名校操作系統(tǒng)歷年考研試題(含解答)

1、名校操作系統(tǒng)考研試題與解答10.1北京大學(xué)1997年考研操作系統(tǒng)試題(一)名詞術(shù)語(yǔ)解釋(每小題5分,共30分)1.進(jìn)程狀態(tài) 2.快表 3.目錄項(xiàng)4.系統(tǒng)調(diào)用 5.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 6.微內(nèi)核(二)填空(每小題1分,共10分)1.如果系統(tǒng)中有n個(gè)進(jìn)程,則在等待隊(duì)列中進(jìn)程的個(gè)數(shù)最多為_(kāi)個(gè)。2.在操作系統(tǒng)中,不可中斷執(zhí)行的操作稱(chēng)為_(kāi)。3.如果系統(tǒng)中的所有作業(yè)是同時(shí)到達(dá)的,則使作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間最短的作業(yè)調(diào)度是_。4.如果信號(hào)量的當(dāng)前值為-4,則表示系統(tǒng)中在該信號(hào)量上有_個(gè)等待進(jìn)程。5.在有m個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)中出現(xiàn)死鎖時(shí),死鎖進(jìn)程的個(gè)數(shù)k應(yīng)該滿(mǎn)足的條件是_。6.不讓死鎖發(fā)生的策略可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種,死鎖避免

2、屬于_。7.在操作系統(tǒng)中,一種用空間換取時(shí)間的資源轉(zhuǎn)換技術(shù)是_。8.為實(shí)現(xiàn)CPU與外部設(shè)備的并行工作,系統(tǒng)引入了_硬件機(jī)制。9.中斷優(yōu)先級(jí)是由硬件規(guī)定的,若要調(diào)整中斷的響應(yīng)次序可通過(guò)_。10.若使當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程總是優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)程,應(yīng)選擇_進(jìn)程調(diào)度算法。(三)問(wèn)答題(每小題15分,共30分)1.消息緩沖通信技術(shù)是一種高級(jí)通信機(jī)制,由Hansen首先提出。(1)試述高級(jí)通信機(jī)制與低級(jí)通信機(jī)制P、V原語(yǔ)操作的主要區(qū)別。(2)請(qǐng)給出消息緩沖機(jī)制(有界緩沖)的基本原理。(3)消息緩沖通信機(jī)制(有界緩沖)中提供發(fā)送原語(yǔ)Send(receiver,a),調(diào)用參數(shù)a表示發(fā)送消息的內(nèi)存區(qū)首地址,試設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)

3、據(jù)結(jié)構(gòu),并用P、V原語(yǔ)操作實(shí)現(xiàn)Send原語(yǔ)。2.在虛擬段式存儲(chǔ)系統(tǒng)中,引入了段的動(dòng)態(tài)鏈接。(1)試說(shuō)明為什么引入段的動(dòng)態(tài)鏈接。(2)請(qǐng)給出動(dòng)態(tài)鏈接的一種實(shí)現(xiàn)方法。(四)(共10分)在實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)時(shí),為加快文件目錄的檢索速度,可利用"文件控制塊分解法"。假設(shè)目錄文件存放在磁盤(pán)上,每個(gè)盤(pán)塊為512字節(jié)。文件控制塊占64字節(jié),其中文件名占8字節(jié)。通常將文件控制塊分解成兩個(gè)部分,第一部分占10字節(jié)(包括文件名和文件內(nèi)部號(hào)),第二部分占56字節(jié)(包括文件內(nèi)部號(hào)和文件其他描述信息)。(1)假設(shè)某一目錄文件共有254個(gè)文件控制塊,試分別給出采用分解法前和分解法后,查找該目錄文件的某一個(gè)文

4、件控制塊的平均訪問(wèn)磁盤(pán)次數(shù)。(2)一般地,若目錄文件分解前占用n個(gè)盤(pán)塊,分解后改用m個(gè)盤(pán)塊存放文件名和文件內(nèi)部號(hào)部分,請(qǐng)給出訪問(wèn)磁盤(pán)次數(shù)減少的條件。(五)(共10分設(shè)系統(tǒng)中有三種類(lèi)型的資源(A、B、C)和五個(gè)進(jìn)程(P1、P2、P3、P4、P5),A資源的數(shù)量為17,B資源的數(shù)量為5,C資源的數(shù)量為20。在T0時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)如表1和表2所示。系統(tǒng)采用銀行家算法實(shí)施死鎖避免策略。T0時(shí)刻是否為安全狀態(tài)? 若是,請(qǐng)給出安全序列。在T0時(shí)刻若進(jìn)程P2請(qǐng)求資源(0,3,4),是否能實(shí)施資源分配? 為什么? 在的基礎(chǔ)上,若進(jìn)程P4請(qǐng)求資源(2,0,1),是否能實(shí)施資源分配? 為什么?在的基礎(chǔ)上,若進(jìn)程請(qǐng)求資

5、源(0,2,0),是否能實(shí)施資源分配? 為什么?表1 T0時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)程最大資源需求量已分配資源數(shù)量 A B C A B CP1P2P3P4P5 5 5 9 5 3 6 4 0 11 4 2 5 4 2 4 2 1 2 4 0 2 4 0 5 2 0 4 3 1 4表2 T0時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)A B C剩余資源數(shù) 2 3 3(六)(共10分)某高校計(jì)算機(jī)系開(kāi)設(shè)有網(wǎng)絡(luò)課并安排了上機(jī)實(shí)習(xí),假設(shè)機(jī)房共有2m臺(tái)機(jī)器,有2n名學(xué)生選該課,規(guī)定:每?jī)蓚€(gè)學(xué)生組成一組,各占一臺(tái)機(jī)器,協(xié)同完成上機(jī)實(shí)習(xí)；只有一組兩個(gè)學(xué)生到齊,并且此時(shí)機(jī)房有空閑機(jī)器時(shí),該組學(xué)生才能進(jìn)入機(jī)房；上機(jī)實(shí)習(xí)由一名教師檢查,檢查完畢,一組學(xué)生同

6、時(shí)離開(kāi)機(jī)房。試用P、V操作模擬上機(jī)實(shí)習(xí)過(guò)程。北京大學(xué)1997年級(jí)研操作系統(tǒng)試題解答(一)名詞術(shù)語(yǔ)解釋(每小題5分,共30分)1.進(jìn)程在其存在過(guò)程中,由于各進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行及相互制約,使得它們的狀態(tài)不斷發(fā)生變化。一般來(lái)說(shuō)進(jìn)程主要有三種基本狀態(tài),這三種基本狀態(tài)是:就緒狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)和阻塞狀態(tài)。2.在頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的地址變換過(guò)程中,由于頁(yè)表是存放在內(nèi)存中的,CPU每訪問(wèn)一個(gè)數(shù)據(jù)(或一條指令)至少要訪問(wèn)內(nèi)存兩次,一次是訪問(wèn)頁(yè)表,確定所取數(shù)據(jù)(或指令)的物理地址,第二次才根據(jù)該地址訪問(wèn)數(shù)據(jù)(或指令)。為了提高查表速度,在地址變換機(jī)構(gòu)中加入了一個(gè)高速、小容量的聯(lián)想寄存器,構(gòu)成一張快表。如果快表被命中,只要

