度算法。

5．假设有四道作业，它们的进入时刻与执行时间如下所示：

作业号 1 2 3 4

在单道程序环境下，分别采用先来先服务和最短作业优先调度算法，试说明它们的调度顺序及平均周转时间。

进入时刻（时） 10.00 10.10 10.20 10.30 执行时间（小时） 0.4 1.0 0.6 0.2 3

习题4

1．什么是虚拟存储器？其特点是什么？

2．动态分区管理的常用内存分配算法有哪几种？比较它们各自的优缺点。 3．什么是页式管理？静态页式管理可以实现虚存吗？

4．请求页式管理有哪几种常用的页置换算法？比较它们的优缺点。 5．什么是段式管理？它与页式管理有何区别？

6．在一个请求分页系统中，采用LRU页面置换算法时，假如一个进程的页面访问顺序为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，当分配给该进程的物理块数M分别为3和4时，请计算访问过程中发生的缺页次数和缺页率，比较所得结果。

7．设一个计算机有4个页框，装入时间、最近访问时间和每页的访问位、修改位如下所示（时间以时钟周期为单位）：

页 0 1 2 3

装入时间

126 230 120 160

最近访问时间

279 260 272 280

访问位A

0 1 1 1

修改位M

0 0 1 1

1）NRU将置换哪一页？ 2）LRU将置换哪一页？ 3）FIFO将置换哪一页？ 8．已知如下段表：

段号 基址 长度 合法（0）/非法（1）

0 219 600 0 1 2300 14 0 2 90 100 1 3 1327 580 0 4 1952 96 0

在分段存储管理下系统运行时，下列逻辑地址的物理地址是什么？ （1）0，430 （3）1，11

（2）1，10 （4）2，500

（5）3，400 （6）4，112

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习题5

1．什么是系统调用？系统调用与一般的过程调用有何区别？ 2．在Linux操作系统中，引起进程调度的时机有哪些？ 3．简述 shell 命令在Linux中的实现过程。

4．在Linux系统中，进程在什么时候处理它们接收到的软中断信号？进程接收到软中断信号后放在什么地方？

5．Windows 2000/xp在哪些情况下进行线程优先级提升？ 6．试描述使用Win32 API实现线程同步的一般方法。

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习题6

1．什么是文件、文件系统？文件系统有哪些功能？

2．文件的物理结构有哪几种？为什么说串联文件结构不适合随机存取？ 3．什么是文件目录？文件目录中包含哪些信息？

4．在实现文件系时，为加快文件目录的检索速度，可利用“文件控制块分解法”。假设目录文件存放在磁盘上，每个盘块512字节。文件控制块占64字节。其中文件名占8字节。通常将文件控制块分解成两部分，第一部分占10字节（包括文件名和文件内部号），第二部分占56字节（包括文件内部号和文件其他描述信息）。

① 假设某一目录文件共有254个文件控制块，试分别给出采用分解法前和分解法后，查找该目录文件的某一个文件控制块的平均访问磁盘次数。

② 一般地，若目录文件分解前占用n个盘块，分解后改用m个盘块存放文件名和文件内部号部分，请组出访问磁盘次数减少的条件。

5．在创建一个文件时，可能发生哪几种情况？应如何处理？ 6．文件存取控制方式有哪几种？比较它们的优缺点。

7．文件系统采用多级索引结构搜索文件内容。设块长为512字节，每个块号长3字节，如果不考虑逻辑块号在物理块中所占的位置，分别求二级索引和三级索引时可寻址的文件最大长度。

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习题7

1．设备管理的目标和功能是什么？

2．什么是I/O缓冲？为什么要引入I/O缓冲？

3．设备驱动程序是什么？为什么要有设备驱动程序？用户进程怎样使用设备驱动程序？ 4．为什么在单缓冲与双缓冲情况下，系统对一块数据的处理时间分别为max(C,T)+M和max(C,T)？其中，C：CPU的计算时间，T：数据从I/O控制器到缓冲区的传输时间，M：数据从缓冲区到用户工作区的传输时间。

5．为什么要引入设备独立性？如何实现设备独立性？

6．某移动臂磁盘的柱面由外向里顺序编号，假定当前磁头停在100号柱面且移动臂方向是向里的，现有如下表1所示的请求序列在等待访问磁盘： 表1 访问磁盘请求序列

请求次序 柱面号 1 190 2 10 3 160 4 80 5 90 6 125 7 30 8 20 9 140 10 25 回答下面的问题：

① 写出分别采用“最短查找时间优先算法”和“电梯调度算法”时，实际处理上述请求的次序。

② 针对本题比较上述两种算法，就移动臂所花的时间（忽略移动臂改向时间）而言，哪种算法更合适？简要说明之。

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习题8

1．ext2文件系统为什么有磁盘I节点和内存I节点？ 2．在Linux系统中，用于打开文件的系统调用open的格式为

fd = open( pathname, flags)

其中，pathname为欲打开的文件路径名，flags指示打开方式（读、写），open 的返回值为文件描述符。

1）给出open 的实现算法。

2）说明用户文件描述符表、系统打开文件表与I节点表的作用及三者之间的关系。 3．在Linux系统中，文件共享有哪两种方式？ 4．说明Linux虚拟文件系统VFS的工作原理。 5．说明Linux虚拟文件系统VFS中查找文件的过程。 6．什么是块设备驱动程序？

7．分别给出文件的磁盘索引节点与内存索引节点的引用数可能大于１的情况。

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习题9

1．什么是死锁？给出产生死锁的个必要条件。

2．有三个进程P1、P2和P3并发工作。进程P1需用资源S3和S1；进程P2需用资源S1和S2；进程P3需用资源S2和S3。回答：

(1) 若对资源分配不加限制，会发生什么情况?为什么? (2) 为保证进程正确工作，应采用怎样的资源分配策略?为什么?

3．某系统有R1，R2，R3三种资源，在T0时刻P1，P2，P3，P4四个进程对资源的占用和需求情况如表1所示，此刻系统的可用资源向量为（2, 1, 2），问题：

① 将系统中各种资源总数和此刻各进程对各资源的需求数目用向量或矩阵表示出来； ② 如果此时P1和P2均发出资源请求向量Request（1, 0, 1），为了保持系统安全性，应该如何分配资源给这两个进程？说明你所采用策略的原因；

③ 如果②中两个请求立刻得到满足后，系统此刻是否处于死锁状态？ 表1 T0时刻P1，P2，P3，P4四个进程对资源的占用和需求情况表 P1 P2 P3 P4 Maximum demand R1 3 6 3 4 R2 2 1 1 2 R3 2 3 4 2 Current allocation R1 1 4 2 0 R2 0 1 1 0 R3 0 1 1 2 4．在解决死锁问题的几种方法中，哪一种方法最容易实现？哪一种方法使资源利用率最高？ 5．设系统有三种类型的资源，数量为(4，2，2)，系统中有进程A，B，C按如下顺序请求资源：

进程A申请(3，2，1) 进程B申请(1，0，1) 进程A申请(0，1，0) 进程C申请(2，0，0)

请给出一种防止死锁的资源剥夺分配策略，完成上述请求序列，并列出资源分配过程，指明哪些进程需要等待，哪些资源被剥夺。

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