操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)題集及答案

1、-操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)題集三、簡(jiǎn)答題1. 分頁(yè)存儲(chǔ)管理存在的局限性是什么?邏輯地址空間：頁(yè)是物理單位，共享困難、不便對(duì)代碼進(jìn)展分類(lèi)管理，不能進(jìn)展動(dòng)態(tài)連接。2. 多道程序系統(tǒng)為什么能提高CPU的利用率.利用了原來(lái)CPU空閑等待時(shí)間3. 文件的邏輯構(gòu)造有哪些.一種是無(wú)構(gòu)造的流式文件，是指對(duì)文件信息不再劃分單位，它是依次的一串字符流構(gòu)成的文件；一種是有構(gòu)造的記錄式文件, 是用戶(hù)把文件的信息按邏輯上獨(dú)立的含義劃分信息單位，每個(gè)單位稱(chēng)為一個(gè)邏輯記錄簡(jiǎn)稱(chēng)記錄。所有記錄通常都是描述一個(gè)實(shí)體集的，有著一樣或不同數(shù)目的數(shù)據(jù)項(xiàng)，記錄的長(zhǎng)度可分為定長(zhǎng)和不定長(zhǎng)記錄兩類(lèi)。4. 什么是設(shè)備獨(dú)立性.應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用

2、的物理設(shè)備。設(shè)備獨(dú)立性又稱(chēng)為數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)性。它指的是應(yīng)用程序在使用設(shè)備進(jìn)展I/O時(shí)，使用的是邏輯設(shè)備，而系統(tǒng)在實(shí)際執(zhí)行時(shí)使用的是物理設(shè)備，由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)邏輯設(shè)備與物理設(shè)備的映射。5. 為什么要引入線程，解釋一下線程與進(jìn)程之間的相互關(guān)系。因?yàn)殡m然進(jìn)程可以提高CPU的利用率，但是進(jìn)程之間的切換是非常消耗資源和時(shí)間的,為了能更進(jìn)一步的提高操作系統(tǒng)的并發(fā)進(jìn),引進(jìn)了線程.這樣,進(jìn)程是分配資源的根本 單位,而線程則是系統(tǒng)調(diào)度的根本單位.一個(gè)進(jìn)程部的線程可以共享該進(jìn)程的所分配到的資源.線程的創(chuàng)立與撤消,線程之間的切換所占用的資源比進(jìn)程要少很多.總的來(lái)說(shuō)就是為了更進(jìn)一步提高系統(tǒng)的并發(fā)性,提高CPU的利用率.

3、60; 線程是進(jìn)程的根底，進(jìn)程包含多個(gè)線程，是線程的載體。6. 死鎖的必要條件是什么.死鎖：當(dāng)*進(jìn)程提出資源申請(qǐng)后，使得系統(tǒng)中一些進(jìn)程處于無(wú)休止的阻塞狀態(tài)，在無(wú)外力作用下，永遠(yuǎn)不能再繼續(xù)前進(jìn)。產(chǎn)生死鎖的必要條件：互斥條件：*段時(shí)間*資源只能由一個(gè)進(jìn)程使用。不剝奪條件：資源在未使用完前，不能被剝奪，由使用進(jìn)程釋放。局部分配請(qǐng)求和保持：進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已分配給它的資源保持不放。環(huán)路條件：發(fā)生死鎖時(shí)，有向圖必構(gòu)成一環(huán)路。7. 什么是虛擬存.虛擬存是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存管理的一種技術(shù)。它使得應(yīng)用程序認(rèn)為它擁有連續(xù)的可用的存一個(gè)連續(xù)完整的地址空間，而實(shí)際上，它通常是被分隔成多個(gè)物理存碎片，還有局部暫時(shí)

4、存儲(chǔ)在外部磁盤(pán)存儲(chǔ)器上，在需要時(shí)進(jìn)展數(shù)據(jù)交換。8. 假脫機(jī)技術(shù)是什么.通過(guò)共享設(shè)備來(lái)模擬獨(dú)享設(shè)備所采用的操作是假脫機(jī)操作，即在聯(lián)機(jī)情況下外部設(shè)備設(shè)備同時(shí)操作。所使用的假脫機(jī)技術(shù)稱(chēng)之為假脫機(jī)技術(shù)。9. 為銀行取款機(jī)系統(tǒng)配備的操作系統(tǒng)應(yīng)歸類(lèi)于什么類(lèi)型的操作系統(tǒng).10. 多道程序設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是什么.解：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)，使它們都處于執(zhí)行的開(kāi)場(chǎng)點(diǎn)和完畢點(diǎn)之間，這些程序共享計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源。多道程序設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)有：(1) 提高CPU的利用率。在多道程序環(huán)境下，多個(gè)程序共享計(jì)算機(jī)資源，當(dāng)*個(gè)程序等待I/O操作時(shí)，CPU可以執(zhí)行其他程序，大大提高了CPU的利用率。(2) 提高設(shè)

