第9 章 综合模拟试题
9.1 模拟试题（一）
一.判断改错题(判断下列命题的正确性,并对错误命题说明理由,正确命题不加说明。)（10分）
1.一个作业由若干作业步组成,在多道程序系统中这些作业步可以并发执行。
2.多道程序的引入主要是为了提高CPU的利用率。
3.不同进程所包含的程序必定相同。
4,P.V操作中信号量的值，永远代表着某类可用资源的数量。
5.操作系统对进程的管理和控制主要是通过PCB来实现的。
二.单项选择题（10分）
1.实时操作系统必须在________内处理完来自外部的事件。
A.响应时间 B.周转时间
C.被控对象规定时间 D.调度时间
2.操作系统提供给程序员的接口是________。
A.进程 B.系统调用
C.库函数 D.系统调用和库函数
3.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
4.联想存储器在计算机系统中是用于_______的。
A.存储文件信息 B.与主存交换信息
C.内存地址变换 D.内存管理信息
5.响应比高者优先作业调度算法是以计算时间和__________来考虑的。
A.输入时间 B.完成时间
C.周转时间 D.等待时间
6.在消息缓冲通信中，消息队列属于_________资源。
A.临界 B.共享
C.永久 D.可剥夺
7.进程间的同步是指进程间在逻辑上的相互__________关系。
A.联接 B.制约
C.继续 D.调用
8.采用资源剥夺法可解除死锁，还可以采用_____方法解除死锁。
A.执行并行操作 B.撤消进程
C.拒绝分配新资源 D.修改信号量
9.实现虚拟存储器的目的是________。
A.实现存储保护 B.实现程序浮动
C.扩充辅存容量 D.扩充主存容量
10.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.索引三.填空（20分）
1.多道程序环境下的各道程序，宏观上它们是在________运行，微观上则是在______执行。
2.并发和____________是操作系统的两个最基本的特征，两者之间互为存在条件。
3.所谓系统调用，就是用户在程序中调用________所提供的一些子功能。
4.确定作业调度算法时应注意系统资源的均衡使用，使_____作业和_____作业搭配运行。
5.临界资源的概念是________，而临界区是指______________。
6.进程是一个__________态概念，而程序是一个__________态概念。
7.处理死锁的方法通常有_______、________和________。
8.重定位的方式有_______和_________两种。
9.UNIX操作系统中进程控制块分为______和__________两部分。
10.从资源管理（分配）的角度出发，I／0设备可分为________、_______和________三种类型。
四.简答题（30分）
1.什么叫多道程序设计?多道程序设计的主要特点是什么?
2.什么是线程?线程与进程的区别是什么?
3.什么是系统功能调用?系统调用与一般用户程序有什么区别?与库函数和实用程序又有什么区别?
4.什么是设备驱动程序?其功能是什么?用户进程怎样使用驱动程序?
5.为什么引进缓冲区? UNIX系统V的缓冲区有哪儿种?
6.提高内存利用率的途径有哪些?
五,综合题(30分)
1.某个采用段式存储管理的系统为装入主存的一个作页建立了段表SMT。
段号
段长
主存起始地址
0
1
2
3
4
660
140
100
580
960
2219
3300
90
1237
1959
(1)给出段式地址转换过程。
(2)计算该作业访问的内存地址(0,432),(1,10),(2,500),(3,400)时的绝对地址。
2.假设系统有同类资源10个,供P、Q、R三个进程共享,P、Q、R所需资源总数分别为8、4、9,它们申请资源的次序和数量如下:
次序
进程
申 请 量
1
2
3
4
5
6
…
R
P
Q
P
R
Q
…
2
4
2
2
1
2
…
按银行家算法为它们分配资源:
(1)写出执行完序号为6的申请时,各进程的状态和已占的资源数。
(2)请估计系统是否会出现死锁,并简要说明理由。
3.进程A1，A2，…An1通过m个缓冲区向进程B1，B2，…Bn2不断地发送消息。发送和接收工作遵循如下规则：
（1）每个发送进程一次发送一个消息，写入一个缓冲区，缓冲区大小等于消息长度；
（2）对每一个消息，B1，B2，…，Bn2都须各接收一次，读入各自的数据区内；
（3）m个缓冲区都满时，发送进程等待；没有可读的消息时，接收进程等待。
试用P、V操作组织正确的发送和接收工作。
模拟试题（一）答案一.判断题改错题
1.错,原因:按顺序执行。
2.对
3.错,原因:只有共享的可再入程序相同。
4.错，原因：信号量为负值时，绝对值表示等待队列中的进程个数。
5.对二.单项选择题
1.C 2.B 3.C 4.C 5.D 6.A 7.B 8.B 9.D 10.B
三.填空
1,并行 串行
2,共享
3,操作系统
4,I/O繁忙 CPU繁忙
5,次仅允许一个进程访问的资源 程序中访问临界资源的那段程序代码
6,动态 静态
7,死锁预防 死锁避免 死锁检测与解除态
8,静态重定为 动态重定位
9,Proc结构 User结构
10,独享 共享 虚拟四,简答题
1.多道程序设计是指把一个以上的程序放在内存中,并且同时处于运行状态,这些程序共享CPU和其它计算机资源。其主要特点是:
(1)CPU的利用率高。在单道环境下,程序独占资源,当程序等待I/0操作时,CPU空闲,造成CPU资源的浪费:在多道环境下,多个程序共享计算机资源,当某个程序等待I/0操作时,CPU可以执行其它的程序,提高了CPU的利用率。
(2)设备利用率高。在多道环境下,内存和外设也由多个程序共享,这样也会提高内存和外设的利用率。
(3)系统吞吐量大。由于资源利用率的提高,减少了程序的等待时间,提高了系统的吞吐率。
2.线程是在进程内用于调度和占有处理机的基本单位,它由线程控制表、存储线程上下文的用户钱以及核心校组成。
线程可分为用户级线程、核心级线程以及用户/核心混合型线程等类型。其中,用户级线程在用户态下执行,CPU调度算法和各线程优先级都由用户设置,与操作系统内核无关;核心级线程的调度算法及线程优先级的控制权在操作系统内核中:混合型线程的控制权则在用户和操作系统内核。
线程与进程的主要区别如下:
(1)进程是资源管理的基本单位,它拥有自己的地址空间和各种资源,例如内存空间、外设等:线程只是处理机调度的基本单位,它只和其他线程一起共享进程资源,但自己没有任何资源。
(2)以进程为单位进行处理机调度和切换时,由于涉及到资源转移以及现场保护等问题,将导致处理机切换时间变长,资源利用率低。以线程为单位进行处理机调度和切换时,由于不发生资源变化,特别是地址空间的变化,处理机切换时间较短,处理机效率高。
(3)就用户而言,多线程可以减少用户的等待时间,提高系统的响应速度。例如,当一个进程需要对两个不同服务器进行远程过程调用时,对于无线程的操作系统,就需要顺序等待两个不同调用返回结果后才能继续执行,而且等待中可能发生进程调度。对于多线程系统,则可以在同一进程中使用不同的线程同时进行远程过程调用,从而缩短进程的等待时间。
(4)线程和进程一样,都有自己的状态和相应的同步机制,但是,由于线程没有单独的数据和程序空间,因此,线程不能像进程的程序和数据一样,交换到外存上,因此线程没有挂起状态。
进程的调度、同步控制大多由操作系统内核完成,而线程的控制可以由操作系统内核完成,也可以由用户控制完成。
3.系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口。编程人员利用系统调用,在源程序一级动态请求和释放系统资源,调用系统中已有的系统功能来完成那些与机器硬件部分相关的工作以及控制程序的执行速度等。因此,系统调用像一个黑箱子那样,对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只提供杳关的功能。
它与一般用户程序、库函数和实用程序的区别是:系统功能调用是在程序核心态执行,调用它们需要一个类似于硬件中断处理的中断处理机制来提供系统服务。
4.设备驱动程序是驱动外部物理设各和相应的DMA控制器或I/O控制器等设备,使之能直接和内存进行I/O操作的子程序集合。它们负责设置相应设备的有关寄存器,启动I/O操作,指定操作类型和数据流向等。
设备驱动程序屏蔽了直接对硬件操作的细节,为程序员提供了操作设备的良好接口。
用户进程通过调用设备驱动程序提供的接口来使用设各驱动程序。
5.引进缓冲区的目的是为了匹配外设与CPU之间的处理速度,减少中断次数和中断处理时间,解决DMA和通道方式的数据传输瓶颈。
缓冲区分为自由buf队列、空设备队列、设备缓冲区队列、设备I/0请求队列。
6,内存利用率不高,主要表现为以下四种形式:
(1)内存中存在着大量的、分散的、难以利用的碎片。
(2)暂时或长期不能运行的程序和数据,占据了大量的存储空间。
(3)当作业较大时,内存中只能装入少量作业,当它们被阻塞时,将使CPU空闲,从而也就降低了内存的利用率。
(4)内存中存在着重复的拷贝。
针对上述问题,可分别采用下述方法提高内存的利用率:
(1)改连续分配方式为离散分配方式,以减少内存中的零头。
(2)增加对换机制,将那些暂时不能运行的进程或暂时不需要的程序和数据,换出至外存,以腾出内存来装入可运行的进程。
