操作系统课程重点习题

操作系统习题：

一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分；在每小题列出的四个备选项中一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题前的括号内。错选、多选或未选均无分）。

1．操作系统是对( )进行管理的软件。 A、软件 B、硬件 C、计算机资源 D、应用程序 2．操作系统是一种( )。

A、系统软件 B、系统硬件 C、应用软件 D、支援软件

3．操作系统分配资源的基本单位是( )

A、程序； B、指令； C、作业； D、进程 4．资源的按序分配策略可以破坏( )条件。

A、互斥使用资源 B、占有切等待资源 C、不可剥夺资源 D、循环等待资源 5．作业经历的加工步骤，如编译、装配等，称为( )

A、作业的加工； B、作业的一次执行； C、作业步； D、作业的调用； 6．进程的并发执行是指若干个进程( )

A、共享系统资源； B、在执行时间上是重叠的；

C、同时执行； D、在执行时间上是不可重叠的；

7．分区管理中采用“最佳适应”分配算法时，宜把空闲区按( )次序登记在空闲区表中。

A、长度递增 B、长度递减 C、地址递增 D、地址递减 8．通道是一种( )。

A、I/O端口 B、数据通道 C、I/O专用处理机 D、软件工具 9．文件系统是指( )。

A、文件的集合 B、文件的目录

C、实现文件管理的一组软件 D、文件、管理文件的软件及数据结构的总体 10．引入缓冲的主要目的是( )。

A、改善CPU和I/O设备之间速度不匹配的现象 B、节省内存

C、提高CPU的利用率 D、提高I/O设备的效率

11．下列的进程状态变化中，( )变化是不可能发生的。

A、运行→就绪 B、运行→等待 C、等待→运行 D、等待→就绪 12．从用户的角度看，引入文件系统的主要目的是（ ） A、 实现虚拟存储； B、保存系统文档；

C、保存系统和用户文档； D、实现对文件的按名存取； 13．作业生存期共经历4个状态，它们是提交、后备、（ ）和完成。

A．就绪 B．运行

C．等待 D．开始

14．在多进程的系统中，为了保证公共变量的完整性，各进程应互斥进入临界区。所

谓临界区是指（ ）

A、一个缓冲区 B、一段数据 C、同步机制 D、一段程序 15．在多道程序所提供的可共享的系统资源不足时，可能出现死锁，但是，不适当的( )

也可能产生死锁。

A、进程推进顺序 B、进程优先权 C、资源的顺序分配 16．资源的按序分配策略可以破坏( )条件。

A、互斥使用资源 B、占有切等待资源 C、不可剥夺资源 D、循环等待资源 17．虚拟存储技术是( )

A、补充内存物理空间不足的技术； B、补充相对地址空间的技术； C、扩充外存空间的技术； D、扩充输入输出缓冲区的技术； 18．把作业地址空间中使用的逻辑地址变成内存中物理地址的过程称为( )。

A、重定位 B、物理化 C、逻辑化 D、加载

19．通过硬件和软件的功能扩充，将原来的独立设备改造成共享设备，这种设备称为( )

A、存储设备；B、系统设备；C、用户设备；D、虚拟设备； 20．常用的文件存取方法有两种：顺序存取和（ ）

A、流式；B、串式；C、顺序；D、随机； 21．进程的并发执行是指若干个进程( )

A、共享系统资源； B、在执行时间上是重叠的；

C、同时执行； D、在执行时间上是不可重叠的；

22．设有6个进程共享一个互斥段，如果最多允许有3个进程进入互斥段，则信号灯的初值是( )

A、6 B、1 C、3 D、0

23．发生死锁的必要条件有4个，其中防止死锁通过破坏( )条件是不实际的。

A、互斥 B、不剥夺 C、部分分配 D、环路

24．若某系统有3个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是( )

A、4 B、8 C、10 D、12

25．设有4个作业同时到达，每个作业执行的时间均为1小时，它们在一台处理机上按单道方式运行，则平均周转时间为( )。

A、1小时； B、4小时； C、2.5小时； D、10小时。 26．下面对进程的描述中，错误的是( )。

A、进程是动态的概念 B、进程执行需要处理机 C、进程是有生命期的 D、进程是指令的集合 27．通常，用户进程被建立后，( )。

A、便一直存在于系统中，知道被操作人员撤消 B、随着作业运行正常或不正常结束而撤消 C、随着时间片轮转而撤消与建立

D、随着进程的阻塞或唤醒而撤消与建立

28．在固定分区分配中，每个分区的大小是( )。

A、相同 B、随作业长度变化

C、可以不同但预先固定 D、可以不同但根据作业长度固定

29．在请求分页存储管理中，若采用FIFO页面淘汰算法，则当分配的页面数增加时，缺页中断的次数( )。

A、减少 B、增加

C、无影响 D、可能增加也可能减少

30．采用段式存储管理的系统中，若地址用24位表示，其中8位表示段号，则允许每段的最大长度是( )。

A、224 B、216 C、28 D、232

31．在进程管理中，当( )时，进程从阻塞状态变为就绪状态。 A、进程被进程调度程序选种 B、等待某一事件 C、等待的事件发生 D、时间片用完

32．用P、V操作管理临界区时，信号量的初值应定义为( )。 A、–1 B、0

C、1 D、任意值 33．下述( )页面淘汰算法会产生Belady现象。 A、先进先出 B、最近最少使用 C、最不经常使用 D、最佳

34．分区管理中采用“首次适应”分配算法时，宜把空闲区按( )次序登记在空闲区表中。

A、长度递增 B、长度递减 C、地址递增 D、地址递减

35．CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用 ( )。

A、并行技术 B、通道技术 C、缓冲技术 D、虚存技术

36．以下关于计算机系统层次关系的描述中错误的是：( )