5、備的利用率。在多道程序環(huán)境下，多個(gè)程序共享系統(tǒng)的設(shè)備，大大提高系統(tǒng)設(shè)備的利用率。(3)提高系統(tǒng)的吞吐量。在多道程序環(huán)境下，減少了程序的等待時(shí)間，提高了系統(tǒng)的吞吐量。11. 請(qǐng)為的下面應(yīng)用環(huán)境的計(jì)算機(jī)選擇適合的操作系統(tǒng)。(1飛機(jī)的導(dǎo)航2辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)3航空訂票系統(tǒng)4復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算5圖書(shū)檢索系統(tǒng)12. 什么是并發(fā)、并行.并發(fā)和并行是即相似又有區(qū)別的兩個(gè)概念，并行是指兩個(gè)或者多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生；而并發(fā)是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔發(fā)生。在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時(shí)間宏觀上有多個(gè)程序在同時(shí)運(yùn)行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一時(shí)刻卻僅能有一道程序執(zhí)行，故微觀上這些程序只能是分時(shí)地交替執(zhí)行。倘假

6、設(shè)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有多個(gè)處理機(jī)，則這些可以并發(fā)執(zhí)行的程序便可被分配到多個(gè)處理機(jī)上，實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行，即利用每個(gè)處理機(jī)來(lái)處理一個(gè)可并發(fā)執(zhí)行的程序，這樣，多個(gè)程序便可以同時(shí)執(zhí)行13什么是臨界區(qū).一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源稱(chēng)為臨界資源，在進(jìn)程中對(duì)于臨界資源的程序段稱(chēng)為臨界區(qū)。14. 引入緩沖的目的是什么.答：1緩和外部設(shè)備和CPU的速度差異；2減少CPU被中斷的次數(shù)；3實(shí)現(xiàn)CPU和設(shè)備、設(shè)備和設(shè)備之間的并行操作。15. 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主要任務(wù)是什么.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是請(qǐng)求I/O的進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的一個(gè)通信程序，主要功能有：將用戶(hù)的要求轉(zhuǎn)換為具體要求。檢查用戶(hù)的合法性，了解設(shè)備狀態(tài)，根據(jù)要求傳遞參數(shù)，設(shè)置

7、設(shè)備的工作方式。向設(shè)備控制器發(fā)I/O命令啟動(dòng)設(shè)備，完成具體的I/O操作。及時(shí)響應(yīng)外設(shè)的中斷請(qǐng)求，根據(jù)中斷類(lèi)型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序。具有通道的控制系統(tǒng)，還要構(gòu)造通道程序。四、綜合題1. 信號(hào)量的PV操作解決進(jìn)程的同步問(wèn)題。2. 銀行家算法判斷系統(tǒng)狀態(tài)是否平安。3. 分頁(yè)系統(tǒng)中邏輯地址和物理地址的轉(zhuǎn)換。4. 頁(yè)面置換算法，主要掌握先進(jìn)先出、LRU、最正確置換。5. 磁盤(pán)調(diào)度算法，包括FCFS、短尋道優(yōu)先、電梯算法、LOOK算法等。6. 進(jìn)程調(diào)度算法，包括FCFS、短任務(wù)優(yōu)先、最短剩余時(shí)間優(yōu)先、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)等。綜合題案例：1.考慮以下進(jìn)程集，進(jìn)程占用的CPU區(qū)間長(zhǎng)度以毫秒來(lái)計(jì)算：進(jìn)程 區(qū)間時(shí)間 優(yōu)先