7、訪問(wèn)內(nèi)存一次即可存取一個(gè)數(shù)據(jù)。3.在文件系統(tǒng)中,文件目錄記錄文件的管理信息,每個(gè)文件在目錄表中都有一個(gè)目錄項(xiàng)。文件目錄項(xiàng)主要包含下列信息:(1)有關(guān)文件的標(biāo)識(shí)信息,例如文件的名稱(chēng)符號(hào)。(2)有關(guān)文件結(jié)構(gòu)的信息,例如文件長(zhǎng)度、文件存放在外存中的物理地址等。(3)有關(guān)文件的存取控制信息,例如文件屬性、文件主及共享用戶(hù)的標(biāo)識(shí)、存取權(quán)限等。(4)有關(guān)文件的管理信息,例如文件建立的時(shí)間、保留時(shí)間、最新修改時(shí)間等。4.系統(tǒng)調(diào)用是用戶(hù)在程序中能用"訪管指令"調(diào)用的由操作系統(tǒng)提供的子功能的集合。每一個(gè)子功能稱(chēng)為一條系統(tǒng)調(diào)用命令(或廣義指令)。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)在程序級(jí)給用戶(hù)提供的接口。系統(tǒng)

8、調(diào)用與一般過(guò)程調(diào)用不同,其主要區(qū)別是:運(yùn)行的狀態(tài)不同:進(jìn)入的方式不同:代碼層次不同。5設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序也稱(chēng)為I/O處理程序,是一種低級(jí)的系統(tǒng)例程,它向上與高級(jí)I/0操作原語(yǔ)相對(duì)應(yīng),向下與I/0硬設(shè)備相對(duì)應(yīng),完成兩者間的相互通信。它們一般是用匯編語(yǔ)言編寫(xiě),針對(duì)具體的I/0設(shè)備控制器,進(jìn)行控制編碼或微程序操作。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序早期是操作系統(tǒng)的一部分,后來(lái)將其中的公共部分作為高級(jí)I/O操作原語(yǔ)留在操作系統(tǒng)中,而把與物理設(shè)備有直接關(guān)系的部分脫離操作系統(tǒng),交給設(shè)備廠商和軟硬件開(kāi)發(fā)商編制。因此,設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序己成為系統(tǒng)的選件,系統(tǒng)和用戶(hù)可以根據(jù)需要選擇配置設(shè)備,靈活地裝載、卸載驅(qū)動(dòng)程序,從而極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的開(kāi)放性

9、和可擴(kuò)展性。6.操作系統(tǒng)有兩種內(nèi)核組織形式:強(qiáng)內(nèi)核(Monolithic kernel)和微內(nèi)核(Micro kernel)。微內(nèi)核結(jié)構(gòu)是一種新的結(jié)構(gòu)組織形式,它體現(xiàn)了操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新思想。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是使操作系統(tǒng)的內(nèi)核盡可能小,使其它所有操作系統(tǒng)服務(wù)都放在核外用戶(hù)級(jí)完成。微內(nèi)核僅僅提供以下四種服務(wù):進(jìn)程間通信機(jī)制:某些存儲(chǔ)管理:有限的低級(jí)進(jìn)程管理和調(diào)度:低級(jí)I/0。微內(nèi)核的基本思想是良好的結(jié)構(gòu)化、模塊化,最小的公共服務(wù)。具有微內(nèi)核的操作系統(tǒng)稱(chēng)為微內(nèi)核操作系統(tǒng)。(二)填空(每小題1分,共10分)1.n-1 2.原語(yǔ) 3.短作業(yè)優(yōu)先算法 4.四 5.km6.動(dòng)態(tài)策略 7.緩沖區(qū)技術(shù) 8.中斷和

10、通道 9.軟件實(shí)現(xiàn) 10.剝奪式優(yōu)先級(jí)(三)問(wèn)答題(每小題15分,共30分)1.(見(jiàn)西安交大2000年考題中第五題的解答)2.(1)在作業(yè)裝入內(nèi)存運(yùn)行前,應(yīng)將各個(gè)目標(biāo)程序定位后裝入作業(yè)的地址空間,形成可執(zhí)行程序的鏈接,稱(chēng)為靜態(tài)鏈接。靜態(tài)鏈接常常因?yàn)槟繕?biāo)程序個(gè)數(shù)多而花費(fèi)大量的CPU時(shí)間,而實(shí)際運(yùn)行時(shí)又常常只用到其中的部分模塊,因而也造成了存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)。動(dòng)態(tài)鏈接是作業(yè)運(yùn)行時(shí)先裝入主程序,運(yùn)行過(guò)程中需要某模塊時(shí),再將該模塊的目標(biāo)程序調(diào)入內(nèi)存并進(jìn)行鏈接,它克服了靜態(tài)鏈接的不足。(2)分段存儲(chǔ)管理就是最典型的動(dòng)態(tài)鏈接。分段管理允許用戶(hù)將作業(yè)按邏輯關(guān)系進(jìn)行自然分段,各段的大小可以不同。邏輯段內(nèi)的地址是由

11、兩部分組成的(s: 段號(hào),d：段內(nèi)位移量),即分段地址空間是用戶(hù)定義的二維空間。內(nèi)存分配以段為單位,段可以在作業(yè)運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)請(qǐng)求而動(dòng)態(tài)鏈接和裝入。(四)(共10分)利用"文件控制塊分解法"加快文件目錄的檢索速度,其原理是減少因查找文件內(nèi)部號(hào)而產(chǎn)生的訪問(wèn)磁盤(pán)次數(shù)。因?yàn)樵谶M(jìn)行查找文件內(nèi)部號(hào)的過(guò)程中不需要把文件控制塊的所用內(nèi)容都讀入內(nèi)存,所以在查找過(guò)程中減少所需讀入的存儲(chǔ)塊就有可自色減少訪問(wèn)磁盤(pán)的次數(shù)。但是,采用這種方法訪問(wèn)文件,當(dāng)找到匹配的文件控制塊后,還需要訪問(wèn)一次磁盤(pán),才能讀出全部的文件控制塊信息。這就是為何采用這種方法在一定條件下并不能減少訪問(wèn)磁盤(pán)的次數(shù)的原因。(1)采

12、用分解法前,查找該目錄文件的某一個(gè)文件控制塊的平均訪問(wèn)磁盤(pán)次數(shù)為:64×(254/2)/512=16采用分解法后,查找該目錄文件的某一個(gè)文件控制塊的平均訪問(wèn)磁盤(pán)次數(shù)為:10×(254/2)/512+1=4(2)訪問(wèn)磁盤(pán)次數(shù)減少的條件為 64×(x/2)/512 > 10×(x/2)/512+1，解不等式得x>=19時(shí)訪問(wèn)磁盤(pán)的次數(shù)減少。(五)(共10分)T0時(shí)刻是安全狀態(tài),因?yàn)榭梢哉业揭粋€(gè)安全的序列(P4,P5,Pl,P2,P3)。不能分配。因?yàn)樗Ｓ嗟馁Y源數(shù)量不夠。可以分配。當(dāng)分配完成后,系統(tǒng)剩余的資源向量為(0,3,2),這時(shí)仍可找到一個(gè)

13、安全的序列隊(duì), (P4,P5,Pl,P2,P3)。不能分配。若分配完成后,系統(tǒng)剩余的資源向量為(0,3,勻,這時(shí)無(wú)法找到一個(gè)安全的序列。(六)(共10分)在本題中,為了保證系統(tǒng)的控制流程,增加了Monitor進(jìn)程,用于控制學(xué)生的進(jìn)入和計(jì)算機(jī)分配。從題目本身來(lái)看,雖然沒(méi)有明確寫(xiě)出這一進(jìn)程,但實(shí)際上這一進(jìn)程是存在的。因此,在解決這類(lèi)問(wèn)題時(shí),需要對(duì)題目加以認(rèn)真分析,找出其隱蔽的控制機(jī)制。上機(jī)實(shí)習(xí)過(guò)程可描述如下: BEGINstudent,computer,enter,finish,check:semaaphore; studen:=0;computer:=2m; mter:=0;finish :=O