(3)引入动态链接机制,当程序在运行中需要调用某段程序时,才将该段程序由外存装入内存。这样,可以避免装入一些本次运行中不用的程序。
(4)引入虚拟存储器机制,使更多的作业能装入内存,并使CPU更加忙碌。引入虚拟存储器机制,还可以避免装入本次运行中不会用到的那部分程序和数据。
(5)引入存储器共享机制,允许一个正文段或数据段被若干个进程共享,以削减内存中重复的拷贝。
五,综合题
1.(1)A.根据程序编译后形成的逻辑地址,取出段号s,w。
B.根据s在段变换表中查找相应的段起始地址p和该段长1。
C.检查w运l是否成立,若成立则执行E:否则进入D执行。
D.产生地址越界错,程序终止。
E.计算:物理地址=p+w,这就是所要的指令物理地址。
(2) (0,432) 物理地址=2219+432=2651
(1,10) 物理地址=3300+10=3310
(2,500) 因为段内偏移500〉段长100,故报地址越界错
(3,400) 物理地址=1237+400=1637
2,(1)执行完序号为6的申请时,各进程的状态和已占的资源数如下:
P等待
已占用资源4个
Q就绪或运行
已占用资源4个
R等待
己占用资源2个
根据单项银行家算法,过程为:
①R申请2个资源时,剩余资源可使各进程运行结束,所以这个分配是安全的,故将2个资源分给R。
②同理,p,Q分别申请4、2个资源时,剩余资源可使各进程运行结束,所以这个分配也是安全的,故将4、2个资源分给P、Q。
③P申请2个资源时,系统此刻剩余资源数为2,如果将这两个资源分给P,系统就没有资源了。这时的p、Q、R都还需要资源才可运行完,这样,p、Q、R将都进入阻塞状态。所以P申请的这两个资源不能分配。
④同理,接下来R欲申请1个资源也是不安全的分配,故不能分给。
⑤Q申请2个资源时,假定操作系统分给它。Q进程将运行结束,Q释放的资源又可使P运行结束:P运行结束,释放的资源又可使R运行结束。所以这个分配是安全的,故将2个资源分给Q。
(2)不会死锁,因为银行家算法在任何时候均保证至少有一个进程能得到所需的全部资源,这样,得到资源的进程能及时归还资源供其他进程使用。
3.本题是生产者-消费者问题的一个变形，一组生产者A1，A2，…An1和一组消费者B1，B2，…，Bn2共用m个缓冲区，每个缓冲区只要写一次，但需要读n2次。因此，我们可以把这一组缓冲区看成n2组缓冲区，每个发送者需要同时写n2组缓冲区中相应的n2个缓冲区，而每一个接收者只需读它自己对应的那组缓冲区中的对应单元。
在本题中，应设置一个信号量mutex实现诸进程对缓冲区的互斥访问；两个信号量数组empty[n2]和full[n2]描述n2组缓冲区的使用情况。mutex的初值为1，数组empty中元素初值为m，数组full中的元素初值为0。其同步关系描述如下：
int mutex，empty[n2]，full[n2];
int 1;
mutex=1;
for（i=O;i<=n2-1;i++）
{
empty[i]=m;
full[i]=0;
}
main（ ）
{
cobegin
Al（ ）;
A2（ ）;
An1（ ）;
B1（ ）;
B2（ ）;
Bn2（ ）;
Coend
}
send（ ） /*发送消息*/
{
int i;
for （i=O;i<=n2-1; i++）
p（empty[i]）;
p（mutex）;
将消息放入缓冲区;
v（mutex）;
for（i=0;i<=n2-1;i++）
v（full[i]）;
}
receive （i） /*进程Bi接收消息*/
{
p（full[i]）;
p（mutex）;
将消息从缓冲区取出;
v（mutex）;
v（empty[i]）;
}
Ai（ ） /*因发送进程A1，A2，…，An1的程序类似，这里只给出进程Ai的描述.*/
{
while（1）
{
send（ ）;
}
}
Bi（） /*因接收进程B1，B2，…，Bn2的程序类似，这里只给出进程Bi的描述.*/
{
while（1）
{
receive（i）;
}
}
9.2 模拟试题（二）
一.判断改错题(判断下列命题的正确性,并对错误命题说明理由,正确命题不加说明。)（10分）
1.可以将操作系统看作是一个资源分配器，用来控制I/O设备和用户的程序。
2.死锁的形成只与资源分配策略有关,而与并发进程的执行速度无关。
3.在引入线程的操作系统中，线程是资源分配和调度的基本单位。
4.分页存储管理方案易于实现用户使用内存空间的动态扩充。
5.特权指令只能在管态下执行,而不能在算态下执行。
二.单项选择题（10分）
1.在下列语言中属于脱机作业控制语言的是_________。
A.作业控制语言 B.汇编语言 C.会话式程序设计语言 D.解释BASIC
2.操作系统中____________采用了以空间换时间的技术。
A.SPOOLing技术 B.覆盖技术 C.通道技术 D.虚拟存储技术
3.___________是进程调度算法。
A.时间片轮转法 B.先来先服务方法 C.响应比高者优先法 D.均衡调度算法
4.在UNIX文件系统中,为了对盘空间的空闲块进行有效的管理,采用的方法是____。
A.空白文件目录法 B.FAT C.空闲块成组链接法 D.位示图法
5.资源的静态分配法破坏了产生死锁的必要条件的________。
A.互斥控制 B.非剥夺控制 C.逐次请求 D.环路条件
6.在批处理操作系统中,_____反映了作业的运行情况,并且是作业存在的唯一标志。
A.作业状态 B.作业类型 C.作业控制块 D.作业优先级
7.临界区是_____________。
A.一段共享数据区 B.一个缓冲区 C.一段互斥执行的程序段 D.一个互斥资源
8.在请求分页存储管理中,当所访问的页面不在内存时,便产生缺页中断,缺页中断是属于__________。
A.I/O中断 B.程序中断 C.访管中断 D.外中断
9.时钟中断是属于
A.硬件故障中断 B.程序中断 C.输入输出中断 D.外部中断
10.操作系统通过_____________对进程进行管理。
A.进程 B.进程控制块 C.进程启动程序 D.进程控制区三.填空（20分）
1.操作系统提供给用户的接口主要有________、______和_________。
2.为了实现地址变换,在分页系统中设置了页表寄存器,其中存放了_____和________;当进程未执行时,上述信息将存放在________中。
3.在中断驱动方式中,CPU是以_______为单位对I/0 进行干预的;DMA方式时,是以_____为单位进行干预的;I/O通道方式是以_________为单位进行干预的。
4.文件存储空间的分配可采取多种方式,其中,_________方式可使文件顺序访问的效率最高;_____方式则可解决文件存储空间中的碎片问题,但却不支持对文件的随机访问;而UNIX采用的则是__________方式。
5.进程的最基本的特征是______和______在UNIX系统中,可通过系统调用_____来创建进程。
6.使用共享文件进行进程通信的方式被称为_______;而发送进程利用操作系统提供的发送命令,直接将格式化的消息发送给目标进程的通信方式则称为_____________。
7.在用信号量实现对临界资源的互斥访问时,若信号量的初值为2,当前值为 -1,表示有_________个进程等待使用该资源。
8.引入进程的主要目的是_________,进程存在的惟一标志是_______。
四.简答题（30分）
1.什么是多道程序技术?在操作系统中引入该技术,带来了哪些好处?
2.虚拟存储器具有哪些基本特征?实现虚拟存储器的几个关键技术是什么?
3.一个比较完善的文件系统应该具有哪些功能?
4.RAID是通过什么方法来提高磁盘的I/O速度和可靠性的?
5.何谓死锁?为什么将所有资源按类型赋予不同的序号,并规定所有的进程按资源号递增的顺序申请资源后,系统便不会产生死锁?
6.试说明访管指令、特权指令和系统功能调用之间的区别和联系。
五,综合题(30分)
1.计算进程PC和打印进程P01、P02共享一个单缓冲区〉计算进程负责计算,并把计算结果放入单缓冲中:打印进程P01、P02则负责从单缓冲中取出计算结果进行打印,而且对每一个计算结果,P01和P02都需分别打印一次。请用记录型信号量描述上述进程间的同步关系。
2.假设磁盘有200个磁道,磁盘请求队列中是一些随机请求,它们按照到达的次序分别处于98、183、37、122、14、124、65、67号磁道上,当前磁头在53号磁道上,并向磁道号减小的方向上移动。请给出按FCFS、SSTF、SCAN及CSCAN算法进行磁盘调度时满足请求的次序,并计算出它们的平均寻道长度。
3.假设某多道程序设计系统中有供用户使用的内存100K,打印机1台。系统采用可变分区方式管理内存:对打印机采用静态分配,并假设输入输出操作的时间忽略不计;采用最短剩余时间优先的进程调度算法,进程剩余执行时间相同时采用先来先服务算法;进程调度时机选择在执行进程结束时或有新进程到达时。现有一进程序列如下:
进程号
进程到达时间
要求执行时间
要求主存量
申请打印机数(台)
1
0
8
15K
1
2
4
4
30K
1
3
10
1
60K
0
4
11
20
20K
1
5
16
14
10K
1
假设系统优先分配内存的低地址区域,且不许移动己在主存中的进程,请:
(1)给出进程调度算法选中进程的次序,并说明理由。
(2)全部进程执行结束所用的时间是多少?