8、級(jí)P1 10 3P2 1 1P3 2 3P4 1 4P5 5 2假設(shè)在時(shí)刻0以進(jìn)程P1，P2，P3，P4，P5的順序到達(dá)。a.畫(huà)出4個(gè)Gantt圖分別演示用FCFS、SJF、非搶占優(yōu)先級(jí)數(shù)字小代表優(yōu)先級(jí)高和RR時(shí)間片1算法調(diào)度時(shí)進(jìn)程的執(zhí)行過(guò)程。b.在a里每個(gè)進(jìn)程在每種調(diào)度算法下的周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少.c.在a里每個(gè)進(jìn)程在每種調(diào)度算法下的等待時(shí)間是多少.d.在a里哪一種調(diào)度算法的平均等待時(shí)間對(duì)所有進(jìn)程而言最小.答：a.甘特圖看教材138頁(yè)FCFS:P1P2P3P4P5 0 10 11 13 14 19SJF:P2P4P3P4P5 0 1 2 4 9 19非搶占優(yōu)先級(jí):P2P5P1P3P4 0 16 1

9、6 17 19RR:P1P2P3P4P5P1P3P5P1P5P1P5P1P5P1P1P1P1P10 19 b.周轉(zhuǎn)時(shí)間FCFSRRSJF非搶占優(yōu)先級(jí)P110191916P211211P3137418P4144219P5191496c.等待時(shí)間FCFSRRSJF非搶占優(yōu)先級(jí)P10996P210100P3115216P4133118P514942d.SJF2.考慮一個(gè)運(yùn)行十個(gè)I/O限制任務(wù)和一個(gè)CPU限制任務(wù)的系統(tǒng)。假設(shè)，I/O限制任務(wù)一次分配給一個(gè)I/O操作1毫秒的CPU計(jì)算，但每個(gè)I/O操作的完成需要 10毫秒。同時(shí)，假設(shè)間接的上下文切換要0.1毫秒，所有的進(jìn)程都是長(zhǎng)進(jìn)程。對(duì)一個(gè)RR調(diào)度來(lái)說(shuō)，

10、以下情況時(shí)CPU的利用率是多少： a.時(shí)間片是1毫秒 b.時(shí)間片是10毫秒答：a.時(shí)間片是1毫秒：不管是哪個(gè)進(jìn)程被調(diào)度，這個(gè)調(diào)度都會(huì)為每一次的上下文切換花費(fèi)一個(gè)0.1毫秒的上下文切換。CPU的利用率是1/1.1*100=92%。b.時(shí)間片是10毫秒：這I/O限制任務(wù)會(huì)在使用完1毫秒時(shí)間片后進(jìn)展一次上下文切換。這個(gè)時(shí)間片要求在所有的進(jìn)程間都走一遍，因此，10*1.1+10.1(因?yàn)槊總€(gè)I / O限定任務(wù)執(zhí)行為1毫秒，然后承當(dāng)上下文切換的任務(wù)，而CPU限制任務(wù)的執(zhí)行10毫秒在承當(dāng)一個(gè)上下文切換之前) 。因此，CPU的利用率是20/21.1*100=94%。3.考慮下面的一個(gè)系統(tǒng)在*一時(shí)刻的狀態(tài)：A

11、llocation Ma* AvailableA B C D A B C D A B C DP0 0 0 1 2 0 0 1 2 1 5 2 0P1 1 0 0 0 1 7 5 0P2 1 3 5 4 2 3 5 6P3 0 6 3 2 0 6 5 2P4 0 0 1 4 0 6 5 6使用銀行家算法答復(fù)下面問(wèn)題：a.Need矩陣的容是怎樣的.b.系統(tǒng)是否處于平安狀態(tài).c.如果從進(jìn)程P1發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求0 4 2 0，這個(gè)請(qǐng)求能否被滿(mǎn)足.答：a.Need矩陣的容是P00 0 0 0P10 7 5 0P21 0 0 2P30 0 2 0P40 6 4 0。b. .系統(tǒng)處于平安狀態(tài)，因?yàn)锳vailab

12、le矩陣等于1 5 2 0，進(jìn)程P0和P3都可以運(yùn)行，當(dāng)進(jìn)程P3運(yùn)行完時(shí)，它釋放它的資源，而允許其它進(jìn)程運(yùn)行。c.可以被滿(mǎn)足，滿(mǎn)足以后，Available矩陣等于1 1 0 0，當(dāng)以次序P0，P2, P3, P1,P4運(yùn)行時(shí)候，可以完成運(yùn)行。4.按順序給出5個(gè)局部的存，分別是100KB,500KB,200KB,300KB和600KB，用 first-fit,best-fit和worst-fit算法，能夠怎樣按順序分配進(jìn)程212KB,417KB,112KB,426KB和426KB.哪個(gè)算法充分利用了存空間.答：a. First-fit:b. 212K is put in 500K partiti