14、;check :=0;COBEGINProcess Procedure Student:beginV(student); 表示有學(xué)生到達(dá)P(computer); 獲取一臺(tái)計(jì)算機(jī)P(enter); 等待允許進(jìn)入DO it with partner;V(finish); 表示實(shí)習(xí)完成P(check); 等待教師檢查V(computer); 釋放計(jì)算機(jī)資源endProcess Procedure Teacher:beginL1:P(finished); 等待學(xué)生實(shí)習(xí)完成P(finished); 等待另一學(xué)生實(shí)習(xí)完成check the work;V(check); 表示檢查完成V(check); 表示

15、檢查完成goto L1;endProcess Procedure MonitorbeginL2: P(student); 等待學(xué)生到達(dá)P(student); 等待另一學(xué)生到達(dá)V(enter); 允許學(xué)生進(jìn)入V(enter); 允許學(xué)生進(jìn)入endCoendEND10.2西安交通大學(xué)1999年考研操作系統(tǒng)試題(一)名詞解釋(30分,每小題5分)1.多道程序設(shè)計(jì) 2.工作目錄3.線程與進(jìn)程 4.地址空間與存儲(chǔ)空間5.通道 6.系統(tǒng)調(diào)用(二)判斷、選擇與填空題(每題1分,共15分)1.程序的并發(fā)執(zhí)行是指同一時(shí)刻有兩個(gè)以上的程序,它們的指令在同一處理器上執(zhí)行。()2.對(duì)于請(qǐng)求分頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng),若把頁(yè)面

16、的大小增加一倍,則缺頁(yè)中斷次數(shù)會(huì)減少一半。()3.三個(gè)用戶(hù)在同一系統(tǒng)上同時(shí)對(duì)他們的C語(yǔ)言源程序進(jìn)行編譯,此時(shí)系統(tǒng)應(yīng)分別為各用戶(hù)創(chuàng)建一個(gè)C編譯進(jìn)程及保留一份C編譯程序副本。()4.可順序存取的文件不一定能隨機(jī)存取,但是,凡可隨機(jī)存取的文件都可以順序存取。()5.緩沖技術(shù)是借用外存儲(chǔ)器的一部分區(qū)域作為緩沖池。()6.在操作系統(tǒng)中,P、V操作是一種_。(A)機(jī)器指令 (B)系統(tǒng)調(diào)用命令(C)作業(yè)控制命令 (D)低級(jí)進(jìn)程通訊原語(yǔ)7.最佳適應(yīng)算法的空白區(qū)是_。(A)按大小遞減順序排列的 (B)按大小遞增順序排列的(C)按地址由小到大排列的 (D)按地址由大到小排列的8.把作業(yè)地址空間中使用的邏輯地址變成

17、內(nèi)存中的物理地址稱(chēng)為_(kāi)。(A)加載 (B)重定位 (C)物理化 (D)邏輯化9.文件系統(tǒng)用_組織文件。(A)堆核 (B)指針 (C)目錄 (D)路徑10.磁盤(pán)是設(shè)備,磁帶是設(shè)備,顯示器是_設(shè)備。(A)輸入 (B)輸出 (C)輸入輸出 (D)虛擬11.并發(fā)進(jìn)程中涉及相同變量的程序段叫做_,對(duì)這些程序段要執(zhí)行_。12.分區(qū)存儲(chǔ)管理方案不能實(shí)現(xiàn)虛擬的原因是_。13.目前認(rèn)為邏輯文件有兩種類(lèi)型,即_式文件與_式文件。14.進(jìn)程調(diào)度算法采用等時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法,時(shí)間片過(guò)大,就會(huì)使輪轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)化為_(kāi)調(diào)度算法。15.采用交換技術(shù)獲得的好處是以犧牲_為代價(jià)的。(三)簡(jiǎn)答題(每題10分,共50分)1.試述分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系

18、統(tǒng),并比較它們的區(qū)別。2.何謂虛擬存儲(chǔ)器?舉一例說(shuō)明操作系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存的。3.什么是P、V操作? 試用P、V操作描述讀者一寫(xiě)者問(wèn)題。要求允許兒個(gè)閱讀者可以同時(shí)讀該數(shù)據(jù)集,而一個(gè)寫(xiě)者不能與其他進(jìn)程(不管是寫(xiě)者還是讀者)同時(shí)訪問(wèn)該數(shù)據(jù)集。4.磁盤(pán)請(qǐng)求的柱面按10,22,20,2,40,6,38的次序到達(dá)磁盤(pán)的驅(qū)動(dòng)器,尋道時(shí)每個(gè)柱面移動(dòng)需要6ms。計(jì)算按以下算法調(diào)度時(shí)的尋道時(shí)間:(1)先來(lái)先服務(wù); (2)下一個(gè)最鄰近的柱面; (3)電梯算法。以上所有情況磁頭臂均起始于柱面20。5.對(duì)3種不同的保護(hù)機(jī)制,即權(quán)限,存取控制表以及UNIX操作系統(tǒng)的RWX位,簡(jiǎn)述下面的情況分別適用于哪些機(jī)制。(1)

19、甲用戶(hù)希望除他的同事以外,任何人都能讀取他的文件;(2)乙用戶(hù)和丙用戶(hù)希望共享某些秘密文件;(3)丁用戶(hù)希望公開(kāi)他的一些文件。西安交通大學(xué)1999年考研操作系統(tǒng)試題解答(一)名詞解釋(每小題5分,共30分)1.多道程序設(shè)計(jì)是指在主存中同時(shí)存放多道用戶(hù)作業(yè),它們都處于執(zhí)行的開(kāi)始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)之間。多道程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)如下:(1)多道。主存中有多道程序,它們?cè)谌我粫r(shí)刻必須處于就緒、運(yùn)行、阻塞三種狀態(tài)之一。(2)宏觀上并行。從宏觀上看,它們?cè)谕瑫r(shí)執(zhí)行。(3)微觀上串行。從微觀上看,它們?cè)诮惶?、穿插地?zhí)行。采用多道程序設(shè)計(jì)后,減少了CPU時(shí)間的浪費(fèi)。尤其對(duì)計(jì)算題的作業(yè),由于I/O操作較少,CPIJ浪費(fèi)的時(shí)間

20、很少。2.文件系統(tǒng)如果采用多級(jí)樹(shù)型目錄,那么使用完整的路徑名來(lái)查找文件會(huì)感到很不方便,因此引入了"工作目錄"。考慮到通常一個(gè)進(jìn)程在一段時(shí)間內(nèi)所訪問(wèn)的文件具有局部性,即在某一范圍之內(nèi),所以可在這一段時(shí)間內(nèi)指定某一目錄為工作目錄或值班目錄。以后的操作一般都是針對(duì)以工作目錄(也稱(chēng)為當(dāng)前目錄)為根的子目錄樹(shù)進(jìn)行的。3.所謂線程(thread),從操作系統(tǒng)的管理角度看,就是指"進(jìn)程的一個(gè)可調(diào)度實(shí)體",是處理機(jī)調(diào)度的基本單位:從編程邏輯看,線程是指"程序內(nèi)部的一個(gè)單一的順序控制流"。線程是進(jìn)程的一個(gè)組成部分,每個(gè)進(jìn)程在創(chuàng)建時(shí)通常只有一個(gè)線程,由這