A、计算机系统是由硬件和软件组成的层次式结构； B、计算机层次结构中最内层是使用计算机系统的用户； C、硬件系统是计算机系统的最内层；

D、用户和硬件系统之间的软件系统包括系统软件、支撑软件和应用软件三部分；37．进程和程序的最根本区别在于( )

A、 对资源占有的类型和数量； B、 进程是动态的，程序是静态的； C、 看它们是否能够并发的在处理机上运行； D、进程规模较小，程序规模较大

38．某进程申请的一次打印事件结束，则该进程的状态可能发生的改变是( )

A、 运行到就绪； B、阻塞到运行； C、就绪到运行； D、阻塞到就绪； 39．银行家算法的实质是( )

A、死锁预防 B、死锁避免

C、死锁检测 D、死锁恢复40．位示图可用于（ ）

A、文件的查找； B、磁盘空间的管理；

C、主存空间的共享； D、实现文件的保护和保密； 41．进程从运行状态进入就绪状态的原因可能是( )。 A.被选中占有处理机 B.等待某一事件 C.等待的事件已发生 D.时间片用完

42．存储管理的目的( )

A、 方便用户； B、提高内存利用率；

C、方便用户和提高内存利用率；D、增加内存实际容量； 43．碎片现象的存在使得( )

A、内存空间利用率降低；B、内存空间利用率提高；

C、内存空间利用率得以改善；D、内存空间利用率不影响； 44．人与裸机之间的接口是_________。

A、应用软件 B、操作系统 C、支撑软件 D、都不是 45．用户在程序设计过程中，若要得到系统功能必须通过( ) A、进程调度 B、作业调度 C、键盘命令 D、系统调用 46．当操作系统退出执行，让用户程序执行时，系统会() A、继续保持管态 B、继续保持目态

C、从目态转换到管态 D、从管态转换到目态 47．管态和目态是指( )

A、用户程序的运行方式 B、CPU的工作方式 C、程序员的两种程序设计方法 D、都不是 48．下列哪个不是进程的特征(C )

A、异步性；B、并发性；C、并行性；D、动态性； 49．进程在处理器上执行时( )

A、 进程之间是无关的，具有封闭性特性； B、 进程之间是有交往的，相互依赖，相互制约，具有并发性； C、 具有并发性，即同时执行的特性；

D、 进程之间可能是无关的，但也有可能是有交往的； 50．在下列进程状态的变化中，( )变化是不可能发生的。

A、运行到就绪 B、运行到等待 C、等待到运行 D、等待到就绪 51．下面所述步骤中，( A)不是创建进程所必须的。

A、由调度程序为进程分配CPU；B、建立一个进程控制块； C、为进程分配内存；D、将进程控制块链入就绪队列； 52．P、V操作是一种( )

A、机器指令；B、系统调用命令；C、作业控制命令；D、低级进程通信原语； 53．若信号灯sem的初值为2，当前值为－1，则表示有( )个等待进程。 A、0 B、1 C、2 D、3

54．有3个进程共享一个互斥段，每次最多允许两个进入互斥段，则信号灯的变换范围是( )

A、3，2，1，0；B、2，1，0，－1；C、2，1，0，－1，－2；D、1，0，－1，－2； 55．在执行V操作的进程中，当信号灯的值为(D )时，影释放一个等待该信号的进程。 A、<0 B、>0 C、>=0 D、<=0

55．假定某系统有同类互斥资源m个，可并发执行且共享该类资源的进程有n个，而每个进程申请资源的最大量为x(n<=x<=m)，当不等式( )成立时，系统一定不会发生死锁。

A、nx+1<=m B、nx<=m C、m(x-1)+1<=n D、m-nx+n-1>=0 56．采用资源剥夺法可以解除死锁，还可以采用( )方法解除死锁

A、执行并行操作 B、撤销进程 C、拒绝分配资源 D、修改信号量 57．在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用()

A、物理设备名；B、逻辑设备名；C、虚拟设备名；D、设备牌号； 58．段页式存储管理的基本思想是()

A、 用分段的方法来分配和管理物理存储空间，用分页的方法来管理用户地址空间； B、 用分段的方法来分配和管理用户地址空间，用分页的方法来管理物理存储空间； C、 用分段的方法来分配和管理主存空间，用分页的方法来管理辅存空间； D、 用分段的方法来分配和管理辅存空间，用分页的方法来管理主存空间； 59．存储管理可支持多道程序设计，其中算法简单，但存储碎片多的是() A、段式 B、页式 C、固定分区 D、段页式 60．文件的逻辑组织将文件分为记录式文件和（）

A、索引文件；B、流式文件；C、字符文件；D、读写文件；

61．为了解决不同用户文件的“命名冲突”问题，通常在文件系统中采用（） A、约定的方法；B、多级目录；C、路径；D、索引；

62．一个文件的绝对路径名是从（）开始逐步沿着每一级子目录向下追溯，最后到指定文件的整个通路上所有目录名组成的字符串。

A、当前目录；B、根目录；C、多级目录；D、二级目录63．如果分式系统的时间片一定，那么（D），则响应时间越长。

A、内存越大 B、内存越少 C、用户数越少 D、用户数越多

64．用户程序想系统提出外设的请求方式是（C）。 A、作业申请 B、原语 C、系统调用 D、I/O指令 65．信箱通信是一种 通信方式。 A、直接 B、间接 C、低级 D、信号量 66．（ ）是作业存在的唯一标志。

A、作业名 B、进程控制块 C、作业控制块 D、程序名 67．进程的基本属性是（ A ）

A．进程是动态的、多个进程可以含有相同的程序和多个进程可以并发运行 B．进程是动态的、多个进程对应的程序必须是不同的和多个进程可以并发运行 C．进程是动态的、多个进程可以含有相同的程序和多个进程不能并发运行 D．进程是静态的、多个进程可以含有相同的程序和多个进程可以并发运行 68．计算机主存储器中，存储单元的编址单位是（ ） A．二进制位 B．字节 C．字 D．块