模拟试题（二）答案一.判断题改错题
1.对
2.错,原因:与进程执行速度有关。
3.错，线程是调度的基本单位，进程是资源分配的基本单位
4.错,原因:分段存储管理易于实现用户使用内存空间的动态扩充。
5.对
二.单项选择题
1.A 2.D 3.A 4.C 5.C 6.C 7.C 8.B 9.D 10.B
三.填空
1.命令接口 图形接口 程序接口。
2.页表长度 页表在内存中的起始地址 该进程的进程控制块。
3.字节 数据块 一组数据块。
4.连续分配 隐式链接分配 混合索引分配。
5.动态性 并发性 fork
6.管道通信 直接通信。
7.1
8.使程序能够正确地并发执行 进程控制块PCB。
四,简答题
1.多道程序技术是指在内存中同时存放若干个作业,并使西IT共享系统的资源,同时运行的技术。
在操作系统中引入多道程序技术带来了以下好处:
(1)提高CPU的利用率。当内存中仅放一道程序时,每逢该程序运行中发出I/O请求后,CPU空闲,必须在其I/0完成后才能继续执行:尤其是I/O设备的低速性,更使CPU的利用率显著降低。在引入多道程序设计技术后,由于可同时把若干道程序装入内存,并可使它们交替地执行,这样,当正在运行的程序因I/O而暂停执行时,系统可调度另一道程序执行,从而可保持CPU处于忙状态,使CPU的利用率提高。
(2)可提高内存和UO设备的利用率。为了能运行较大的作业,通常内存都具有较大的容量,但由于80%以上的作业都属于中、小型作业,因此在单道程序的环境下也必定造成内存的浪费。类似地,系统中所配置的多种类型的I/0设备,在单道程序环境下,也不能充分利用。如果允许在内存中装入多道程序,并允许它们并发执行,则无疑会有如提高内存和I/0设备的利用率。
(3)增加系统吞吐量。在保持CPU、I/0设备不断忙碌的同时写也必然会大幅度地提高系统的吞吐量,从而降低作业加工所需费用。
2.虚拟存储器的基本特征有:
(1)多次性：作业只要部分装入内存便可后动执行;其余部分可待需要时再调入内存,即一个作业将分成多次装入内存。
(2)对换性：在进程运行期间,允许将那些暂不使用的程序和数据从内存魄至外存的对换区(换出),待以后需要时再将它们从外存调入内存(换入)。
(3)离散性：实现虚拟存储器必须采用离散的分配技术,而连续的分配技术无法实现虚拟存储器的功能。
(4)虚拟性：虚拟存储器只是在逻辑上扩充内存容量,而实际的内存容量并没有真正扩大。
实现虚拟存储器的关键技术有以下两个:
①请求调页(段)技术：这是指及时将进程所要访问的、不在内存中的页(段)调入内存。
该功能是由硬件(缺页(段)中断机构)发现缺页(段)和软件(将所需页(段)调入内存)配合实现的。
②置换页(段)技术：当内存中已无足够空间用来装入即将调入的页(段)时,为了保证进程能继续运行,系统必须换出内存中的部分页(段),以腾出足够的空间,将所嚣的页(段)调入内存。具体的置换操作并不复杂,其关键是应将哪些页(段)换出,即采取什么置换算法。
3.一个比较完善的文件系统应该具备以下功能:
(1)文件存储空间的管理：通过文件存储空间的管理,使文件"各得其所",并且尽量提高文件存储空间的利用率。
(2)目录管理：通过目录管理,实现对文件的按名存取,提高对文件的检索速度,解决文件的命名冲突问题(允许文件重名),并实现多个文件的共享。
(3)文件的读写管理：通过对文件的读写管理,能快速地从磁盘上读出文件中的数据,或快速地将数据写到磁盘用。
(4)文件的安全性管理：采用一系列措施〈如多级文件保护措施)对系统中的文件进行保护,以防文件被盗窃、修改和破坏。
(5)提供用户接口：向用户提供-个统二的、使用方便的接口,使用户可通过该接口方便地取得文件系统的服务(如文件存取服务,创建文件、删除文件、修改文件等文件管理服务)。
4.RAID利用一台磁盘阵列控制器来统一管理和控制一组(儿台到儿十台〉磁盘驱动器,用户数据和系统数据可分布在阵列的所有磁盘中,而阵列中的所有磁盘驱动器可并行交叉地进行数据传输,因此它可大大地提高数据传输的速度。
RAID方案可分成RAID0-RAID7这几级，除了RAID0外,其他各级都采用了容错技术。如RAID1采用了磁盘镜像功能,阵列中的每个磁盘都有一个镜像盘;RAID3则专门使用了一台奇偶校验盘,其中每气位用来存放根据其他磁盘中同一位置的数据位计算出来的奇偶校验码,从而使得某个磁盘发生故障时,3可通过其余设备重新构造数据:RAIP5将奇偶校验码以螺旋方式散布到各个数据盘中;RAID6中采用了两种不同的校验算法计算校验码,并将它们保存在不同磁盘中,因此RAID可显著地提高磁盘的可靠性。
5.所谓死锁,是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局,若无外力作用,这些进程都将无法再向前推进。
此时系统不会发生死锁的原因是死锁产生的必要条件之一循环等待条件不可能成立。因为多个进程之间只可能存在占据较低序号资源的进程等待占据较高序号资源的进程释放资源的情况,但不可能存在反向的等待,因此,它们之间绝对不会形成循环等待链。
6.访管指令是一类机器指令,执行访管指令可以引起访管中断。访管指令不是特权指令,它可以在算态下执行,也可以在管态下执行；特权指令也是一类机器指令,特权指令只能在管态下执行；系统调用不是机器指令,每个系统调用命令相当于一个函数,该函数实现操作系统提供的一种子功能。用户编程时也可以使用这些系统调用命令。
在系统调用命令中,总是包含一条访管指令,当系统调用执行到访管指令时,就引起访管中断。在进入中断处理程序后便由算态进入管态,在管态下,可以执行特权指令以完成操作系统提供的功能。当中断处理程序结束后又从管态返回到算态。
当用户程序想要操作系统提供服务时,就可在用户程序中使用系统调用命令,它是操作系统与用户的编程接口。
五,综合题
1.为了实现计算进程和打印进程之间的同步,并使单缓冲中的每个计算结果都被两个打印进程分别打印一次,可设置四个信号量:full1表示缓冲中是否有可供PO1打印的计算结果,full2表示缓冲中是否有可给P02打印的计算结果:emptyl、empty2则表示计算结果是否已被P01、P02取走,只有当一个结果被两个打印进程都取走后,缓冲区才变空,计算进程才可将下一个计算结果放入单缓冲。相应的同步算法可描述如下:
Var empty1,empty2,full1，full2:semaphore:=1,10,0;
begin
parbegin
PC,begin
repeat
compute next number;
P(empty1);
P(empty2);
add the number to buffer;
V(full1);
V(full2);
Until false;
end
P01:begin
repeat
P(full1);
take from buffer;
V(empty1);
print last number;
until false;
end
P02:begin
repeat
P(full2);
take from buffer;
V(empty2);
print last number;
until false;
end
parend
end
2.磁盘调度的次序以及它们的平均寻道长度如下表所示。
表磁盘调度的次序以及平均寻道时间
FCFS
SSTF
SCAN
CSCAN
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
98
45
65
12
37
16
37
16
183
85
67
2
14
23
14
23
37
146
37
30
65
51
183
169
122
85
14
23
67
2
124
59
14
108
98
84
98
31
122
2
124
110
122
24
122
24
98
24
65
59
124
2
124
2
67
31
67
2
183
59
183
59
65
2
平均寻道长度80
平均寻道长度约5
平均寻道长度26
平均寻道长度4075
3.(1)进程调度情况如下：
时刻0:Pl到达。由于系统中只有一个就绪进程P1,故选中Pl投入执行。
时刻4:P2到达。P1已执行4个时间片,而已因申请打印机而阻塞,系统中具备执行条件的仍只有P1,故仍然选中Pl投入执行。
时刻8:Pl结束。P2将得到Pl释放的打印机,从阻塞变为就绪,且它是系统中惟一的进程,故选中P2投入执行。
时刻10:P3到达。P2已执行2个时间片,而P3则因申请内存而阻塞,故仍选中P2投入执行。
时刻11:P4到达。P2己执行3个时间片,P3仍阻塞,P4则因申请打印机而阻塞,故仍将选中P2投入执行。
时刻12:P2结束。P2由于终止而释放内存和打印机,但P3所申请的内存空间仍得不到满足,而P4则将得到打印机转为就绪状态,故将选中巳投入执行。
时刻16:P5到达。P3仍阻塞,P4己执行4个时间片,R则因申请打印机而阻塞,故仍选中P4投入执行。
时刻32:P4结束。P4由于终止丽释放内存和打印机,P3将获得足够的内存转为就绪状态,P5获得打印机转为就绪,但因P3要求执行的时间为1,短于民的执行时间14,故将选中P3投入执行。
时刻33:P3结束。R是系统中惟一就绪的进程,故将选中P5投入执行,i并在时刻47,所有进程执行完毕。
从以上分析可看出,选中进程的顺序为Pl、P2、P4、P3、P5。
(2)时刻47,所有的进程执行完毕。
9.3模拟试题（三）
一.判断改错题(判断下列命题的正确性,并对错误命题说明理由,正确命题不加说明。)（10分）
1.进程A、B共享变量x,需要互斥执行；进程B、C共享变量y,B、C也需要互斥执行,因此,进程A、C必须互斥执行。
2.为了提高系统资源的利用率,在作业调度的优先级算法中应该规定,计算型作业的优先级较高,I/O型作业的优先级较低。
3.I/0交通管理程序的主要功能是管理主存控制器和通道。
4.采用资源静态分配法可以预防死锁的发生。
5.移臂调度的目标是使磁盘旋转周数最小。
二.单项选择题（10分）
1.从资源分配角度看,外设可分为若干种,其中不包括_________。
A.虚拟设备 B.物理设备 C.独占设备 D.共享设备
2.进程队列的组织通常采用________。
A.线性表法 B.位示图法 C.SMT法 D.进程的家族关系
3.在可变式分配方案中,最佳适应算法是将空白区在空白区表中_______按次序排列。
A.地址递增 B.地址递减 C.容量递增 D.容量递减
4.如果有三个进程共享同一互斥段,而且每次最多允许两个进程进入该互斥段,则信号量的初值应设置为
A.3 B.1 C.2 D.0
5.在UNIX中,文件的逻辑结构是__________。
A.记录式结构 B.无结构流式结构 C.串联文件结构 D.树型文件结构
6.在UNIX SystemV操作系统中,存储管理采用___________方案。
A.段式管理 B.请求分页管理 C.可变式分区管理 D.固定式分区管理
7.空白文件目录法用于______________。
A.主存空间的管理 B.文件存储空间的管理
C.虚存空间的管理 D.外设的分配与回收
8.UNIX文件的目录结构采用
A.简单目录 B.二级目录 C.树形目录 D.带交叉勾连的树形目录
9.虚存是________。
A.容量扩大了的内存 B.提高运算速度的设各
C.实际不存在的存储器 D.进程的地址空间及其内存扩大方法
10.在多道批处理系统中,用户的作业是由____组成的。
A.程序 B.程序、数据
C.程序、作业说明书 D.程序、数据、作业说明书三.填空（20分）
1.把一个能被多个用户同时调用的程序称为__________程序。
2.当有多个进程等待分配处理机时,系统按一种规定的策略从多个处于_______状态的进程中选择一个进程,让它占有处理机,被选中的进程就进入了_______状态。
3.采用批处理控制方式的系统,用户提交作业前必须使用_____________编写______，以指出作业加工的步骤。
4.一个作业的运行时间假设为1个小时,它在系统中等待了3个小时,那么该作业的周转时间为______________,而响应比为______________。
5.在多道批处理系统中,通常采用以下两种作业调度算法:____________、________。
6.文件的逻辑结构通常采用两种形式:一是_______文件,二是________文件。
7.在操作系统的发展过程中,_________和__________的出现,标志着操作系统的正式形成。
8.在请求分页系统中,反复进行入页和出页的现象称为____________。
9._______________再定位是在程序执行期间,在每次存储之前进行的。
10.多道程序设计的特点是________、_____________、________。
11.I/O设备的分配,通常采用的两种算法是:_________、___________。
四,简答题（30分）
1.对临界区管理的要求是什么?