13、onc. 417K is put in 600K partitiond. 112K is put in 288K partition (new partition 288K = 500K 212K)e. 426K must waitf. Best-fit:g. 212K is put in 300K partitionh. 417K is put in 500K partitioni. 112K is put in 200K partitionj. 426K is put in 600K partitionk. Worst-fit:l. 212K is put in 600K partitio

14、nm. 417K is put in 500K partitionn. 112K is put in 388K partitiono. 426K must waitBest-fit:算法充分利用了存空間。5. 考慮一個(gè)分頁(yè)系統(tǒng)在存中存儲(chǔ)著一頁(yè)表。a.如果存的查詢(xún)需要200毫秒，則一個(gè)分頁(yè)存的查詢(xún)需要多長(zhǎng)時(shí)間.b.如果我們加上相關(guān)聯(lián)的存放器，75%的頁(yè)表查詢(xún)可以在相關(guān)聯(lián)的存放器中找到，則有效的查詢(xún)時(shí)間是多少.假設(shè)如果入口存在的話，在相關(guān)的存放器中找到頁(yè)表入口不花費(fèi)時(shí)間答：a.400毫秒：200毫秒進(jìn)入頁(yè)表，200毫秒進(jìn)入存中的字 b.有效進(jìn)入時(shí)間=0.75*200毫秒+0.25*400毫秒=25

15、0毫秒6. 假設(shè)有一個(gè)請(qǐng)求調(diào)頁(yè)存儲(chǔ)器，頁(yè)表放在存放器中：處理一個(gè)頁(yè)錯(cuò)誤，當(dāng)有空的幀或被置換的頁(yè)設(shè)有被修改正時(shí)要用8ms，當(dāng)被置換的頁(yè)被修改正明用20ms，存儲(chǔ)器時(shí)間為100ns。假設(shè)被置換的頁(yè)中有70被修改正，有效時(shí)間不超過(guò)200ns時(shí)最大可承受的頁(yè)錯(cuò)誤率是多少.答：0.2 sec = (1 P) ×0.1 sec + (0.3P) ×8 millisec + (0.7P) ×20 millisec0.1 = 0.1P + 2400 P + 14000 P0.1=16,400 PP =0.0000067. 假設(shè)一個(gè)請(qǐng)求調(diào)頁(yè)系統(tǒng)具有一個(gè)平均和傳輸時(shí)間為20ms的分頁(yè)

16、磁盤(pán)。地址轉(zhuǎn)換是通過(guò)在主存中的頁(yè)表來(lái)進(jìn)展的，每次存時(shí)間為1µs。這樣，每個(gè)通過(guò)頁(yè)表進(jìn)展的存引用都要存兩次。為了提高性能，參加一個(gè)相關(guān)存，當(dāng)頁(yè)表項(xiàng)在相關(guān)存中時(shí)，可以減少存引用的次數(shù)。假設(shè)80%的發(fā)生在相關(guān)存中，而且剩下中的10%總量的2%會(huì)導(dǎo)致頁(yè)錯(cuò)誤。存的有效時(shí)間是多少.答: 有效時(shí)間= (0.8) × (1 µsec)+ (0.1) × (2 µsec) + (0.1) × (5002 µsec)= 501.2 µsec 0.5 millisec8. *虛擬存儲(chǔ)器的用戶(hù)空間共有32個(gè)頁(yè)面，每頁(yè)1KB，主存16KB。

17、試問(wèn)：1邏輯地址的有效位是多少.2物理地址需要多少位.3假定*時(shí)刻系統(tǒng)用戶(hù)的第0，1，2，3頁(yè)分別分配的物理塊號(hào)為5，10，4，7，試將虛地址0A5C和093C變換為物理地址。解 1程序空間的大小為32KB，因此邏輯地址的有效位數(shù)是15位。2存空間的大小是16KB，因此物理地址至少需要14位。3當(dāng)頁(yè)面為1KB時(shí)，虛地址0A5C表示頁(yè)號(hào)為00010，頁(yè)地址是1001011100。該頁(yè)在存的第4塊，即塊號(hào)為0100，因此0A5C4用同樣的方法可以求得，093C的物理地址是113CH。9. 假設(shè)在一分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，*作業(yè)的頁(yè)表如下所示。頁(yè)面大小為1024字節(jié)，試將邏輯地址1011，2148，30