69．计算机系统中，存取速度最快的存储器是（ ） A．寄存器 B．主存储器 C．高速缓冲存储器 D．辅助存储器

5．进程和程序有何区别和联系？ 6．生产者和消费者问题中，如果将两个P操作互换位置或者是将两个V操作互换位置，结果如何？试分析之。

7．简述段页式存储管理的基本思想。

8．一系统具有150个存储单元，在T0时刻按表所示分配给三个进程。对下列请求应用银行家算法分别分析判定是否安全？

（1） 第四个进程P4到达，最大需求60个存储单元，当前请求分配25个单元； （2） 第四个进程P4到达，最大需求60个存储单元，当前请求分配35个单元； 进程 P1 P2 P3 最大需求量 70 60 70 当前已分配量 25 40 45 若安全，请写出相应的安全序列。

9．从资源管理观点看，操作系统具有哪些功能？ 10．有相同类型的4个资源被3个进程所共享，且每个进程最多需要2个这样的资源就可以运行完毕。试问该系统是否会由于对这种资源的竞争而产生死锁。 11．进程的三种基本状态是什么？它们各自具有什么特点？ 12．存储管理具有哪些功能？

13．什么是死锁？试举一例说明之。 14．有相同类型的5个资源被4个进程所共享，且每个进程最多需要2个这样的资源就可以运行完毕。试问该系统是否会由于对这种资源的竞争而产生死锁。 15．什么叫虚拟存储器？实现虚拟存储器需要哪些物质基础？ 16．请写出P、V操作的定义。

17．为什么要将CPU的工作状态划分为用户态和核心态？ 18．何谓进程？进程有哪些特征？

五、计算题：（本大题共2小题，每小题10分，共20分；要求写出主要步骤及结果）。

1．有一页式系统，其页表存放在主存中。

（1） 如果对主存的一次存取需要1.2微秒，试问实现一次页面访问的存取时间

是多少？

（2） 如果系统加有快表，平均命中率为75%，当页表项在快表中时，其查找时

间忽略为0，试问此时的存取时间是多少？

2．假设有4个作业，他们的提交、运行时间如下表所示。若采用响应比高者优先调度

算法，试问平均周转时间和平均带权周转时间为多少？（时间单位：小时，以十进制进行计算） 作业号 1 2 3 4 到达时间 8.0 8.3 8.5 9.0 运行时间 2.0 0.5 0.1 0.4 3．考虑一个进程的访问地址序列为10，11，104，170，73，309，185，245，246，434，458，354。

（1） 若页面大小为100，给出页面走向；

（2） 若该进程的内存空间大小为300，采用FIFO和LRU页面淘汰算法的缺页

中断次数和缺页中断率分别是多少？

4．某系统中磁盘的每个盘块大小为1K，外存分配方法采用索引分配方式中的混合分配方式，其中索引节点中直接地址4项，一次间接地址2项，二次间接地址1项，每个盘块号占用4个字节，请问该系统中允许的文件最大长度是多少？

5．在一个请求分页存储管理系统中，一个作业的页面走向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，当分配给该作业的物理块数为4时，试计算采用下述页面淘汰算法时的缺页率（假设开始执行时主存中没有页面），并比较所得结果。

（1） 最佳置换淘汰算法 （2） 先进先出淘汰算法

6．已知页面走向为1、2、1、3、1、2、4、2、1、3、4，且开始执行时主存中没有页面。若只给该作业分配3个物理块，当采用FIFO和LRU页面淘汰算法时缺页率为多少？

7．某虚拟存储区的用户空间共32个页面，每页1KB，主存16KB。假定某时刻系统为

用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，将逻辑地址0A5CH和093CH变换为物理地址。

8．有５个批处理作业（Ａ、B、C、D、E）几乎同时到达，估计的运行时间分别是2、

4、6、8、10分钟，它们的优先数分别为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） 最高优先级优先 （2） 短作业优先

9．某虚拟存储区的用户空间共32个页面，每页1KB，主存16KB。假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，将逻辑地址（2100）D和（3100）D变换为物理地址。

10．若系统运行中出现如表所示的资源分配情况，该系统是否安全？如果进程P2此时提出资源申请（1，2，2，2），系统能否将资源分配给它？为什么？

资源情况 进程 P0 P1 P2 P3 P4 Allocation 0 0 3 2 1 0 0 0 1 3 5 4 0 3 3 2 0 0 1 4 Need 0 0 1 2 1 7 5 0 2 3 5 6 0 6 5 2 0 6 5 6 Available 1 6 2 2 解答：（1）安全 存在安全序列{P0，P3，P4，P1，P2}

（2）不能分配

11．若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如表所示。已知页面大小为1024字节，试将逻辑地址1011，2148，3000，4000，5012转换为相应的物理地址。

页号 0 1 2 3 解答：PA=3059

PA=1124

块号 2 3 1 6 PA=1976 PA=7072

PA=逻辑地址非法

12．设有4道作业，它们的提交时间和执行时间如表所示。试计算在单道程序环境下，采用先来先服务调度算法和最短作业优先调度算法时的平均周转时间和平均带权周转时间，并指出它们的调度顺序。（时间单位：小时，以十进制进行计算）

作业号 1 2 3 4 提交时间 10.0 10.2 10.4 10.5 执行时间 2.0 1.0 0.5 0.3 解答：（1）FIFO T=2.8 W=5.25 调度顺序为1，2，3，4

（2）SJF T=2.45 W=3.85 调度顺序为1，4，3，2 13. 页式管理中，用一张16个字长为32位的字构成的位示图分配512个主存页面，编号习惯都从0开始。 试问：（1）399号页面对应的字号和位号；答案：12号字，15号位