2.在UNIX操作系统的进程控制块中,哪些部分是长驻内存的?其优点是什么?
3.何谓纯代码?它的主要用途是什么?
4.段式存储器管理和页式存储管理的区别是什么?
5.文件系统的基本功能是什么?
6.简述UNIX操作系统中进程映像的组成。
五,综合题(30分)
1.在一个分页存储管理系统中,页面大小为4阻,系统中的地址寄存器占24位,假定页表如下:
页号
块号
0
3
1
4
2
9
3
7
现假定一逻辑地址,页号为3,页内地址为20,试设计相应的物理地址,并画出图来说明地址变换过程。
2.假定磁盘的存取臂现在正处于M柱面上,有如下四个请求者等待访问磁盘,试写出最省时的响应顺序,并计算存取臂移动的总量:
请求者
柱面号
磁道号
块号
1
9
6
3
2
7
5
6
3
20
20
6
4
15
15
2
3.有一只笼子,每次只能放一只动物,猎手向笼中放猴子,农民向笼中放猪,动物园等买笼中的猴子,饭店等买笼中的猪,试用P、V操作写出它们能同步执行的程序。
模拟试题（三）答案一.判断改错题
1.错,原因:不传递。
2.错,原因:I/O型作业的优先级高。
3.错,原因:I/O交通管理程序的主要功能是管理设备、控制器和通道。
4.对
5.错,原因:移臂调度的目标是使磁盘寻道时间最短。
二.单项选择题
1.B 2.A 3.C 4.C 5.B 6.B 7.B 8.D 9.D 10.D
三.填空
1.可再入式
2.就绪 运行
3.作业控制语言JCL 作业说明书
4,4小时 4
5.优先级调度算法 均衡调度算法
6.有结构的记录式 无结构的流式
7.多道程序设计 分时系统
8.系统抖动
9.动态地址
10.多道 宏观上并行 微观上串行
11.先请求先服务 优先级高者优先四,简答题
1.对临界区管理的要求是:
(1)当有若干个进程要求进入它们的临界区时,应在有限的时间内使一个进程进入临界区,进程之间不应相互等待而使谁都不能进入临界区。
(2)每次只允许一个进程进入临界区内。
(3)进程在临界区内逗留应在有限的时间范围内。
2.UNIX操作系统的进程控制块包括两部分:一部分是进程基本控制块(PROC结构),它存放着进程的一些基本控制信息:另一部分称为进程扩充控制块(USER结构),主要存放进程不在处理机上运行时,系统就不访问的信息。
PROC结构中存放的是系统经常使用和更新的信息,需要快速访问,所以将其常驻内存。如果把进程的所有信息都放在内存中,将造成很大的内存开销。所以,在UNIX中将USER结构存放在盘交换区中。当某个进程正在CPU执行时,其PROC和USER结构均驻留在内存中,这就提高了访问进程的速度。当CPIJ切换到其他进程执行时,把该进程的USER结构切换到盘交换区中,以便给其他进程较大的内存空间。
3.纯代码是能够被多个进程共享的程序段,代码不因程序的执行而改变,又称为重入码。纯代码的主要作用就是可被多个程序共享。并不是所有的程序段都是可被多个进程共享的,非可重入码被多个进程共享时可能出现错误。
4.分页和分段都采用离散分配方式,它们的区别是:
(1)页式管理中源程序进行编译连接时是将主程序、子程序、数据区等按照线性空间的一维地址顺序排列起来。段式管理则是将程序按照内容或过程(函数)关系分成段,每段拥有自己的名字。一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维线性虚拟空间,也就是一个二维虚拟存储器。
(2)同动态页式管理一样,段式管理也提供了内外存统一管理的虚存实现技术。与页式管理不同的是:段式虚存每次交换的是一段有意义的信息,而不是像页式虚存管理那样只交换固定大小的页,从而需要多次的缺页中断才能把所需要的信息完整地调入内存。
(3)在段式管理中,段长可根据需要动态地增长。这对那些需要不断增加或改变新数据或子程序的段来说,将是非常有好处的。
(4)段式管理便于对具有完整逻辑功能的信息段进行共享。
(5阶段式管理便于进行动态链接,而页式管理进行动态链接的过程比较复杂。
5.文件系统是操作系统中与管理文件有关的软件和数据。
文件系统的功能是为用户建立、撤销、读写、修改和复制文件,以完成对文件的按名存取和进行存取控制。
6.UNIX操作系统中进程映像包含,PROC结构、user结构、用户校和核心校的内容,以及用户地址空间的共享正文段、数据区、工作区。
(1)UNIX操作系统的进程控制块包括两个部分:一个部分是进程基本控制块(proc结构),它存放着进程的一些基本控制信息:另一个部分称为进程扩充控制块(user结构),主要存放进程不在处理机上运行时,系统就不访问的信息。
(2)共享正文段:进程执行的程序若用可重入码编写则可为若干个进程共享执行,构成共享正文段。
(3)数据区:进程执行程序时用到的数据。
(4)工作区:进程在核心态下运行时的工作区为核心钱:在用户态下运行的工作区为用户栈。
五,综合题
1.地址变换过程如下图所示。
页表地址寄存器
逻辑地址
3
20
页号
块号
0
3
1
4
2
9
3
7
7
20
物理地址=a +7×1024+20
=a +7188(a为起始地址)
2.响应顺序:2、1、4、3
移臂总量:(8-7)+(9一7)+(15-9)+(20-15)=14
3.这个问题实际上可看作是两个生产者和两个消费者共享了一个仅能存放一件产品的缓冲器。生产者各自生产不同的产品，消费者各自取自己需要的产品。利用P、V操作编程为：
猎手进程 农民进程 动物园进程 饭店进程
P（S） P（S） P（S1） P（S2）
放入虎 放入猪 买老虎 买猪
V（S1） V（S2） V（S） V（S）
信号量初值：S=1，S1=0，S2=0。
也可以将这四个进程用程序表示为：
begin
S,S1,S2:semaphore;
S=1,S1=O,S2=O;
parbegin
process hunter
begin
L1:have a tiger;
P（S）;
put a tiger;
V（S1）;
go to L1
end ;
process peasant
begin
L2:have a tiger;
P（S）;
put a pig;
V（S2）;
go to L2
end;
process hotel
begin
L3:P（S1）;
get a pig;
V（S）;
eat a pig;
go to L3
end ;
process zoo
begin
L4:P（S2）;
get a tiger;
V（S）;
eat a tiger;
goto L4;
end;
parend
end
9.4 模拟试题（四）
一.判断改错题(判断下列命题的正确性,并对错误命题说明理由,正确命题不加说明。)（10分）
1.LRU页面调度算法总是选择在主存驻留时间最长的页面被淘汰。
2.磁盘是共享设备,所以每一时刻可有若干个进程同时与它交换信息。
3.分时系统中,时间片设置得越小,则平均响应时间越短。
4.多个进程可以对应于同一个程序,且一个进程也可能会执行多个程序。
5.设备独立性是指系统具有使用不同设备的能力。
二.单项选择题（10分）
1.UNIX文件系统中的巨型文件中,最大的逻辑块号码是___________。
A.7*256+256*256-1 B.7*256 C.256 D.8
2.位示图用于__________。
A.页面置换 B.磁盘空间管理 C.文件目录查找 D.磁盘驱动调度
3.在一个可变式分区管理中,最差适应算法应将空闲区按_______的次序排列。
A.地址递增 B.地址递减 C.容量递增 D.容量递减
4.设有两个进程共享3个同类资源,为使系统不死锁,每个进程最多可以申请___个资源。
A.O B.1 C.2 D.3
5.进程从运行状态到等待状态可能是由于_______。
A.运行进程执行了P操作 B.进程调度程序的调度
C.现运行进程时间片用完 D.现运行进程执行了V操作
6.作业调度中的先来先服务算法是以_______为出发点考虑的。
A.作业执行时间 B.作业的周转时间
C.作业等待时间 D.等待时间加运行时间
7.一个作业一般可以分为几个必须顺序处理的作业步,这些作业步是由的。
A.用户指定 B.操作系统规定 C.装入程序决定 D.程序员指定
8.采用固定分区方式分配主存的最大缺点是_______。
A.不利于存储保护 B.分配算法复杂 C.主存利用率不高 D.零头太多
9.磁盘是共享设备,每一时刻进程在使用磁盘。
A.一个 B.至少一个 C.限定N个 D.由磁盘容量决定
10.采用树形目录结构可以_______
A.缩短查找文件的时间 B.节省存储空间
C.减少文件的传送时间 D.存储更多的文件三.填空（20分）
1.计算机只有处于_________时,才能执行特权指令,否则被认为是非法指令。
2.在多道程序设计系统中,可把因某种原因进入阻塞态进程的_________链接在一起,构成阻塞进程队列。
3.用户编制程序时使用__________地址,处理机访问存储器时使用__________地址。
4.当处理机执行完一条指令后,硬件的_________立即检查有无中断事件发生,若有,则暂停现在运行的进程的执行,调用操作系统的_____________加以处理。
5.把逻辑文件存放在存储介质上,如果组成________或_________,则逻辑记录可以不必存放在连续的存储块中。
6.为了记录设备的分配情况,操作系统应设置一张_____________。
7.采用批处理的控制系统,用户提交作业前必须使用__________编写_______________来指出作业加工的步骤。
8.在进行多种资源分配时,可使用__________算法避免死锁。
9.计算机系统为每一台设备确定一个编号,称为设备的__________。
10.UNIX的管道机制pipe是连接在进程间的_________,称为_____________。
11.在UNIX中,一个进程采用________来创建新进程,创建和被创建的进程间形成父子关系。父子间可以__________执行,子进程继承父进程的_____________,进程终止可以使用_________,而父进程可以使用___________等待其子进程的终止。
四.简答题（30分）
1.什么是请求分页存储管理的缺页中断率?影响缺页中断率的因素有哪些?