18、00，5012轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的物理地址注：此處塊號(hào)即為頁(yè)面號(hào)。頁(yè)號(hào)塊號(hào)01232316解 此題中，為了描述方便，設(shè)頁(yè)號(hào)為P，頁(yè)位移為W，邏輯地址為A，存地址為M，頁(yè)面大小為L(zhǎng)，則P=int(A/L)W=A mod L對(duì)于邏輯地址1011P=int(1011/1024)=0W=1011 mod 1024=1011A=1101=(0,1101)查頁(yè)表第0頁(yè)在第2塊，所以物理地址為M=1024*2+1101= 3059。對(duì)于邏輯地址為2148P=2148/1024=2W=2148 mod 1024=100A=2148=(2,100)查頁(yè)表第2頁(yè)在第1塊，所以物理地址為M=1024*1+100=1124。

19、對(duì)于邏輯地址為3000P=3000/1024=2W=3000 mod 1024=952A=3000=(2,952)查頁(yè)表第2頁(yè)在第1塊，所以物理地址為M=1024*1+952=1976對(duì)于邏輯地址5012P=5012/1024=4W=5012 mod 1024=916因頁(yè)號(hào)超過(guò)頁(yè)表長(zhǎng)度，該邏輯地址非法。10.*段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，有一作業(yè)的段表SMT如下表所示，求邏輯地址0，65，1，55，2，90，3，20對(duì)應(yīng)的主存地址按十進(jìn)制。其中方括號(hào)中的第一個(gè)元素為段號(hào)，第二個(gè)元素為段地址段號(hào)段長(zhǎng)容量主存起始地址狀態(tài)01232005010015060085010001110解 邏輯地址0，65：對(duì)應(yīng)的

20、主存地址為60065665。邏輯地址1，55：因段地址超過(guò)段長(zhǎng)，所以產(chǎn)生段地址越界中斷。邏輯地址2，90：對(duì)應(yīng)的主存地址為1000901090。邏輯地址3，20：因?yàn)闋顟B(tài)位為0，即該段在輔存中，所以產(chǎn)生缺段中斷。11對(duì)頁(yè)面串：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5，指出在駐留集大為3時(shí)，使用FIFO、OPT和LRU替換算法的缺頁(yè)次數(shù)。(OPT和LRU如果出現(xiàn)多項(xiàng)選擇項(xiàng)時(shí)使用FIFO)答： FIFO: 缺頁(yè)11次頁(yè)面號(hào)123412512345111444442225222111113333332555544 OPT: 缺頁(yè)7次頁(yè)面號(hào)1234125123451111111113332222

21、22222443444555555LRU: 缺頁(yè)10次頁(yè)面號(hào)12341251234511144455533322211111144333222222512.假設(shè)一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器有5000個(gè)柱面，從0到4999，驅(qū)動(dòng)器正在為柱面143的一個(gè)請(qǐng)求提供效勞，且前面的一個(gè)效勞請(qǐng)?jiān)谥?25.按FIFO順序，即將到來(lái)的請(qǐng)求隊(duì)列是 86，1470，913，1774，948，1509，1022，1750，130從現(xiàn)在磁頭位置開(kāi)場(chǎng)，按照下面的磁盤(pán)調(diào)度算法，要滿(mǎn)足隊(duì)列中即將到來(lái)的請(qǐng)求要求磁頭總的移動(dòng)距離按柱面數(shù)計(jì)是多少.a. FCFSb. SSTFc. SCANd. LOOKe. C-SCAN答：a. FCFS的

22、調(diào)度是143 ， 86 ， 1470 ， 913 ， 1774 ， 948 ， 1509 ， 1022 ， 1750 ， 130 ?？倢で缶嚯x是7081 。b. SSTF的調(diào)度是143 ， 130 ， 86 ， 913 ， 948 ， 1022， 1470， 1509， 1750， 1774?？倢で缶嚯x是1745。c. SCAN的調(diào)度是143 ， 913 ， 948 ， 1022， 1470， 1509， 1750， 1774 ， 4999 ， 130 ， 86 ?？倢で缶嚯x是9769 。d. LOOK的調(diào)度是143 ， 913 ， 948 ， 1022， 1470， 1509， 1750， 1774， 130 ， 86 ?？倢で缶嚯x是3319 。e. C-SCAN的調(diào)度是143 ， 913 ， 948 ， 1022 ， 1470 ， 1509 ， 1750 ， 1774 ， 4999 ， 86 ， 130 ?？倢で缶嚯x是9813 。f. C-LOOK的調(diào)度是143 ， 913 ， 948 ， 1022 ， 1470 ， 1509 ， 1750 ，