21、個(gè)線程再創(chuàng)建其它進(jìn)程。通常一個(gè)進(jìn)程都有若干個(gè)線程,至少會(huì)有一個(gè)線程。進(jìn)程和線程是構(gòu)造操作系統(tǒng)的兩個(gè)基本元素,兩者之間的主要區(qū)別是:(1)調(diào)度方面: 線程作為調(diào)度分派的基本單位。(2)并發(fā)性方面: 進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行。(3)擁有資源方面: 進(jìn)程是擁有資源的基本單位,線程除少量必不可少的資源外,基本上不擁有資源,但它可以訪問(wèn)其隸屬進(jìn)程的資源。(4)系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo): 進(jìn)程間切換時(shí)要涉及到進(jìn)程環(huán)境的切換,開(kāi)銷(xiāo)比較大。而線程間的切換只需保存和設(shè)置少量的寄存器內(nèi)容。因此進(jìn)程問(wèn)切換的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)遠(yuǎn)大于線程問(wèn)切換的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。4.程序經(jīng)編譯和連接以后轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)地址編址形式,它是以0為基址的。相對(duì)地址也叫邏輯地址或虛地址

22、。地址空間是邏輯地址的集合。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)際的內(nèi)存地址是絕對(duì)地址。絕對(duì)地址又叫物理地址或?qū)嵉刂贰４鎯?chǔ)空間是物理地址的集合。5.通道又稱(chēng)I/O處理機(jī),它使主機(jī)擺脫了管理I/O的工作,徹底實(shí)現(xiàn)了主機(jī)和外設(shè)的并行操作。具有通道結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),主存、通道、控制器和設(shè)備之間采用四級(jí)連接,實(shí)施三級(jí)控制。這樣,I/O系統(tǒng)就由通道、控制器、設(shè)備三級(jí)構(gòu)成。一個(gè)CPU可以連接多個(gè)通道,一個(gè)通道可以連接多個(gè)控制器,一個(gè)控制器可以連接同類(lèi)型的多臺(tái)設(shè)各。另一方面,也允許將一臺(tái)設(shè)備連接到幾個(gè)控制器上,或一個(gè)控制器連接到幾個(gè)通道上。按信息交換方式和連接的設(shè)備類(lèi)型不同,可以將通道分為三種類(lèi)型:(1)字節(jié)多路通道；(2)選擇通

23、道；(3)數(shù)組多路通道 6.系統(tǒng)調(diào)用是用戶(hù)在程序中能用"訪管指令"調(diào)用的由操作系統(tǒng)提供的子功能的集合。每一個(gè)子功能稱(chēng)為一條系統(tǒng)調(diào)用命令或廣義指令。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)在程序級(jí)給用戶(hù)提供的接口。(二)判斷、選擇與填空題(每題1分,共15分)1.錯(cuò) 2.錯(cuò) 3.錯(cuò) 4.對(duì) 5.錯(cuò) 6.(D)7.(B) 8.(B) 9.(C) 10.(C)和(D),(C),(B)11.臨界區(qū) 互斥 12.作業(yè)的地址空間不能超過(guò)存儲(chǔ)空間 13.有結(jié)構(gòu)的記錄 無(wú)結(jié)構(gòu)的流 14.先來(lái)先服務(wù)(FCFS)15.CPU時(shí)間(三)簡(jiǎn)答題(每題10分,共50分)1.所謂分時(shí)系統(tǒng),就是在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上,連接多個(gè)終端,

24、用戶(hù)通過(guò)各自的終端和終端命令把作業(yè)送入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)又通過(guò)終端向各用戶(hù)報(bào)告其作業(yè)的運(yùn)行情況,這種計(jì)算機(jī)能分時(shí)輪流地為各終端用戶(hù)服務(wù)并能及時(shí)對(duì)用戶(hù)服務(wù)請(qǐng)求予以響應(yīng),這就構(gòu)成了分時(shí)系統(tǒng)。分時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是使用戶(hù)能與系統(tǒng)交互作用,對(duì)用戶(hù)的請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng),并在可能的條件下盡量提高系統(tǒng)資源的利用率。實(shí)時(shí)系統(tǒng)是為了能對(duì)特定輸入做出及時(shí)響應(yīng),并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理而引入的。實(shí)時(shí)系統(tǒng)分為兩大類(lèi)z實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。(1)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng): 在這類(lèi)應(yīng)用中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù),對(duì)被測(cè)量的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行加工處理及輸出。它主要用于軍事和生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)控制領(lǐng)域。(2)實(shí)時(shí)信息處理

25、系統(tǒng)：在這類(lèi)應(yīng)用中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能對(duì)用戶(hù)的服務(wù)請(qǐng)求及時(shí)作出回答,并能及時(shí)修改、處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。它主要用于像飛機(jī)票的預(yù)定、銀行儲(chǔ)蓄的財(cái)務(wù)管理等大量數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)系統(tǒng)中。實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)的主要區(qū)別如下:系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)不同。分時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供一種隨時(shí)可供多個(gè)用戶(hù)使用的通用性很強(qiáng)的系統(tǒng):而實(shí)時(shí)系統(tǒng)則大多數(shù)都是具有某種特殊用途的專(zhuān)用系統(tǒng)。響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短不同。分時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間通常為秒級(jí):而實(shí)時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間通常為毫秒級(jí)甚至是微秒級(jí)。交互性的強(qiáng)弱不同。分時(shí)系統(tǒng)的交互性強(qiáng),而實(shí)時(shí)系統(tǒng)的交互性相對(duì)較弱。2.在操作系統(tǒng)中,通過(guò)一些硬件和軟件的措施為用戶(hù)提供了一個(gè)其容量比實(shí)際主存大得多的存儲(chǔ)器,稱(chēng)為虛擬

26、存儲(chǔ)器。操作系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存,必須把主存和輔存統(tǒng)一管理起來(lái),即大作業(yè)程序在執(zhí)行時(shí),有一部分地址空間在主存,另一部分在輔存,當(dāng)訪問(wèn)的信息不在主存時(shí),由操作系統(tǒng)將其調(diào)入主存并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)覆蓋功能,使用戶(hù)在編寫(xiě)程序時(shí)不再受主存容量的限制。例如在請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中,用戶(hù)作業(yè)的所有頁(yè)面并不一定都在實(shí)存,在作業(yè)運(yùn)行過(guò)程中再請(qǐng)求調(diào)入所用的虛頁(yè)。為了實(shí)現(xiàn)從邏輯地址空間到物理地址空間的變換,在硬件上必須提供一套地址變換機(jī)構(gòu),動(dòng)態(tài)地址變換機(jī)構(gòu)自動(dòng)地將所有的邏輯地址劃分為頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址兩部分,并利用頁(yè)表將頁(yè)號(hào)代之以塊號(hào),把塊號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址拼接就得到了內(nèi)存的物理地址,從而實(shí)現(xiàn)了虛擬存儲(chǔ)器。3.讀者一寫(xiě)者問(wèn)題是經(jīng)常出現(xiàn)