2.设备分配中为什么可能出现死锁?
3.对临界资源区的管理和使用的基本要求是什么?
4.简述常用的页面调度算法。
5.什么是记录的成组和分解?
6.什么是UNIX进程的对换空间?怎样管理对换空间?
五,综合题(30分)
1.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SL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?
2.设有五道作业,它们的提交时间和运行时间见下表,试给出在下面两种调度算法下,作业的执行顺序和平均周转时间:
(1)先来先服务调度算法:
(2)短作业优先调度算法。
作业名
提交时间|
需执行时间
J1
10.1时
0.3小时
J2
10.3时
0.5小时
J3
10.5时
0.4小时
J4
10.6时
0.3小时
J5
10.7时
0.2小时
3.在一个请求分页存储管理中,一个程序的页面走向为6,0,1,2,0,3,0,4,2,3,采用LRU页面置换算法,设分配给该程序的存储块数M=3,每调进一个新页就发生一次缺页中断。
(1)试完成下表:
时刻
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
P
6 0 1 2 0 3 0 4 2 3
M=3
F
(2)求:缺页中断次数F=___________________。
缺页率f=_________________。
模拟试题（四）答案一.判断题改错题
1.错,原因:是选择最长时间没有被用的页面被淘汰。
2.错,原因:每一时刻只有一个进程与它交换信息。
3.错，原因：平均响应时间不但与时间片的大小有关，还与其他因素有关。
4.对
5.错，原因：设备独立性，可使应用程序独立于具体的物理设备和独立于设备的类型二.单项选择题
1.A 2.B 3.D 4.C 5.A 6.C 7.B 8.C 9.A 10.A
三.填空（20分）
1.管态
2.PCB
3.符号名(或名地址) 物理
4.中断装置 中断处理程序
5.链接文件 索引文件
6.系统设备表
7.JCL 作业说明书
8.多项银行家
9.绝对编号
10.可共享文件 pipe文件
11.系统调用fork() 并行 proc、user、栈、用户数据区等 系统调用exit()
系统调用wait()
四.简答题
1.缺页中断率=缺页中断次数/访问页面的总次数影响请求分页缺页中断率的因素有,①分配给作业的主存块数；②页面的大小；③程序的局部化程度；④页面调度算法。
2.在多道程序系统中,可使CPU和I/0设备并行工作,使某些进程以命令形式发出I/O 请求后,不进入阻塞状态,仍可以继续运行,需要时还可以发出多个UO请求。仅当进程所请求的设备为另一个进程占用时才进入阻塞状态。这样就可以使进程同时操作多个外部设备。这种多请求方式,导致了设备分配的不安全,因而就可能出现死锁。
3.没有进程在临界区内时,若有进程想进入临界区,可以允许一个进程进入临界区。当已有进程进入临界区时,其他欲进入临界区的进程必须等待。
当一个进程离开临界区时,若发现有进程正在等待进入临界区,则要唤醒这些进程。
4.常用的页面调度算法有:先进先出算法(FIFO)、最近最久未使用算法(LRU)和最近不常用算法(LFU)。
(1)FIFO:总是选择最先进入主存的页面调出。FIFO算法简单,易实现,但奋时缺页中断率较高。
(2)LRU:基于程序的局部性原理,总是选择距现在最长时间内没有被访问的页面先调出。其特点是实现麻烦,系统开销大,缺页中断率低。
(3)LFU:根据一段时间里页面被访问的次数,选择被访问次数少的页面先调出。LFU方法需要为页面增加计时器,算法开销大,确定重新计时周期T的难度大,缺页中断率低。
5.(1)把若干逻辑记录合并成一组,存入一个物理块的工作称为记录的成组。
(2)从一组中把一个逻辑记录分离出来的工作称为记录的分解。
6.UNIX系统在磁盘上开辟了一个足够大的区域,称为对换区,作为内存的逻辑扩充,解决进程之间的内存竞争。系统空间是操作系统程序所占用的内存空间,长驻内存;用户程序所占用的空间称为进程空间,把一个进程换出到对换区是指腾出该进程所占用的进程空间。
UNIX系统对对换空间采用最先适应分配算法进行管理。
对换空间是由一组连续的磁盘块组成的,每个块空间大小相同,对换空间以块为单位进行分配。为了管理对换空间,在内存中设置了一个数组即映射图,其中每一项是一个记录,用来登录空闲的对换空间。该记录有两个域,分别用于登录对换空间的起始地址和该空闲块组的块数。
五,综合题(30分)
1.(1)可能会发生死锁现象。例如,进程P1,P2和P3分别获得资源S3,S1和S2后再继续申请资源时都要等待,这是循环等待。
(2)可有几种答案:
①采用静态分配,由于执行前已获得所需的全部资源,故不会出现占有资源又等待别的资源的现象(或不会出现循环等待资源现象)。
②采用按序分配,不会出现循环等待资源现象。
③采用银行家算法,在分配时,保证了系统处于安全状态。
2,（1）采用先来先服务(FCFS)算法:
作业名
提交时间
需执行时间
开始运行时间
完成时间
J1
10.1小时
0.3小时
10.1小时
10.4小时
J2
10.3小时
0.5小时
10.4小时
10.9小时
J3
10.5小时
0.4小时
10.9小时
11.3小时
J4
10.6小时
0.3小时
11.3小时
11.6小时
J5
10.7小时
0.2小时
11.6小时
11.8小时
J1,J2,13,J4,15
T=[(10.4-101)+(10.9-103)+(113-105)+(11.6-10.6)+(11.8-10.7)]/5
=3.8/5=0.76h
（2）短作业优先调度(SJF)算法:
作业名
提交时间
需执行时间
开始运行时间
完成时间
J1
10.1小时
0.3小时
10.1小时
10.4小时
J2
10.3小时
0.5小时
10.4小时
10.9小时
J3
10.5小时
0.4小时
11.4小时
11.8小时
J4
10.6小时
0.3小时
11.1小时
11.4小时
J5
10.7小时
0.2小时
10.9小时
11.1小时
J1,J2,J5,14,J3
T=[(10.4-101)+(10.9-103)+(11.8-105)+(11.4-10.6)+(11.1一10.7)]/5
=3.4/5=0.68h
3.(1)完成表如下所示：
时刻
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
P
6 0 1 2 0 3 0 4 2 3
M=3
6 0 1 2 0 3 0 4 2 3
6 0 1 2 0 3 0 4 2
6 0 1 2 2 3 0 4
F
1 2 3 4 5 6 7 8
(2)缺页中断次数F=8。
缺页率f=8/10。
9.1 模拟试题（一）
一.判断改错题(判断下列命题的正确性,并对错误命题说明理由,正确命题不加说明。)（10分）
1.一个作业由若干作业步组成,在多道程序系统中这些作业步可以并发执行。
2.多道程序的引入主要是为了提高CPU的利用率。
3.不同进程所包含的程序必定相同。
4,P.V操作中信号量的值，永远代表着某类可用资源的数量。
5.操作系统对进程的管理和控制主要是通过PCB来实现的。
二.单项选择题（10分）
1.实时操作系统必须在________内处理完来自外部的事件。
A.响应时间 B.周转时间
C.被控对象规定时间 D.调度时间
2.操作系统提供给程序员的接口是________。
A.进程 B.系统调用
C.库函数 D.系统调用和库函数
3.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
4.联想存储器在计算机系统中是用于_______的。
A.存储文件信息 B.与主存交换信息
C.内存地址变换 D.内存管理信息
5.响应比高者优先作业调度算法是以计算时间和__________来考虑的。
A.输入时间 B.完成时间
C.周转时间 D.等待时间
6.在消息缓冲通信中，消息队列属于_________资源。
A.临界 B.共享
C.永久 D.可剥夺
7.进程间的同步是指进程间在逻辑上的相互__________关系。
A.联接 B.制约
C.继续 D.调用
8.采用资源剥夺法可解除死锁，还可以采用_____方法解除死锁。
A.执行并行操作 B.撤消进程
C.拒绝分配新资源 D.修改信号量
9.实现虚拟存储器的目的是________。
A.实现存储保护 B.实现程序浮动
C.扩充辅存容量 D.扩充主存容量
10.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.索引三.填空（20分）
1.多道程序环境下的各道程序，宏观上它们是在________运行，微观上则是在______执行。
2.并发和____________是操作系统的两个最基本的特征，两者之间互为存在条件。
3.所谓系统调用，就是用户在程序中调用________所提供的一些子功能。
4.确定作业调度算法时应注意系统资源的均衡使用，使_____作业和_____作业搭配运行。
5.临界资源的概念是________，而临界区是指______________。
6.进程是一个__________态概念，而程序是一个__________态概念。
7.处理死锁的方法通常有_______、________和________。
8.重定位的方式有_______和_________两种。
9.UNIX操作系统中进程控制块分为______和__________两部分。
10.从资源管理（分配）的角度出发，I／0设备可分为________、_______和________三种类型。
四.简答题（30分）
1.什么叫多道程序设计?多道程序设计的主要特点是什么?