（2）9号字的18号位对应的页面号。答案：306号页面 14. 一个多道程序系统，有一个作业序列，作业的提交时间及运行时间在下表中所列。当第一个作业进入系统后开始调度，假定作业都是仅作计算。请列出在分别采用先来先服务算法和计算时间短的优先算法管理作业时各个作业的开始时间、完成时间和周转时间。注意：忽略系统开销。

作业号 到达输入井时刻 需计算时间 1 10∶00 2小时 2 10∶10 1小时 3 10∶20 0.5小时 4 10∶30 0.2小时

答：采用先来先服务算法： 作业 1 2 3 4 入井时间 10:00 10:10 10:20 10:30 计算时间 2小时 1小时 0.5小时 0.2小时 开始时间 10:00 12:00 13:00 13:30 完成时间 12:00 13:00 13:30 13:42 周转时间 2小时 2小时50分钟 3小时10分钟 3小时12分钟 采用计算时间短服务算法： 作业 1 2 3 4 入井时间 10:00 10:10 10:20 10:30 计算时间 2小时 1小时 0.5小时 0.2小时 开始时间 10:00 12:42 12:12 12:00 完成时间 12:00 13:42 12:42 12:12 周转时间 2小时 3小时32分钟 2小时22分钟 1小时42分钟 15. 现有一台16位字长的专用机，采用页式存储管理。主存储器共有4096块(块号为 0～4095)，现用位示图分配主存空间。试问： (1)该位示图占用几个字?

(2)主存块号3999对应位示图的字号和位号(均从0开始)各是多少? (3)位示图字号199，位号9对应主存的块号是多少? 答：（1）、4096÷16=256个字

（2）、3999=字号×16＋位号 即字号=249，位号=15 （3）、199×16+9=3193

16. 在一个多道程序系统，采用响应比高者优先调度算法管理作业。今有如下所示的作业序列，它们的提交时间及运行时间如下表中所列。当第一个作业进入系统后开始调度。假定作业都是仅作计算。请列出各个作业的开始时间、完成时间和周转时间。注意：忽略系统开销。 作业号 1 2 3 4 答： 作业 1 2 3 4

17. 某采用页式存储管理的系统接受了一个共7页的作业，该作业执行时依次访问的页面是：1，2，3，4，2，l，2，3，2，4，5，2，7，6，4。假设系统只给该作业3个主存工作块，且先将开始三页依次装入主存。当分别采用先进先出(FIFO)和最近最久未使用(LRU)调度算法时，作业执行过程中会产生多少次缺页中断?并依次写出每次中断后应淘汰的页。 答：采用先进先出(FIFO)算法： →1 2 3 4 →2 3 4 →2 3 4 1 →3 →4 1 2 3 →1 2 3 →1 2 3 4 →2 →3 4 5 2 →4 5 2 7 →5 →2 7 6 4 →7 6 入井时间 10.0 10.2 10.5 11.0 计算时间 2小时 1小时 0.2小时 0.1小时 开始时间 10.0 12.3 12.1 12.0 完成时间 12.0 13.3 12.3 12.1 周转时间 2小时 3.1小时 1.8小时 1.1小时 到达输入井时刻（时） 10.0 10.2 10.5 11.0 需计算时间 2小时 1小时 0.2小时 0.1小时 1 2 3 4 1 2 3 4 5 2 采用先进先出(FIFO)算法共产生10次缺页中断。

采用最近最久未使用(LRU)调度算法： 1 2 3 2 3 4 3 4 2 4 2 1 4 1 2 1 2 3 1 3 2 3 2 4 2 4 5 4 5 2 5 2 7 2 7 6 7 6 4 1 3 4 1 3 4 5 2 采用最近最久未使用(LRU)调度算法共产生8次缺页中断。

18. 设磁盘有200个柱面，每个柱面上有128个磁道，每个盘面分为8个扇区，每个扇区作为一个存储块，主存的字长为16。若采用位示图法管理磁盘存储空间，请计算构造位示图所需的主存字数。

19. 在一个多道程序系统，供用户使用的主存空间有100K，采用计算时间短的作业优先算法。今有如下所示的作业序列，它们的提交时间、运行时间和对主存需求的数量在下表中所列，当第一个作业进入系统后开始调度，假定作业都是仅作计算，请列出各个作业的开始时间、完成时间和周转时间。注意：忽略系统开销。

作业 进入输人井时间 需计算时间 主存需求 开始时间 完成时间 周转时间 1 8．0时 0．5小时 15K 2 8．2时 0．4小时 60K 3 8．3时 0．3小时 40K 4 8．5时 0．2小时 10K 5 8．6时 0．1小时 15K

作业 进入输人 需计算 进入主存 开始 完成 周转 得分 井时间 时间 时间 时间 时间 8.0时 0.5小时 8 8 8.5 0.5 8.2时 0.4小时 8.2 8.8 9.2 1 8.3时 0.3小时 9.2 9.2 9.5 1.2 8.5时 0.2小时 8.5 8.5 8.7 0.2 8.6时 0.1小时 8.6 8.7 8.8 0.2 说明：进入主存时间列不需要列出。

六、综合题：（本大题共1小题，每小题10分，共10分；要求写出主要步骤及结果）。

1．一系统具有150个存储单元。在T0时刻如表所示分配给三个进程。对下列请求应用银行家算法分别分析判定是否安全？

（1）第四个进程P4到达，最大需求60个存储单元，当前请求分配25个单元； （2）第四个进程P4到达，最大需求60个存储单元，当前请求分配35个单元；

进程 P1 P2 P3 最大需求量 70 60 60 当前已分配量 25 40 45 若安全，请写出安全序列。

2．两个并发进程共享一台打印机资源，用信号灯的P、V操作实现这两个进程的互斥，

试问应如何设置信号灯的初值？它的意义是什么？在这两个进程互斥过程中，信号灯又可能有哪几个取值？并说明每个取值的物理意义。

3．系统中有10台打印机，有三个进程P1，P2，P3分别需要8台，7台和4台。若P1，P2，P3已申请到4台，2台和2台。试问：按银行家算法能安全分配吗？请说明分配过程。