27、的一種同步問(wèn)題。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)(文件、記錄)常被多個(gè)進(jìn)程共享,但其中某些進(jìn)程可能只要求讀數(shù)據(jù)(稱(chēng)為Reader):另一些進(jìn)程則要求修改數(shù)據(jù)(稱(chēng)為Writer)。就共享數(shù)據(jù)而言,Reader和Writer是兩種不同類(lèi)型的進(jìn)程。一般地,兩個(gè)或兩個(gè)以上的Reader進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生副作用,但若某個(gè)Writer和其它進(jìn)程(Reader或Writer)同時(shí)訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)時(shí),則可能產(chǎn)生錯(cuò)誤。為了避免錯(cuò)誤,同時(shí)盡可能地讓讀者進(jìn)程和寫(xiě)者進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行,只要保證任何一個(gè)寫(xiě)者進(jìn)程能與其它進(jìn)程互斥訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)即可。這個(gè)問(wèn)題稱(chēng)為讀者一寫(xiě)者問(wèn)題。下面使用信號(hào)量機(jī)構(gòu)來(lái)描述這一問(wèn)題。P、V操作是定義在信號(hào)量s

28、上的兩條原語(yǔ),它是解決進(jìn)程同步與互斥的有效手段。定義下列信號(hào)量: 互斥信號(hào)量rmutex,初值為1,用于使讀者互斥地訪問(wèn)讀者計(jì)數(shù)器,共享變量rcount: 互斥信號(hào)量wmutex,初值為1,用于實(shí)現(xiàn)寫(xiě)者之間以及寫(xiě)者與讀者之間互斥地訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)集。則用信號(hào)量和P、V操作描述讀者一寫(xiě)者問(wèn)題如下:Beginrmutex wmutex:semaphore;rcount:Integer;rmutex=wmutex=1;rcount=0;CobeginProcess procedure Readerbeginrepeat P(rmutex);rcount:=rcount+1if rcount=l then

29、 P(rmutex);V(rmutex);perfonn read operations;P(rmutex);rcount:=rcount-1;if rcount=O then V(rmutex);V(rmutex);until fa1se;endProcess procedure Writerbeginrepeat P(wmutex);perform write operations;V(wmutex);until false;endCoendEnd4.該題的解題方法是先計(jì)算出每種算法的柱面移動(dòng)總量。因?yàn)槊總€(gè)柱面移動(dòng)需要6ms,所以,尋道時(shí)間=柱面移動(dòng)總量×6ms。(1)先到先服務(wù)

30、算法的調(diào)度順序?yàn)?10,22,20,2,40,6,38柱面移動(dòng)總量為:146尋道時(shí)間為:146×6ms=876ms(2)下一個(gè)最鄰近柱面算法調(diào)度順序?yàn)?20,22,10,6,2,38,40柱面移動(dòng)總量為:60尋道時(shí)間為:60×6ms=360ms(3)電梯算法調(diào)度順序?yàn)?20,22,38,40,10,6,2柱面移動(dòng)總量為:58尋道時(shí)間為58×6ms=348ms5.第(1)種情況只適合用存取控制表實(shí)現(xiàn)保護(hù)機(jī)制。第(2)種情況適合用權(quán)限或存取控制表實(shí)現(xiàn)保護(hù)機(jī)制。第(3)種情況適合用存取控制表或RWX位或權(quán)限實(shí)現(xiàn)保護(hù)機(jī)制。10.3西安交通大學(xué)2000年考研操作系統(tǒng)試題(一

31、)名詞解釋(15分)1.線程 2.分時(shí)系統(tǒng) 3.系統(tǒng)調(diào)用4.地址再定位 5.多道程序設(shè)計(jì)(二)簡(jiǎn)答題(32分) 1.覆蓋技術(shù)與虛擬存儲(chǔ)技術(shù)有何本質(zhì)不同?交換技術(shù)與虛存中使用的調(diào)入/調(diào)出技術(shù)有何相同與不同之處?2.文件順序存取與隨機(jī)存取的主要區(qū)別是什么?它們對(duì)有結(jié)構(gòu)文件與無(wú)結(jié)構(gòu)文件的操作有何不同?3.死鎖和競(jìng)爭(zhēng)有何關(guān)系? 4.何請(qǐng)?zhí)摂M設(shè)備? 請(qǐng)說(shuō)明SPOOLing系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的。(三)(10分)有5個(gè)任務(wù)A,B,C,D,E,它們幾乎同時(shí)到達(dá),預(yù)計(jì)它們的運(yùn)行時(shí)間為10,6,2,4,8mn。其優(yōu)先級(jí)分別為3,5,2,1和4,這里5為最高優(yōu)先級(jí)。對(duì)于下列每一種調(diào)度算法,計(jì)算其平均進(jìn)程周轉(zhuǎn)時(shí)間

32、(進(jìn)程切換開(kāi)銷(xiāo)可不考慮)。(1)先來(lái)先服務(wù)(按A,B,c,D,E)算法。(2)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法。(3)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法。(四)(10分)在虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)系統(tǒng)中引入了缺頁(yè)中斷。1.試說(shuō)明為什么引入缺頁(yè)中斷。2.缺頁(yè)中斷的實(shí)現(xiàn)由哪幾部分組成?并分別給出其實(shí)現(xiàn)方法。(五)(13分)消息緩沖通信技術(shù)是一種高級(jí)通信機(jī)制,由HANSEN首先提出。1.試敘述高級(jí)通信機(jī)制與低級(jí)通信機(jī)制P、V原語(yǔ)操作的區(qū)別。2.請(qǐng)給出消息緩沖通信機(jī)制(有界緩沖)的基本工作原理。3.試設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并用P、V原語(yǔ)操作實(shí)現(xiàn)Send和Receive原語(yǔ)。西安交通大學(xué)2000年考研操作系統(tǒng)試題解答(一)名詞解釋(15分)1.所謂線程(

33、thread),從操作系統(tǒng)管理角度看線程是指"進(jìn)程的一個(gè)可調(diào)度實(shí)體",是處理機(jī)調(diào)度的基本單位: 從編程邏輯看線程是指"程序內(nèi)部的一個(gè)單一的順序控制流"。線程是進(jìn)程的一個(gè)組成部分。2.所謂分時(shí)系統(tǒng),就是指在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上,連接多個(gè)終端,用戶(hù)通過(guò)各自的終端和終端命令把作業(yè)送入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)又通過(guò)終端向各用戶(hù)報(bào)告其作業(yè)的運(yùn)行情況。這種計(jì)算機(jī)能分時(shí)輪流地為各終端用戶(hù)服務(wù)并能及時(shí)對(duì)用戶(hù)服務(wù)請(qǐng)求予以響應(yīng),這就構(gòu)成了分時(shí)系統(tǒng)。分時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是使用戶(hù)能與系統(tǒng)交互作用,對(duì)用戶(hù)的請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng),并在可能的條件下盡量提高系統(tǒng)資源的利用率。分時(shí)系統(tǒng)的主要特征是:同時(shí)性:若干

34、個(gè)終端用戶(hù)按照系統(tǒng)提供的各種服務(wù),在各自終端進(jìn)行操作,同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)資源。宏觀上看是各用戶(hù)在并行工作,微觀上看是各用戶(hù)輪流使用計(jì)算機(jī)。獨(dú)立性:用戶(hù)間可以相互獨(dú)立地操作,互不干涉,系統(tǒng)保證各用戶(hù)程序運(yùn)行的完整性,不會(huì)發(fā)生相互混淆或破壞現(xiàn)象。及時(shí)性:系統(tǒng)可對(duì)用戶(hù)的輸入及時(shí)作出響應(yīng)。分時(shí)系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)之一是響應(yīng)時(shí)間,它是指從終端發(fā)出命令到系統(tǒng)予以應(yīng)答所需的時(shí)間。交互性:用戶(hù)可根據(jù)系統(tǒng)對(duì)請(qǐng)求的響應(yīng)結(jié)果,進(jìn)一步向系統(tǒng)提出新的請(qǐng)求,即能使用戶(hù)和系統(tǒng)進(jìn)行人一機(jī)對(duì)話(huà)的工作方式,所以分時(shí)系統(tǒng)也被稱(chēng)之為交互式系統(tǒng)。3.系統(tǒng)調(diào)用是指用戶(hù)在程序中能用"訪管指令"調(diào)用的由操作系統(tǒng)提供的子功能