2.什么是线程?线程与进程的区别是什么?
3.什么是系统功能调用?系统调用与一般用户程序有什么区别?与库函数和实用程序又有什么区别?
4.什么是设备驱动程序?其功能是什么?用户进程怎样使用驱动程序?
5.为什么引进缓冲区? UNIX系统V的缓冲区有哪儿种?
6.提高内存利用率的途径有哪些?
五,综合题(30分)
1.某个采用段式存储管理的系统为装入主存的一个作页建立了段表SMT。
段号
段长
主存起始地址
0
1
2
3
4
660
140
100
580
960
2219
3300
90
1237
1959
(1)给出段式地址转换过程。
(2)计算该作业访问的内存地址(0,432),(1,10),(2,500),(3,400)时的绝对地址。
2.假设系统有同类资源10个,供P、Q、R三个进程共享,P、Q、R所需资源总数分别为8、4、9,它们申请资源的次序和数量如下:
次序
进程
申 请 量
1
2
3
4
5
6
…
R
P
Q
P
R
Q
…
2
4
2
2
1
2
…
按银行家算法为它们分配资源:
(1)写出执行完序号为6的申请时,各进程的状态和已占的资源数。
(2)请估计系统是否会出现死锁,并简要说明理由。
3.进程A1，A2，…An1通过m个缓冲区向进程B1，B2，…Bn2不断地发送消息。发送和接收工作遵循如下规则：
（1）每个发送进程一次发送一个消息，写入一个缓冲区，缓冲区大小等于消息长度；
（2）对每一个消息，B1，B2，…，Bn2都须各接收一次，读入各自的数据区内；
（3）m个缓冲区都满时，发送进程等待；没有可读的消息时，接收进程等待。
试用P、V操作组织正确的发送和接收工作。
模拟试题（一）答案一.判断题改错题
1.错,原因:按顺序执行。
2.对
3.错,原因:只有共享的可再入程序相同。
4.错，原因：信号量为负值时，绝对值表示等待队列中的进程个数。
5.对二.单项选择题
1.C 2.B 3.C 4.C 5.D 6.A 7.B 8.B 9.D 10.B
三.填空
1,并行 串行
2,共享
3,操作系统
4,I/O繁忙 CPU繁忙
5,次仅允许一个进程访问的资源 程序中访问临界资源的那段程序代码
6,动态 静态
7,死锁预防 死锁避免 死锁检测与解除态
8,静态重定为 动态重定位
9,Proc结构 User结构
10,独享 共享 虚拟四,简答题
1.多道程序设计是指把一个以上的程序放在内存中,并且同时处于运行状态,这些程序共享CPU和其它计算机资源。其主要特点是:
(1)CPU的利用率高。在单道环境下,程序独占资源,当程序等待I/0操作时,CPU空闲,造成CPU资源的浪费:在多道环境下,多个程序共享计算机资源,当某个程序等待I/0操作时,CPU可以执行其它的程序,提高了CPU的利用率。
(2)设备利用率高。在多道环境下,内存和外设也由多个程序共享,这样也会提高内存和外设的利用率。
(3)系统吞吐量大。由于资源利用率的提高,减少了程序的等待时间,提高了系统的吞吐率。
2.线程是在进程内用于调度和占有处理机的基本单位,它由线程控制表、存储线程上下文的用户钱以及核心校组成。
线程可分为用户级线程、核心级线程以及用户/核心混合型线程等类型。其中,用户级线程在用户态下执行,CPU调度算法和各线程优先级都由用户设置,与操作系统内核无关;核心级线程的调度算法及线程优先级的控制权在操作系统内核中:混合型线程的控制权则在用户和操作系统内核。
线程与进程的主要区别如下:
(1)进程是资源管理的基本单位,它拥有自己的地址空间和各种资源,例如内存空间、外设等:线程只是处理机调度的基本单位,它只和其他线程一起共享进程资源,但自己没有任何资源。
(2)以进程为单位进行处理机调度和切换时,由于涉及到资源转移以及现场保护等问题,将导致处理机切换时间变长,资源利用率低。以线程为单位进行处理机调度和切换时,由于不发生资源变化,特别是地址空间的变化,处理机切换时间较短,处理机效率高。
(3)就用户而言,多线程可以减少用户的等待时间,提高系统的响应速度。例如,当一个进程需要对两个不同服务器进行远程过程调用时,对于无线程的操作系统,就需要顺序等待两个不同调用返回结果后才能继续执行,而且等待中可能发生进程调度。对于多线程系统,则可以在同一进程中使用不同的线程同时进行远程过程调用,从而缩短进程的等待时间。
(4)线程和进程一样,都有自己的状态和相应的同步机制,但是,由于线程没有单独的数据和程序空间,因此,线程不能像进程的程序和数据一样,交换到外存上,因此线程没有挂起状态。
进程的调度、同步控制大多由操作系统内核完成,而线程的控制可以由操作系统内核完成,也可以由用户控制完成。
3.系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口。编程人员利用系统调用,在源程序一级动态请求和释放系统资源,调用系统中已有的系统功能来完成那些与机器硬件部分相关的工作以及控制程序的执行速度等。因此,系统调用像一个黑箱子那样,对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只提供杳关的功能。
它与一般用户程序、库函数和实用程序的区别是:系统功能调用是在程序核心态执行,调用它们需要一个类似于硬件中断处理的中断处理机制来提供系统服务。
4.设备驱动程序是驱动外部物理设各和相应的DMA控制器或I/O控制器等设备,使之能直接和内存进行I/O操作的子程序集合。它们负责设置相应设备的有关寄存器,启动I/O操作,指定操作类型和数据流向等。
设备驱动程序屏蔽了直接对硬件操作的细节,为程序员提供了操作设备的良好接口。
用户进程通过调用设备驱动程序提供的接口来使用设各驱动程序。
5.引进缓冲区的目的是为了匹配外设与CPU之间的处理速度,减少中断次数和中断处理时间,解决DMA和通道方式的数据传输瓶颈。
缓冲区分为自由buf队列、空设备队列、设备缓冲区队列、设备I/0请求队列。
6,内存利用率不高,主要表现为以下四种形式:
(1)内存中存在着大量的、分散的、难以利用的碎片。
(2)暂时或长期不能运行的程序和数据,占据了大量的存储空间。
(3)当作业较大时,内存中只能装入少量作业,当它们被阻塞时,将使CPU空闲,从而也就降低了内存的利用率。
(4)内存中存在着重复的拷贝。
针对上述问题,可分别采用下述方法提高内存的利用率:
(1)改连续分配方式为离散分配方式,以减少内存中的零头。
(2)增加对换机制,将那些暂时不能运行的进程或暂时不需要的程序和数据,换出至外存,以腾出内存来装入可运行的进程。
(3)引入动态链接机制,当程序在运行中需要调用某段程序时,才将该段程序由外存装入内存。这样,可以避免装入一些本次运行中不用的程序。
(4)引入虚拟存储器机制,使更多的作业能装入内存,并使CPU更加忙碌。引入虚拟存储器机制,还可以避免装入本次运行中不会用到的那部分程序和数据。
(5)引入存储器共享机制,允许一个正文段或数据段被若干个进程共享,以削减内存中重复的拷贝。
五,综合题
1.(1)A.根据程序编译后形成的逻辑地址,取出段号s,w。
B.根据s在段变换表中查找相应的段起始地址p和该段长1。
C.检查w运l是否成立,若成立则执行E:否则进入D执行。
D.产生地址越界错,程序终止。
E.计算:物理地址=p+w,这就是所要的指令物理地址。
(2) (0,432) 物理地址=2219+432=2651
(1,10) 物理地址=3300+10=3310
(2,500) 因为段内偏移500〉段长100,故报地址越界错
(3,400) 物理地址=1237+400=1637
2,(1)执行完序号为6的申请时,各进程的状态和已占的资源数如下:
P等待
已占用资源4个
Q就绪或运行
已占用资源4个
R等待
己占用资源2个
根据单项银行家算法,过程为:
①R申请2个资源时,剩余资源可使各进程运行结束,所以这个分配是安全的,故将2个资源分给R。
②同理,p,Q分别申请4、2个资源时,剩余资源可使各进程运行结束,所以这个分配也是安全的,故将4、2个资源分给P、Q。