4．假设一个文件有268个逻辑块，要求按UNIX系统的索引结构画出这个文件的索引结构图，假定每个逻辑块号占4个字节，逻辑块大小为1024字节。

5 某阅览室有50个座位，最多允许50位读者入内查阅资料。人口处有一个采用PV操作管理的自动控制系统，读者必须依次刷卡进入。当进入的人数满50人时，其余读者需等待；如果不满50人或有人离开阅览室则允许欲进入者进入。该系统把每个读者看作一个进程，进程执行的程序如下：

回答下列问题：

（1）写出信号量s的含义； 答：

（2）把上述程序中方框处填写完整，使其能按要求实现控制。

答：①__S表示可同时在阅览室的人数_______；②__P(S)________；③__V(S)________。 6. 有一自动管理的地下车库，最多可停放50辆汽车，出入口都有自动感应装置。当有车到达入口时，若车库中没有停满车，则开启入口门让其驶入，否则需等待；当有一辆车要离开车库时，若有车等待进入，则允许一辆车驶入；否则，增加一个空位。假定这个自动管理系统采用PV操作来管理，回答下列问题： (1)、应定义几个信号量?写出信号量的初值。

(2)、在下面管理系统的程序结构中的方框位置填上能满足管理要求的P、V操作。

入口： 出口： begin begin

一辆车到达入口； 一辆车到达出口；

打开车库门；

打开车库门；

汽车驶入车库； 汽车离开车库； end； end； (3)、分别写出信号量值变化成>0、<0和=0时的含义。 答：(1)、一个信号量，初值S=50

(2)、①____P（S）______________； ②_____V（S）______________。 (3)、S＞0，表示车库有空位，S为车位个数

S＝0，表示车库已满，且无汽车在等待

S＜0，表示有车等待进入车库，且︴S ︴为等待的车辆数。

7. 生产围棋的工人不小心把相等数量的黑子和白子混装在一个箱子里。现要用自动分拣系统把黑子和白子分开。该系统由两个并发进程A和B组成。系统功能为：进程A专拣黑子；进程B专拣白子；当一个进程在拣棋子时不允许另一个进程去拣；每个进程每次只拣一粒棋子，即一个进程拣了一粒棋子后必须让另一进程去拣。回答下列问题： (1)用PV操作管理时，假定让进程A先拣棋子，写出应定义的信号量及其初值。 (2)假定这两个进程的程序如下，把应执行的P、V操作填入程序中的方框内，以保证并发程序的正确执行。

答：(1)、S1：＝1 ；S2：＝0

(2)、①、 P(S1) ； ②、 V(S1) ；

③、 P(S2) ； ④、 V(S2) ；

8. 某单位要对参加招聘的人员进行面试。待聘人员先要从1号门进入接待室。接待室最多可同时容纳20人，当不满20人时，允许在门外的等待者进入。每次允许在接待室等待的一个人通过2号门进入面试室，一个面试者结束面试后再让下一个进入。回答下列问题： (1)把每个面试者看作一个进程。若用PV操作进行管理，应怎样定义信号量及其初值? (2)在下面进程的程序中的方框位置填写正确的P、V操作，以保证并发进程的正确执行。

答：(1)S1=20,S2=2

(2) ①____P(S1)______； ②_____P(S2)_____；

③____V(S2)______； ④__V(S1)________。

9. 一个共享文件供三个进程A、B、C共享，但任何时刻最多允许2个进程同时读。现用PV操作来管理。试回答：

(1)三个进程之间的关系是同步还是互斥? (2)写出能使进程正确并发执行的程序。

操作系统习题答案：

一、 选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分；在每小题列出的四个备选项中

一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题前的括号内。错选、多选或未选均无分）。

1-10 C A D D C B A C D A 11-20 C D B D A D A A D D 21-30 B C A C C D B C D B 31-40 C C A C C B B D B B 41-50 D C A B D D B C D C 51-60 A D B B D D B B B C B 61-70 B B D C B C A B A B 71-80 C D C D B 81-87 B C A D B A B

二、名词解释题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）。

1． 进程——程序在给定数据集合下在处理机上的一次执行过程。 2． 临界资源——一次仅允许一个进程使用的资源.

3． 死锁——两个或多个进程无止境地等候着永远不会成立的条件的一种系统状态。 4． 页表——反映程序的逻辑页号和内存的物理块号映射关系的表。 5． 裸机——没有安装任何软件的机器。

6．进程互斥——两个或三个进程不允许在同一时刻执行。

7．地址重定位——把用户空间的逻辑地址转换成实际主存空间的物理地址的过程。 8．虚拟设备————共享设备中用来模拟独占设备分配的那部分存储空间称为虚拟设备。

9．进程通信——进程之间以较高效率传递较多数据的信息交换方式.

10．作业——用户交给计算机系统去完成的一次计算任务称为一个作业。 11．通道——I/O专用处理机。

12．分时技术——把CPU的处理时间分成若干个时间片，共多个进程轮流使用。 13．进程通信——进程之间以较高效率传递较多数据的信息交换方式. 14．快表——存放在专用的硬件寄存器中的页表。

15．虚拟存储器 ——当一个作业的地址空间超过了内存的可用空间时，为使作业得以运行，可以将作业的一部分地址空间装在内存，其余部分放在外存。当访问的信息不在内存时，由操作系统将所需要的部分装入内存，这样的计算机系统好象为用户提供了一

个其存储容量比实际主存大的多的存储器，称为虚拟存储器。 16．多道程序设计————内存中同时放入几道相互独立的程序，他们在管理程序控制下交替运行。

17．临界区——访问临界资源的那段程序代码。

18．文件的共享——指一个文件可以让指定的某些用户共同使用。

19．程序的并发执行——指若干个程序在执行时间上是相互重叠的，一个程序段的执行尚未结束，另一程序段的执行已经开始。 20．操作系统虚拟机——在裸机上安装操作系统后形成的功能更强大、使用更方便的机器。