35、的集合。每一個(gè)子功能稱(chēng)為一條系統(tǒng)調(diào)用命令(或廣義指令)。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)在程序級(jí)給用戶(hù)提供的接口。4.所謂地址再定位,就是當(dāng)一個(gè)程序裝入到與其地址空間不一致的存儲(chǔ)空間而進(jìn)行的地址變換過(guò)程,即將地址空間給出的邏輯地址映射到內(nèi)存的物理地址。地址重定位有靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位兩種方式。5.多道程序設(shè)計(jì)是指在主存中同時(shí)存放多道用戶(hù)作業(yè),它們都處于執(zhí)行的開(kāi)始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)之間。多道程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)如下:(1)多道。主存中有多道程序,它們?cè)谌我粫r(shí)刻必須處于就緒、運(yùn)行、阻塞三種狀態(tài)之一。(2)宏觀上并行。從宏觀上看,它們?cè)谕瑫r(shí)執(zhí)行。(3)微觀上串行。從微觀上看,它們?cè)诮惶?、穿插地?zhí)行。采用多道程序設(shè)計(jì)后,減少了

36、CPU時(shí)間的浪費(fèi)。尤其對(duì)計(jì)算題的作業(yè),由于I/O操作較少,CPU浪費(fèi)的時(shí)間很少。(二)簡(jiǎn)答題(32分)1.覆蓋技術(shù)與虛擬存儲(chǔ)技術(shù)最本質(zhì)的不同在于覆蓋的程序段的最大長(zhǎng)度要受到物理內(nèi)存容量的限制,而虛擬存儲(chǔ)器的最大長(zhǎng)度不受物理內(nèi)存容量的限制,只受計(jì)算機(jī)地址結(jié)構(gòu)的限制。另外,使用覆蓋技術(shù)要求程序員必須精心地設(shè)計(jì)程序及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),使得要覆蓋的段具有相對(duì)獨(dú)立性,不存在直接聯(lián)系或相互交叉訪問(wèn)。而虛擬存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)用戶(hù)的程序段之間沒(méi)有此要求。交換技術(shù)與虛存中使用的調(diào)入/調(diào)出技術(shù)的主要相同點(diǎn)是都要在內(nèi)存與外存之間交換信息。交換技術(shù)與虛存中使用的調(diào)入/調(diào)出技術(shù)的主要區(qū)別在于:交換技術(shù)換進(jìn)換出整個(gè)進(jìn)程(proc結(jié)構(gòu)和

37、共享正文段除外,因此一個(gè)進(jìn)程的大小受物理存儲(chǔ)器的限制:而虛存中使用的調(diào)入/調(diào)出技術(shù)在內(nèi)存和外存之間來(lái)回傳遞的是存儲(chǔ)頁(yè)或存儲(chǔ)段,而不是整個(gè)進(jìn)程,從而使得進(jìn)程的地址映射具有了更大的靈活性,且允許進(jìn)程的大小比可用的物理存儲(chǔ)空間大得多。2.順序存取法就是嚴(yán)格按物理記錄排列的順序依次存取:隨機(jī)存取法允許隨意存取文件中的任何一個(gè)物理記錄,而不管上次存取了哪一個(gè)記錄。順序存取法對(duì)有結(jié)構(gòu)文件的操作是設(shè)置一個(gè)訪問(wèn)指針ptr,令它總是指向"下一次"要訪問(wèn)的記錄首址。每訪問(wèn)完一個(gè)記錄后,對(duì)ptr住進(jìn)行相應(yīng)的修改。對(duì)于定長(zhǎng)記錄:ptr=ptr+L(L為文件的物理記錄長(zhǎng)度):對(duì)于變長(zhǎng)記錄:Ptr=p

38、tr+Li+1(其中1是存放記錄長(zhǎng)度Li的字節(jié)數(shù))。順序存取法對(duì)無(wú)結(jié)構(gòu)文件的操作是按讀寫(xiě)位移(offset)從當(dāng)前位置開(kāi)始讀寫(xiě),即每讀寫(xiě)完一段信息后,讀寫(xiě)位移自動(dòng)力日上這段的長(zhǎng)度,然后再根據(jù)該位移讀寫(xiě)下面的信息。隨機(jī)存取法對(duì)有結(jié)構(gòu)文件的操作也是設(shè)置一個(gè)訪問(wèn)指針pt,對(duì)于定長(zhǎng)記錄文件,欲訪問(wèn)第I個(gè)記錄。(I=0,1,2,)的首址為: ptr=offset+I*L(其中,offest是該文件的首址,L為記錄長(zhǎng)度):對(duì)于變長(zhǎng)記錄,隨機(jī)存取法是十分低效的。隨機(jī)存取法對(duì)無(wú)結(jié)構(gòu)文件的操作必須事先用有關(guān)的命令把讀寫(xiě)位移移到欲讀寫(xiě)的信息開(kāi)始處,然后再進(jìn)行讀寫(xiě)。3.死鎖是指多個(gè)進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)資源而造成的一種僵局,若

39、無(wú)外力的作用,這些進(jìn)程都將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn)。所以,死鎖是由于系統(tǒng)中多個(gè)進(jìn)程所共享的資源不足以同時(shí)滿(mǎn)足需要時(shí),引起對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)而產(chǎn)生的。但競(jìng)爭(zhēng)資源不定都會(huì)產(chǎn)生死鎖,因?yàn)橹灰M(jìn)程推進(jìn)順序合法,就不會(huì)產(chǎn)生死鎖。4.所謂虛擬設(shè)備,是指利用SPOOLing系統(tǒng)把低速的獨(dú)占設(shè)備改造成為共享的設(shè)備,或利用軟件方法把共享的設(shè)備分割為若干臺(tái)虛擬設(shè)備。SPOOLing系統(tǒng)的核心思想是利用一臺(tái)可共享的、高速大容量的塊設(shè)備(磁盤(pán))來(lái)模擬獨(dú)占設(shè)各的操作,使一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備變成多臺(tái)可并行使用的虛擬設(shè)備。SPOOLing系統(tǒng)主要由輸入井和輸出井、輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)、輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程三部分組成。它的特點(diǎn)是提高了I/O操作

40、的速度:將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備;實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。(三)(10分)(1)采用FCFS的調(diào)度算法時(shí),各任務(wù)在系統(tǒng)中的執(zhí)行情況如下表所示:執(zhí)行次序運(yùn)行時(shí)間優(yōu)先數(shù)等待時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間A103010B651016C221618D411822E842230所以,進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為:T=(10+16+18+22+3O)/5=19.2 min(2)采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法時(shí),各任務(wù)在系統(tǒng)中的執(zhí)行情況如下表所示:執(zhí)行次序運(yùn)行時(shí)間優(yōu)先數(shù)等待時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間B6506E84614A1031424C222426D112627所以,進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為:T=(6+14+24+26+27)/5=19.4 min(3)采用時(shí)間片