③P申请2个资源时,系统此刻剩余资源数为2,如果将这两个资源分给P,系统就没有资源了。这时的p、Q、R都还需要资源才可运行完,这样,p、Q、R将都进入阻塞状态。所以P申请的这两个资源不能分配。
④同理,接下来R欲申请1个资源也是不安全的分配,故不能分给。
⑤Q申请2个资源时,假定操作系统分给它。Q进程将运行结束,Q释放的资源又可使P运行结束:P运行结束,释放的资源又可使R运行结束。所以这个分配是安全的,故将2个资源分给Q。
(2)不会死锁,因为银行家算法在任何时候均保证至少有一个进程能得到所需的全部资源,这样,得到资源的进程能及时归还资源供其他进程使用。
3.本题是生产者-消费者问题的一个变形，一组生产者A1，A2，…An1和一组消费者B1，B2，…，Bn2共用m个缓冲区，每个缓冲区只要写一次，但需要读n2次。因此，我们可以把这一组缓冲区看成n2组缓冲区，每个发送者需要同时写n2组缓冲区中相应的n2个缓冲区，而每一个接收者只需读它自己对应的那组缓冲区中的对应单元。
在本题中，应设置一个信号量mutex实现诸进程对缓冲区的互斥访问；两个信号量数组empty[n2]和full[n2]描述n2组缓冲区的使用情况。mutex的初值为1，数组empty中元素初值为m，数组full中的元素初值为0。其同步关系描述如下：
int mutex，empty[n2]，full[n2];
int 1;
mutex=1;
for（i=O;i<=n2-1;i++）
{
empty[i]=m;
full[i]=0;
}
main（ ）
{
cobegin
Al（ ）;
A2（ ）;
An1（ ）;
B1（ ）;
B2（ ）;
Bn2（ ）;
Coend
}
send（ ） /*发送消息*/
{
int i;
for （i=O;i<=n2-1; i++）
p（empty[i]）;
p（mutex）;
将消息放入缓冲区;
v（mutex）;
for（i=0;i<=n2-1;i++）
v（full[i]）;
}
receive （i） /*进程Bi接收消息*/
{
p（full[i]）;
p（mutex）;
将消息从缓冲区取出;
v（mutex）;
v（empty[i]）;
}
Ai（ ） /*因发送进程A1，A2，…，An1的程序类似，这里只给出进程Ai的描述.*/
{
while（1）
{
send（ ）;
}
}
Bi（） /*因接收进程B1，B2，…，Bn2的程序类似，这里只给出进程Bi的描述.*/
{
while（1）
{
receive（i）;
}
}
9.2 模拟试题（二）
一.判断改错题(判断下列命题的正确性,并对错误命题说明理由,正确命题不加说明。)（10分）
1.可以将操作系统看作是一个资源分配器，用来控制I/O设备和用户的程序。
2.死锁的形成只与资源分配策略有关,而与并发进程的执行速度无关。
3.在引入线程的操作系统中，线程是资源分配和调度的基本单位。
4.分页存储管理方案易于实现用户使用内存空间的动态扩充。
5.特权指令只能在管态下执行,而不能在算态下执行。
二.单项选择题（10分）
1.在下列语言中属于脱机作业控制语言的是_________。
A.作业控制语言 B.汇编语言 C.会话式程序设计语言 D.解释BASIC
2.操作系统中____________采用了以空间换时间的技术。
A.SPOOLing技术 B.覆盖技术 C.通道技术 D.虚拟存储技术
3.___________是进程调度算法。
A.时间片轮转法 B.先来先服务方法 C.响应比高者优先法 D.均衡调度算法
4.在UNIX文件系统中,为了对盘空间的空闲块进行有效的管理,采用的方法是____。
A.空白文件目录法 B.FAT C.空闲块成组链接法 D.位示图法
5.资源的静态分配法破坏了产生死锁的必要条件的________。
A.互斥控制 B.非剥夺控制 C.逐次请求 D.环路条件
6.在批处理操作系统中,_____反映了作业的运行情况,并且是作业存在的唯一标志。
A.作业状态 B.作业类型 C.作业控制块 D.作业优先级
7.临界区是_____________。
A.一段共享数据区 B.一个缓冲区 C.一段互斥执行的程序段 D.一个互斥资源
8.在请求分页存储管理中,当所访问的页面不在内存时,便产生缺页中断,缺页中断是属于__________。
A.I/O中断 B.程序中断 C.访管中断 D.外中断
9.时钟中断是属于
A.硬件故障中断 B.程序中断 C.输入输出中断 D.外部中断
10.操作系统通过_____________对进程进行管理。
A.进程 B.进程控制块 C.进程启动程序 D.进程控制区三.填空（20分）
1.操作系统提供给用户的接口主要有________、______和_________。
2.为了实现地址变换,在分页系统中设置了页表寄存器,其中存放了_____和________;当进程未执行时,上述信息将存放在________中。
3.在中断驱动方式中,CPU是以_______为单位对I/0 进行干预的;DMA方式时,是以_____为单位进行干预的;I/O通道方式是以_________为单位进行干预的。
4.文件存储空间的分配可采取多种方式,其中,_________方式可使文件顺序访问的效率最高;_____方式则可解决文件存储空间中的碎片问题,但却不支持对文件的随机访问;而UNIX采用的则是__________方式。
5.进程的最基本的特征是______和______在UNIX系统中,可通过系统调用_____来创建进程。
6.使用共享文件进行进程通信的方式被称为_______;而发送进程利用操作系统提供的发送命令,直接将格式化的消息发送给目标进程的通信方式则称为_____________。
7.在用信号量实现对临界资源的互斥访问时,若信号量的初值为2,当前值为 -1,表示有_________个进程等待使用该资源。
8.引入进程的主要目的是_________,进程存在的惟一标志是_______。
四.简答题（30分）
1.什么是多道程序技术?在操作系统中引入该技术,带来了哪些好处?
2.虚拟存储器具有哪些基本特征?实现虚拟存储器的几个关键技术是什么?
3.一个比较完善的文件系统应该具有哪些功能?
4.RAID是通过什么方法来提高磁盘的I/O速度和可靠性的?
5.何谓死锁?为什么将所有资源按类型赋予不同的序号,并规定所有的进程按资源号递增的顺序申请资源后,系统便不会产生死锁?
6.试说明访管指令、特权指令和系统功能调用之间的区别和联系。
五,综合题(30分)
1.计算进程PC和打印进程P01、P02共享一个单缓冲区〉计算进程负责计算,并把计算结果放入单缓冲中:打印进程P01、P02则负责从单缓冲中取出计算结果进行打印,而且对每一个计算结果,P01和P02都需分别打印一次。请用记录型信号量描述上述进程间的同步关系。
2.假设磁盘有200个磁道,磁盘请求队列中是一些随机请求,它们按照到达的次序分别处于98、183、37、122、14、124、65、67号磁道上,当前磁头在53号磁道上,并向磁道号减小的方向上移动。请给出按FCFS、SSTF、SCAN及CSCAN算法进行磁盘调度时满足请求的次序,并计算出它们的平均寻道长度。
3.假设某多道程序设计系统中有供用户使用的内存100K,打印机1台。系统采用可变分区方式管理内存:对打印机采用静态分配,并假设输入输出操作的时间忽略不计;采用最短剩余时间优先的进程调度算法,进程剩余执行时间相同时采用先来先服务算法;进程调度时机选择在执行进程结束时或有新进程到达时。现有一进程序列如下:
进程号
进程到达时间
要求执行时间
要求主存量
申请打印机数(台)
1
0
8
15K
1
2
4
4
30K
1
3
10
1
60K
0
4
11
20
20K
1
5
16
14
10K
1
假设系统优先分配内存的低地址区域,且不许移动己在主存中的进程,请:
(1)给出进程调度算法选中进程的次序,并说明理由。
(2)全部进程执行结束所用的时间是多少?