21．进程同步——并发执行的进程对它们的执行时间、执行顺序所加的各种规则和约束。

三、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分；请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分）。

1. 处理机 存储器 设备 2. 动 静 3. 作业步

4. 字符设备 块设备 5. 顺序存取 直接存取

6. 绝对路径 相对路径 当前目录 7. 中断源

8. 编译 链接

9. 互斥条件 不可剥夺条件 部分分配条件 环路等待条件 10． 程序 数据 PCB PCB 11. 就绪 12. 作业 13. 13 15

14. 低速 高速 中速

15. 硬件子系统 软件子系统 16. 临界区 P操作 V操作 17. 硬件 软件 18. BF6AH 19. P V

20. 流式文件 记录式文件

21. 静态地址重定位 动态地址重定位

22. 程序查询方式、I/O中断方式、DMA方式、通道方式 23. 独占设备、共享设备、字符设备 24、段 页

25. 可用的临界资源的个数 等待使用临界资源的进程个数 26. 资源

27. 管态 目态 28. PCB PCB

29. 系统资源不足 进程推进顺序非法 30. 链接结构 索引结构

31. 存储空间的分配与回收、地址重定位、存储信息保护、内存容量扩充

32. CPU

33. 逻辑地址 物理地址 静态地址重定位 动态地址重定位 34. 死锁避免 死锁解除

35. 可剥夺式调度 非剥夺式调度 36. 系统软件 资源 37. 就绪状态

40. 运行 就绪 等待 41. 安全 非安全 42. 5 43. 唤醒

44. P V P V 45. [1,0,……-(m-1)] 46. 4

47. 15 16KB

48. 独占设备 共享设备 虚拟设备 49. 增量转储

50. 逻辑结构 物理结构 51. -(n-1)

53. 最坏适应分配算法 54. m－n

55. 最优分配算法 56. 电梯 57. 可再现 58. n-m 59. 2 60. 就绪 61. (m-n) 62. C

四、简答题：（本大题共4小题，每小题5分，共20分）。

1． 什么是多道程序设计技术？多道程序设计技术的特点是什么？ 多道程序设计是指把一个以上的程序同时存放在内存中，并且同时处于运行状态，这些

作业共享处理机的时间和外部设备以及其他资源。 特点是：多道、宏观并行、微观串行。

2．某一系统有两个进程和三个相同资源。每个进程最多需要两个资源。这种情况下有没有可能发生死锁？为什么？

不会，至少有一个进程可以得到全部资源，运行完毕。

3．试述分页系统和分段系统的主要区别。

（1）段是依据程序的逻辑结构划分的，页是按内存外存线性空间物理划分的。

（2）段式技术中程序地址空间是二维的，分页技术的程序地址空间是一维的。 （3）段是面向用户的，页对用户而言是透明的。

（4）段长由用户决定，且大小一般不相等，而页长是由系统决定的，各页长度

必须相等。

4．什么叫通道？通道可以有哪几种不同的类型？他们的特征和用途分别是什么？ 通道是一种I/O专用处理机，分为字节多路通道、数据选择通道和数组多路通道，分别用于连接低速设备、高速设备和中速设备。

5．进程和程序有何区别和联系？

答: (1) 进程是一个动态概念，而程序是一个静态的概念。 （2）进程具有并行特征，而程序没有。

（3）进程是竞争计算机系统资源的基本单位，也是处理机调度的基本单位。 （4）不同的进程可以包含同一程序。 6．生产者和消费者问题中，如果将两个P操作互换位置或者是将两个V操作互换位置，结果如何？试分析之。

V操作是释放资源，对调V操作的次序无关紧要。而对调P操作的次序则可能产生死

锁。

7．简述段页式存储管理的基本思想。

答：段页式存储管理的基本思想是：用分段方法来分配和管理虚存，用分页方法来分配和管理内存，综合了分段管理在逻辑上的优点和分页管理在物理上的优点。即把作业分段，段内分成虚页，内存分成实页。

8．一系统具有150个存储单元，在T0时刻按表所示分配给三个进程。对下列请求应用银行家算法分别分析判定是否安全？

（1） 第四个进程P4到达，最大需求60个存储单元，当前请求分配25个单元； （2） 第四个进程P4到达，最大需求60个存储单元，当前请求分配35个单元；

进程 P1 P2 P3 最大需求量 70 60 70 当前已分配量 25 40 45 若安全，请写出相应的安全序列。

两次资源请求均会导致系统非安全，应该拒绝分配。

9．从资源管理观点看，操作系统具有哪些功能？

处理机管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理。 10．有相同类型的4个资源被3个进程所共享，且每个进程最多需要2个这样的资源就可以运行完毕。试问该系统是否会由于对这种资源的竞争而产生死锁。

答：这个系统是无死锁的。假设每个进程都有一个资源，还有一个自由的资源，于是每个进程都可以请求并得到该资源，在这种情况下，该进程就会结束并把两个资源都释放掉，从而不会发生死锁。

11．进程的三种基本状态是什么？它们各自具有什么特点？ 答：运行、就绪、等待。

12．存储管理具有哪些功能？

存储管理功能主要包括四个方面：内存空间的分配与回收、地址重定位、内存信息保护和内存容量扩充。

13．什么是死锁？试举一例说明之。 死锁是指在多道程序系统中，一组进程中的每一个进程均无限期地等待被该组进程中的

另一个进程所占有且永远不会释放的资源；这种现象称系统处于死锁状态，简称死锁。 14．有相同类型的5个资源被4个进程所共享，且每个进程最多需要2个这样的资源就可以运行完毕。试问该系统是否会由于对这种资源的竞争而产生死锁。