41、輪轉(zhuǎn)算法時(shí),假定時(shí)間片為2min,各任務(wù)的執(zhí)行情況是:(A,B,C,D,E),(A,B,D,E),(A,B,E),(A,E),(A)。設(shè)AE五個(gè)進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間依次為T(mén)1T5,顯然,T1=3Omin, T2=22min, T3=6min,T4=16min,T5=28min所以,進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為:T=(30+22+6+16+28)/5=20.4min(四)(10分)1.因?yàn)樘摂M頁(yè)式存儲(chǔ)系統(tǒng)中允許作業(yè)的一部分頁(yè)面在內(nèi)存,只有引入缺頁(yè)中斷,才能將不在內(nèi)存的信息頁(yè)從外存調(diào)入內(nèi)存,中斷恢復(fù)后可以繼續(xù)執(zhí)行。2.缺頁(yè)中斷的實(shí)現(xiàn)由硬件和軟件兩部分組成。其實(shí)現(xiàn)方法如下:每當(dāng)CPU要執(zhí)行一條指令時(shí),首先形成操作

42、數(shù)的有效地址,在計(jì)算頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址,檢查頁(yè)表看該頁(yè)在實(shí)存嗎。如在,則進(jìn)行地址變換,按變換后的地址取出操作數(shù),完成該指令的功能,然后繼續(xù)進(jìn)行下一條指令; 如不在,則引起缺頁(yè)中斷,進(jìn)入缺頁(yè)中斷處理程序。在中斷處理程序中,首先利用存儲(chǔ)器分塊表(MBT)檢查實(shí)存是否有空閑頁(yè)面,如無(wú),則選擇某頁(yè)淘汰。若該頁(yè)被修改過(guò)還需寫(xiě)入輔存,并修改PMT和MBT,此時(shí)便出現(xiàn)了空閑實(shí)頁(yè)。如有空閑實(shí)頁(yè),則根據(jù)輔助頁(yè)表提供的磁盤(pán)地址調(diào)入所需的頁(yè)面,修改PMT和MBT。最后再重新執(zhí)行被中斷的指令。(五)(13分)1.高級(jí)通信機(jī)制與低級(jí)通信機(jī)制P、V原語(yǔ)操作的主要區(qū)別是:(1)交換信息量方面:利用p、v原語(yǔ)操作作為進(jìn)程間的同步

43、互斥工具是理想的,但進(jìn)程間只能交換一些信息,基本上只能是控制信息,缺乏傳輸消息的能力。而高級(jí)通信不僅能較好地解決進(jìn)程間的同步互斥問(wèn)題,且能很好交換大量消息,是理想的進(jìn)程通信工具。(2)通信對(duì)用戶(hù)透明方面:用戶(hù)要用P、V原語(yǔ)進(jìn)行進(jìn)程間的通信必須在程序中增加p、V編程,這樣做不但增加了編程的復(fù)雜性,不便對(duì)程序有直觀的理解,同時(shí)由于編程不當(dāng),有可能出現(xiàn)死鎖,難以查找其原因。而高級(jí)通信機(jī)制不但能高效傳輸大量信息,且操作系統(tǒng)隱藏了進(jìn)程通信的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),即通信過(guò)程對(duì)用戶(hù)是透明的。這樣就大大地簡(jiǎn)化了通信程序編制上的復(fù)雜性。2.所謂消息(Message),是指一組信息,消息緩沖區(qū)是含有如下信息的緩沖區(qū):指向發(fā)送

44、進(jìn)程的指針:Sptr指向下一信息緩沖區(qū)的指針:Nptr;消息長(zhǎng)度: Size;消息正文: Text;消息緩沖通信機(jī)制的基本工作原理是:把消息緩沖區(qū)作為進(jìn)程通訊的一個(gè)基本單位,為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的通訊,系統(tǒng)提供了發(fā)送原語(yǔ)Send(A)和接收原語(yǔ)Receive(B)。每當(dāng)發(fā)送進(jìn)程欲發(fā)送消息時(shí),發(fā)送進(jìn)程用Send(A)原語(yǔ)把欲發(fā)送的消息從發(fā)送區(qū)復(fù)制到消息緩沖區(qū),并將它掛在接收進(jìn)程的消息隊(duì)列末尾。如果該接收進(jìn)程因等待消息而處于阻塞狀態(tài),則將其換醒。而每當(dāng)接收進(jìn)程欲讀取消息時(shí),就用接收原語(yǔ)Receive(B)從消息隊(duì)列頭取走一個(gè)消息放到自己的接收區(qū)。3.消息緩沖通信機(jī)制中,消息隊(duì)列屬于臨界資源,故在PCB

45、中設(shè)置了一個(gè)用于互斥的信號(hào)量mutex,而每當(dāng)有進(jìn)程要進(jìn)入消息隊(duì)列時(shí),應(yīng)對(duì)信號(hào)量mutex施行P操作,退出消息隊(duì)列后,應(yīng)對(duì)信號(hào)量mutex施行V操作。由于接受進(jìn)程可能會(huì)收到幾個(gè)進(jìn)程發(fā)來(lái)的消息,故應(yīng)將所有的消息緩沖區(qū)鏈成一個(gè)隊(duì)列,其隊(duì)頭由接收進(jìn)程PCB中的隊(duì)列頭指針Hptr指出。為了表示隊(duì)列中的消息的數(shù)目,在PCB中設(shè)置了信號(hào)量旬,每當(dāng)發(fā)送進(jìn)程發(fā)來(lái)一個(gè)消息,并將它掛在接收進(jìn)程的消息隊(duì)列上時(shí),便在Sn上執(zhí)行V操作:而每當(dāng)接收進(jìn)程從消息隊(duì)列上讀取一個(gè)消息時(shí),先對(duì)Sn執(zhí)行P操作,再?gòu)年?duì)列上移出要讀取的消息。用P、V原語(yǔ)操作實(shí)現(xiàn)Send原語(yǔ)和Receive原語(yǔ)的處理流程如下:Procedure Send

46、(receiver,Ma) 發(fā)送原語(yǔ)begingetbuf(Ma, size,i); 申請(qǐng)消息緩沖區(qū)i.sender:=Ma.Sender; 將發(fā)送區(qū)的信息發(fā)送到消息緩沖區(qū)i.size:=Ma.Size;i.text:=Ms.text;i.next:=0;getid(PCB set,receive,j); 獲得接收進(jìn)程的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符P(j.mutex);insert(j.Hptr,i); 消息緩沖區(qū)插入到消息隊(duì)列首V(j.Sn);V(j.mutex); endProcedure Receive(Mb) 接收原語(yǔ) beginj:internal name; 接收進(jìn)程內(nèi)部標(biāo)識(shí)符P(j.Sn);P(j

47、.mutex);remove(j.Hptr,i); 從消息隊(duì)列中移出第一個(gè)消息V(j.mutex);Mb.Sender:=i.Sender; 將消息緩沖區(qū)中的信息復(fù)制到接收區(qū)Mb.Size:=i.Size:Mb.text:=i.text:End10.4 西安電子科技大學(xué)2000年考研操作系統(tǒng)試題(一)單項(xiàng)選擇題(10分)1.分頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中,一般來(lái)說(shuō)頁(yè)面的大小與可能產(chǎn)生缺頁(yè)中斷的次數(shù)_。A.成正比 B.成反比 C.無(wú)關(guān) D.成固定比值2.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)必須在_內(nèi)完成來(lái)自外部的事件。A.響應(yīng)時(shí)間 B.周轉(zhuǎn)時(shí)間 C.規(guī)定時(shí)間 D.調(diào)度時(shí)間3.早期UNIX操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理采用_方案。A.段式

48、管理 B.請(qǐng)求分頁(yè)C.可變式分區(qū)管理 D.固定式分區(qū)管理4.在下列語(yǔ)言中屬于脫機(jī)作業(yè)控制語(yǔ)言的是_。A.作業(yè)控制語(yǔ)言 B.匯編語(yǔ)言C.會(huì)話(huà)式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 D.解釋BASIC語(yǔ)言5.MS-DOS中的文件物理結(jié)構(gòu)采用_。A.連續(xù)結(jié)構(gòu) B.鏈接結(jié)構(gòu) C.索引結(jié)構(gòu) D.哈希表6.在請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方案中,如果所需的頁(yè)面不在內(nèi)存中,則產(chǎn)生缺頁(yè)中斷,它屬于_中斷。A.硬件故障 B.I/O C.外 D.程序中斷7.設(shè)有四個(gè)作業(yè)同時(shí)到達(dá),每個(gè)作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間均為2小時(shí),它們?cè)谝慌_(tái)處理機(jī)上按單道方式運(yùn)行,則平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為_(kāi)。A.1小時(shí) B.5小時(shí) C.2.5小時(shí) D.8小時(shí)8.在關(guān)于SPOOLING的敘述中,_描

49、述是不正確的。A.SPOOLING系統(tǒng)中不需要獨(dú)占設(shè)備B.SPOOLING系統(tǒng)加快了作業(yè)執(zhí)行的速度C.SPOOLING系統(tǒng)使獨(dú)占設(shè)備變成共享設(shè)備D.SPOOLBNG系統(tǒng)利用了處理器與通道并行工作的能力。9.頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理的主要特點(diǎn)是_。A.不要求將作業(yè)裝入到主存的連續(xù)區(qū)域 B.不要求將作業(yè)同時(shí)全部裝入到主存的連續(xù)區(qū)域C.不要求進(jìn)行缺頁(yè)中斷處理D.不要求進(jìn)行頁(yè)面置換10.下列文件中屬于邏輯結(jié)構(gòu)的文件是A.連續(xù)文件 B.系統(tǒng)文件 C.散列文件 D.流式文件(二)改錯(cuò)題(對(duì)錯(cuò)誤的命題,請(qǐng)說(shuō)明原因)(10分)1.采用多道程序設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中,系統(tǒng)的程序道數(shù)越多,系統(tǒng)的效率就越高。2.特權(quán)指令只能在管態(tài)下

50、執(zhí)行,而不能在算態(tài)下執(zhí)行。3.采用資源的靜態(tài)分配算法可以預(yù)防死鎖的發(fā)生。4.一個(gè)虛擬的存儲(chǔ)器,其地址空間的大小等于輔存的容量加上主存的容量。5.一個(gè)作業(yè)由若干個(gè)作業(yè)步組成,在多道程序設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中這些作業(yè)步可以并發(fā)執(zhí)行。6.作業(yè)調(diào)度是處理機(jī)的高級(jí)調(diào)度,進(jìn)程調(diào)度是處理機(jī)的低級(jí)調(diào)度。7.I/O交通管理程序的主要功能是管理主存、控制器和通道。8.移臂調(diào)度的目標(biāo)是使磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)周數(shù)最小。9.進(jìn)程是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行單位,也是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。10.作業(yè)的聯(lián)機(jī)控制方式適用于終端作業(yè)。(三)、填空題(9分)1.UNIX操作系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上分為兩個(gè)部分:_和_。2.把作業(yè)裝入內(nèi)存中隨即進(jìn)行地址變換的方式稱(chēng)

51、為_(kāi),而在作業(yè)執(zhí)行期間,當(dāng)訪問(wèn)到指令或數(shù)據(jù)時(shí)才進(jìn)行地址變換的方式稱(chēng)為_(kāi)。3.死鎖產(chǎn)生的四個(gè)必要條件是:互斥控制、_、_、_。4.多道程序設(shè)計(jì)的引入給存儲(chǔ)管理提出了新的課題,應(yīng)考慮的三個(gè)問(wèn)題是_、_、_。5.在存儲(chǔ)管理方案中,可用上下限地址寄存器存儲(chǔ)保護(hù)的是_。6.在UNIX文件管理系統(tǒng)中,為了對(duì)磁盤(pán)空間的空閑塊進(jìn)行有效的管理,采用的方法_。7.為了記錄設(shè)備的分配情況,操作系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置一張_和三個(gè)控制塊: 設(shè)備控制塊、_、_。8.I/O設(shè)備處理進(jìn)程平時(shí)處于_狀態(tài),當(dāng)_和_出現(xiàn)時(shí)被喚醒。(四)綜合題(21分)1.什么叫"可再入"程序? 它有什么特征?2.簡(jiǎn)述UNIX的進(jìn)程調(diào)度的公

52、式和算法。3.給出UNDE進(jìn)程的調(diào)度狀態(tài),當(dāng)子進(jìn)程終止時(shí),處于什么狀態(tài)?4.假設(shè)有4個(gè)記錄A、B、C、D存放在磁盤(pán)的某個(gè)磁道上,該磁道劃分為4塊,每塊存放一個(gè)記錄,安排如下表所示:塊號(hào) 1 2 3 4記錄號(hào) A B C D現(xiàn)在要順序處理這些記錄,如果磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度為2Oms轉(zhuǎn)一周,處理程序每讀出一個(gè)記錄后花5ms的時(shí)間進(jìn)行處理。試問(wèn)處理完這4個(gè)記錄的總時(shí)間是多少?為了縮短處理時(shí)間應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化分布,試問(wèn)應(yīng)如何安排這些記錄?并計(jì)算處理的總時(shí)間。5.有一個(gè)理發(fā)師,一把理發(fā)椅和n把供等候理發(fā)的顧客坐的椅子。如果沒(méi)有顧客,則理發(fā)師便在理發(fā)椅子上睡覺(jué):當(dāng)一個(gè)顧客到來(lái)時(shí),必須喚醒理發(fā)師,進(jìn)行理發(fā)；如果理發(fā)師正在

53、理發(fā)時(shí),又有顧客來(lái)到,則如果有空椅子可坐,他就坐下來(lái)等,如果沒(méi)有空椅子,他就離開(kāi)。為理發(fā)師和顧客各編一段程序描述他們的行為,要求不能帶有競(jìng)爭(zhēng)條件。西安電子科技大學(xué)2000考研操作系統(tǒng)試題答案(一)單項(xiàng)選擇題(10分)1.B 2.C 3.C 4.A 5.B 6.D 7.B 8.C 9.B 10.D(二)改錯(cuò)題(對(duì)錯(cuò)誤的命題,請(qǐng)說(shuō)明原因)(10分)1.錯(cuò),系統(tǒng)的程序道數(shù)越多,并不能說(shuō)明效率就越高。2.對(duì)3.對(duì)4.錯(cuò),虛存大小與地址總線的位數(shù)有關(guān)。5.錯(cuò),作業(yè)之間并發(fā)執(zhí)行。6.對(duì) 7.錯(cuò),I/0交通管理程序管理設(shè)備、控制器、通道的全部狀態(tài)信息等,但它不管理主存。8.錯(cuò),移臂調(diào)度以減少移臂時(shí)間為目的。9.對(duì)10.對(duì)(三)填空題（9分)1.外殼 內(nèi)核2.靜態(tài)地址再定位 動(dòng)態(tài)地址再定位3.非剝奪控制 零散請(qǐng)求 環(huán)路條件4.存儲(chǔ)器分配 虛存管理 存儲(chǔ)保護(hù)5.分區(qū)分配6.成組連接法7