答：这个系统是无死锁的。假设每个进程都有一个资源，还有一个自由的资源，于是每个进程都可以请求并得到该资源，在这种情况下，该进程就会结束并把两个资源都释放掉，从而不会发生死锁。

15．什么叫虚拟存储器？实现虚拟存储器需要哪些物质基础？

答: 当一个作业的地址空间超过了内存的可用空间时，为使作业得以运行，可以将作业

的一部分地址空间装在内存，其余部分放在外存。当访问的信息不在内存时，由操作系统将所需要的部分装入内存，这样的计算机系统好象为用户提供了一个其存储容量比实际主存大的多的存储器，称为虚拟存储器。

需要有一定容量主存，一定容量辅存和相应的地址变换机构。

16．请写出P、V操作的定义。 P操作：（1）S值减一；

（2）若相减结果大于等于零，则进程继续执行；

（3）若相减结果小于零，则进程被封锁，并将其插入到该信号灯的等待队列中，然后转进程调度。

V操作：（1）S值加一；

（2）若相加结果大于零，则进程继续执行；

（3）若相加结果小于等于零，则从该信号灯的等待队列中移出一个进程，解除它的等待状态，然后返回本进程继续执行。

17．为什么要将CPU的工作状态划分为用户态和核心态？ 多数系统把处理机状态划分为用户态和核心态。当处理机处于核心态时，程序可以执行

全部机器指令，访问所有资源，并具有改变处理机状态的能力；当处理机处于用户态时，程序只能执行非特权指令，可见，将CPU的工作状态划分为用户态和核心态是为了加强系统的安全性。

18．何谓进程？进程有哪些特征？ 答：进程是并发执行程序在一个数据集合上的运行过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程的主要特征是：动态性、并发性、独立性、异步性和结构特征。

五、计算题：（本大题共2小题，每小题10分，共20分；要求写出主要步骤及结果）。

1．有一页式系统，其页表存放在主存中。

（1） 如果对主存的一次存取需要1.2微秒，试问实现一次页面访问的存取时间

是多少？

（2） 如果系统加有快表，平均命中率为75%，当页表项在快表中时，其查找时

间忽略为0，试问此时的存取时间是多少？

（1）2.4微秒 （2）1.5微妙

2．假设有4个作业，他们的提交、运行时间如下表所示。若采用响应比高者优先调度

算法，试问平均周转时间和平均带权周转时间为多少？（时间单位：小时，以十进制进行计算）

作业号 1 2 3 4 到达时间 8.0 8.3 8.5 9.0 运行时间 2.0 0.5 0.1 0.4 答：平均周转时间 T=1.975 平均带权周转时间 W=6.65

3．考虑一个进程的访问地址序列为10，11，104，170，73，309，185，245，246，434，458，354。

（1） 若页面大小为100，给出页面走向；

（2） 若该进程的内存空间大小为300，采用FIFO和LRU页面淘汰算法的缺页

中断次数和缺页中断率分别是多少？

答： （1）页面走向为0，0，1，1，0，3，1，2，2，4，4，3

（2）采用FIFO页面淘汰算法时中断5次，中断率是5/12； 采用LRU页面淘汰算法时中断6次，中断率是6/12；

4．某系统中磁盘的每个盘块大小为1K，外存分配方法采用索引分配方式中的混合分配方式，其中索引节点中直接地址4项，一次间接地址2项，二次间接地址1项，每个盘块号占用4个字节，请问该系统中允许的文件最大长度是多少？

该系统中允许的文件最大长度=4×1+256×2+256×256×1=66052KB

5．在一个请求分页存储管理系统中，一个作业的页面走向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，当分配给该作业的物理块数为4时，试计算采用下述页面淘汰算法时的缺页率（假设开始执行时主存中没有页面），并比较所得结果。

（1） 最佳置换淘汰算法 （2） 先进先出淘汰算法

答： （1）最佳置换淘汰算法 6/12 （2）先进先出淘汰算法 10/12

6．已知页面走向为1、2、1、3、1、2、4、2、1、3、4，且开始执行时主存中没有页面。若只给该作业分配3个物理块，当采用FIFO和LRU页面淘汰算法时缺页率为多

少？

FIFO：页面引用次数为11次，缺页次数为5次，所以缺页率为5/11 LRU：页面引用次数为11次，缺页次数为6次，所以缺页率为6/11

7．某虚拟存储区的用户空间共32个页面，每页1KB，主存16KB。假定某时刻系统为

用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，将逻辑地址0A5CH和093CH变换为物理地址。 0A5CH的物理地址为125CH 093CH的物理地址为113CH

8．有５个批处理作业（Ａ、B、C、D、E）几乎同时到达，估计的运行时间分别是2、

4、6、8、10分钟，它们的优先数分别为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） 最高优先级优先 （2） 短作业优先 答：（1）使用最高优先级优先算法时，作业的调度顺序为E、D、C、B、A，平均周转

时间为22分钟；

（2）使用短作业优先算法时，作业的调度次序为A、B、C、D、E，平均周转时间为14分钟。

9．某虚拟存储区的用户空间共32个页面，每页1KB，主存16KB。假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，将逻辑地址（2100）D和（3100）D变换为物理地址。

10．若系统运行中出现如表所示的资源分配情况，该系统是否安全？如果进程P2此时提出资源申请（1，2，2，2），系统能否将资源分配给它？为什么？ 资源情况 进程 P0 P1 P2 P3 P4 Allocation 0 0 3 2 1 0 0 0 1 3 5 4 0 3 3 2 0 0 1 4 Need 0 0 1 2 1 7 5 0 2 3 5 6 0 6 5 2 0 6 5 6 Available 1 6 2 2 解答：（1）安全 存在安全序列{P0，P3，P4，P1，P2}

（2）不能分配

11．若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如表所示。已知页面大小为1024字节，试将逻辑地址1011，2148，3000，4000，5012转换为相应的物理地址。

页号 0 1 2 3 解答：PA=3059

PA=1124

块号 2 3 1 6 PA=1976 PA=7072

PA=逻辑地址非法

12．设有4道作业，它们的提交时间和执行时间如表所示。试计算在单道程序环境下，采用先来先服务调度算法和最短作业优先调度算法时的平均周转时间和平均带权周转时间，并指出它们的调度顺序。（时间单位：小时，以十进制进行计算）

作业号 1 2 3 4 提交时间 10.0 10.2 10.4 10.5 执行时间 2.0 1.0 0.5 0.3 解答：（1）FIFO T=2.8 W=5.25 调度顺序为1，2，3，4

（2）SJF T=2.45 W=3.85 调度顺序为1，4，3，2 13. （1）399号页面对应的字号和位号；答案：12号字，15号位

（2）9号字的18号位对应的页面号。答案：306号页面 14. 答：采用先来先服务算法： 作业 1 2 3 4 入井时间 10:00 10:10 10:20 10:30 计算时间 2小时 1小时 0.5小时 0.2小时 开始时间 10:00 12:00 13:00 13:30 完成时间 12:00 13:00 13:30 13:42 周转时间 2小时 2小时50分钟 3小时10分钟 3小时12分钟 采用计算时间短服务算法： 作业 1 2 3 4

15. 答：（1）、4096÷16=256个字

（2）、3999=字号×16＋位号 即字号=249，位号=15 （3）、199×16+9=3193 16. 答： 作业 1 2 3 4

入井时间 10.0 10.2 10.5 11.0 计算时间 2小时 1小时 0.2小时 0.1小时 开始时间 10.0 12.3 12.1 12.0 完成时间 12.0 13.3 12.3 12.1 周转时间 2小时 3.1小时 1.8小时 1.1小时 入井时间 10:00 10:10 10:20 10:30 计算时间 2小时 1小时 0.5小时 0.2小时 开始时间 10:00 12:42 12:12 12:00 完成时间 12:00 13:42 12:42 12:12 周转时间 2小时 3小时32分钟 2小时22分钟 1小时42分钟

17. 答：采用先进先出(FIFO)算法： →1 2 3 4 →2 3 4 →2 3 4 1 →3 →4 1 2 3 →1 2 3 →1 2 3 4 →2 →3 4 5 2 →4 5 2 7 →5 →2 7 6 4 →7 6 1 2 3 4 1 2 3 4 5 2 采用先进先出(FIFO)算法共产生10次缺页中断。

采用最近最久未使用(LRU)调度算法： 1 2 3 2 3 4 3 4 2 4 2 1 4 1 2 1 2 3 1 3 2 3 2 4 2 4 5 4 5 2 5 2 7 2 7 6 7 6 4 1 3 4 1 3 4 5 2 采用最近最久未使用(LRU)调度算法共产生8次缺页中断。

18. 200*128*8/16

19. 作业 进入输人 需计算 进入主存 开始 完成 周转 得分 井时间 时间 时间 时间 时间 8.0时 0.5小时 8 8 8.5 0.5 8.2时 0.4小时 8.2 8.8 9.2 1 8.3时 0.3小时 9.2 9.2 9.5 1.2 8.5时 0.2小时 8.5 8.5 8.7 0.2 8.6时 0.1小时 8.6 8.7 8.8 0.2

说明：进入主存时间列不需要列出。

六、综合题：（本大题共1小题，每小题10分，共10分；要求写出主要步骤及结果）。

1．一系统具有150个存储单元。在T0时刻如表所示分配给三个进程。对下列请求应用银行家算法分别分析判定是否安全？

（1）第四个进程P4到达，最大需求60个存储单元，当前请求分配25个单元； （2）第四个进程P4到达，最大需求60个存储单元，当前请求分配35个单元；

进程 P1 P2 P3 最大需求量 70 60 60 当前已分配量 25 40 45 若安全，请写出安全序列。

（1）安全 安全序列为P3，P2，P4，P1 （2）非安全

2．两个并发进程共享一台打印机资源，用信号灯的P、V操作实现这两个进程的互斥，

试问应如何设置信号灯的初值？它的意义是什么？在这两个进程互斥过程中，信号灯又可能有哪几个取值？并说明每个取值的物理意义。

设一个互斥信号量，初值设为1，取值范围是1，0，-1

1：表示有一个临界资源可用；

0：表示一个进程已经占有了该临界资源；

-1：表示一个进程占有了资源，另一个进程正在等待使用该临界资源。

3．系统中有10台打印机，有三个进程P1，P2，P3分别需要8台，7台和4台。若P1，P2，P3已申请到4台，2台和2台。试问：按银行家算法能安全分配吗？请说明分配过程。

能安全分配，分配顺序为P3，P1，P2

4．假设一个文件有268个逻辑块，要求按UNIX系统的索引结构画出这个文件的索引结构图，假定每个逻辑块号占4个字节，逻辑块大小为1024字节。

答：268个逻辑块中，前10个是直接索引，11-266为一次间接索引，267，268这两个逻辑块对应的是二次间接索引。

5. 答：①__S表示可同时在阅览室的人数_______；②__P(S)________；③__V(S)________。

6. 答：(1)、一个信号量，初值S=50

(2)、①____P（S）______________； ②_____V（S）______________。 (3)、S＞0，表示车库有空位，S为车位个数

S＝0，表示车库已满，且无汽车在等待

S＜0，表示有车等待进入车库，且︴S ︴为等待的车辆数。

7. 答：(1)、S1：＝1 ；S2：＝0

(2)、①、 P(S1) ； ②、 V(S1) ；

③、 P(S2) ； ④、 V(S2) ；

8. 答：(1)S1=20,S2=2

(2) ①____P(S1)______； ②_____P(S2)_____； ③____V(S2)______； ④__V(S1)_______

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