模拟试题（二）答案一.判断题改错题
1.对
2.错,原因:与进程执行速度有关。
3.错，线程是调度的基本单位，进程是资源分配的基本单位
4.错,原因:分段存储管理易于实现用户使用内存空间的动态扩充。
5.对
二.单项选择题
1.A 2.D 3.A 4.C 5.C 6.C 7.C 8.B 9.D 10.B
三.填空
1.命令接口 图形接口 程序接口。
2.页表长度 页表在内存中的起始地址 该进程的进程控制块。
3.字节 数据块 一组数据块。
4.连续分配 隐式链接分配 混合索引分配。
5.动态性 并发性 fork
6.管道通信 直接通信。
7.1
8.使程序能够正确地并发执行 进程控制块PCB。
四,简答题
1.多道程序技术是指在内存中同时存放若干个作业,并使西IT共享系统的资源,同时运行的技术。
在操作系统中引入多道程序技术带来了以下好处:
(1)提高CPU的利用率。当内存中仅放一道程序时,每逢该程序运行中发出I/O请求后,CPU空闲,必须在其I/0完成后才能继续执行:尤其是I/O设备的低速性,更使CPU的利用率显著降低。在引入多道程序设计技术后,由于可同时把若干道程序装入内存,并可使它们交替地执行,这样,当正在运行的程序因I/O而暂停执行时,系统可调度另一道程序执行,从而可保持CPU处于忙状态,使CPU的利用率提高。
(2)可提高内存和UO设备的利用率。为了能运行较大的作业,通常内存都具有较大的容量,但由于80%以上的作业都属于中、小型作业,因此在单道程序的环境下也必定造成内存的浪费。类似地,系统中所配置的多种类型的I/0设备,在单道程序环境下,也不能充分利用。如果允许在内存中装入多道程序,并允许它们并发执行,则无疑会有如提高内存和I/0设备的利用率。
(3)增加系统吞吐量。在保持CPU、I/0设备不断忙碌的同时写也必然会大幅度地提高系统的吞吐量,从而降低作业加工所需费用。
2.虚拟存储器的基本特征有:
(1)多次性：作业只要部分装入内存便可后动执行;其余部分可待需要时再调入内存,即一个作业将分成多次装入内存。
(2)对换性：在进程运行期间,允许将那些暂不使用的程序和数据从内存魄至外存的对换区(换出),待以后需要时再将它们从外存调入内存(换入)。
(3)离散性：实现虚拟存储器必须采用离散的分配技术,而连续的分配技术无法实现虚拟存储器的功能。
(4)虚拟性：虚拟存储器只是在逻辑上扩充内存容量,而实际的内存容量并没有真正扩大。
实现虚拟存储器的关键技术有以下两个:
①请求调页(段)技术：这是指及时将进程所要访问的、不在内存中的页(段)调入内存。
该功能是由硬件(缺页(段)中断机构)发现缺页(段)和软件(将所需页(段)调入内存)配合实现的。
②置换页(段)技术：当内存中已无足够空间用来装入即将调入的页(段)时,为了保证进程能继续运行,系统必须换出内存中的部分页(段),以腾出足够的空间,将所嚣的页(段)调入内存。具体的置换操作并不复杂,其关键是应将哪些页(段)换出,即采取什么置换算法。
3.一个比较完善的文件系统应该具备以下功能:
(1)文件存储空间的管理：通过文件存储空间的管理,使文件"各得其所",并且尽量提高文件存储空间的利用率。
(2)目录管理：通过目录管理,实现对文件的按名存取,提高对文件的检索速度,解决文件的命名冲突问题(允许文件重名),并实现多个文件的共享。
(3)文件的读写管理：通过对文件的读写管理,能快速地从磁盘上读出文件中的数据,或快速地将数据写到磁盘用。
(4)文件的安全性管理：采用一系列措施〈如多级文件保护措施)对系统中的文件进行保护,以防文件被盗窃、修改和破坏。
(5)提供用户接口：向用户提供-个统二的、使用方便的接口,使用户可通过该接口方便地取得文件系统的服务(如文件存取服务,创建文件、删除文件、修改文件等文件管理服务)。
4.RAID利用一台磁盘阵列控制器来统一管理和控制一组(儿台到儿十台〉磁盘驱动器,用户数据和系统数据可分布在阵列的所有磁盘中,而阵列中的所有磁盘驱动器可并行交叉地进行数据传输,因此它可大大地提高数据传输的速度。
RAID方案可分成RAID0-RAID7这几级，除了RAID0外,其他各级都采用了容错技术。如RAID1采用了磁盘镜像功能,阵列中的每个磁盘都有一个镜像盘;RAID3则专门使用了一台奇偶校验盘,其中每气位用来存放根据其他磁盘中同一位置的数据位计算出来的奇偶校验码,从而使得某个磁盘发生故障时,3可通过其余设备重新构造数据:RAIP5将奇偶校验码以螺旋方式散布到各个数据盘中;RAID6中采用了两种不同的校验算法计算校验码,并将它们保存在不同磁盘中,因此RAID可显著地提高磁盘的可靠性。
5.所谓死锁,是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局,若无外力作用,这些进程都将无法再向前推进。
此时系统不会发生死锁的原因是死锁产生的必要条件之一循环等待条件不可能成立。因为多个进程之间只可能存在占据较低序号资源的进程等待占据较高序号资源的进程释放资源的情况,但不可能存在反向的等待,因此,它们之间绝对不会形成循环等待链。
6.访管指令是一类机器指令,执行访管指令可以引起访管中断。访管指令不是特权指令,它可以在算态下执行,也可以在管态下执行；特权指令也是一类机器指令,特权指令只能在管态下执行；系统调用不是机器指令,每个系统调用命令相当于一个函数,该函数实现操作系统提供的一种子功能。用户编程时也可以使用这些系统调用命令。
在系统调用命令中,总是包含一条访管指令,当系统调用执行到访管指令时,就引起访管中断。在进入中断处理程序后便由算态进入管态,在管态下,可以执行特权指令以完成操作系统提供的功能。当中断处理程序结束后又从管态返回到算态。
当用户程序想要操作系统提供服务时,就可在用户程序中使用系统调用命令,它是操作系统与用户的编程接口。
五,综合题
1.为了实现计算进程和打印进程之间的同步,并使单缓冲中的每个计算结果都被两个打印进程分别打印一次,可设置四个信号量:full1表示缓冲中是否有可供PO1打印的计算结果,full2表示缓冲中是否有可给P02打印的计算结果:emptyl、empty2则表示计算结果是否已被P01、P02取走,只有当一个结果被两个打印进程都取走后,缓冲区才变空,计算进程才可将下一个计算结果放入单缓冲。相应的同步算法可描述如下:
Var empty1,empty2,full1，full2:semaphore:=1,10,0;
begin
parbegin
PC,begin
repeat
compute next number;
P(empty1);
P(empty2);
add the number to buffer;
V(full1);
V(full2);
Until false;
end
P01:begin
repeat
P(full1);
take from buffer;
V(empty1);
print last number;
until false;
end
P02:begin
repeat
P(full2);
take from buffer;
V(empty2);
print last number;
until false;
end
parend
end
2.磁盘调度的次序以及它们的平均寻道长度如下表所示。
表磁盘调度的次序以及平均寻道时间
FCFS
SSTF
SCAN
CSCAN
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
98
45
65
12
37
16
37
16
183
85
67
2
14
23
14
23
37
146
37
30
65
51
183
169
122
85
14
23
67
2
124
59
14
108
98
84
98
31
122
2
124
110
122
24
122
24
98
24
65
59
124
2
124
2
67
31
67
2
183
59
183
59
65
2
平均寻道长度80
平均寻道长度约5
平均寻道长度26
平均寻道长度4075
3.(1)进程调度情况如下：
时刻0:Pl到达。由于系统中只有一个就绪进程P1,故选中Pl投入执行。
时刻4:P2到达。P1已执行4个时间片,而已因申请打印机而阻塞,系统中具备执行条件的仍只有P1,故仍然选中Pl投入执行。
时刻8:Pl结束。P2将得到Pl释放的打印机,从阻塞变为就绪,且它是系统中惟一的进程,故选中P2投入执行。
时刻10:P3到达。P2已执行2个时间片,而P3则因申请内存而阻塞,故仍选中P2投入执行。
时刻11:P4到达。P2己执行3个时间片,P3仍阻塞,P4则因申请打印机而阻塞,故仍将选中P2投入执行。
时刻12:P2结束。P2由于终止而释放内存和打印机,但P3所申请的内存空间仍得不到满足,而P4则将得到打印机转为就绪状态,故将选中巳投入执行。
时刻16:P5到达。P3仍阻塞,P4己执行4个时间片,R则因申请打印机而阻塞,故仍选中P4投入执行。
时刻32:P4结束。P4由于终止丽释放内存和打印机,P3将获得足够的内存转为就绪状态,P5获得打印机转为就绪,但因P3要求执行的时间为1,短于民的执行时间14,故将选中P3投入执行。
时刻33:P3结束。R是系统中惟一就绪的进程,故将选中P5投入执行,i并在时刻47,所有进程执行完毕。
从以上分析可看出,选中进程的顺序为Pl、P2、P4、P3、P5。
(2)时刻47,所有的进程执行完毕。
9.3模拟试题（三）
一.判断改错题(判断下列命题的正确性,并对错误命题说明理由,正确命题不加说明。)（10分）
1.进程A、B共享变量x,需要互斥执行；进程B、C共享变量y,B、C也需要互斥执行,因此,进程A、C必须互斥执行。
2.为了提高系统资源的利用率,在作业调度的优先级算法中应该规定,计算型作业的优先级较高,I/O型作业的优先级较低。
3.I/0交通管理程序的主要功能是管理主存控制器和通道。
4.采用资源静态分配法可以预防死锁的发生。
5.移臂调度的目标是使磁盘旋转周数最小。
二.单项选择题（10分）
1.从资源分配角度看,外设可分为若干种,其中不包括_________。
A.虚拟设备 B.物理设备 C.独占设备 D.共享设备
2.进程队列的组织通常采用________。
A.线性表法 B.位示图法 C.SMT法 D.进程的家族关系
3.在可变式分配方案中,最佳适应算法是将空白区在空白区表中_______按次序排列。
A.地址递增 B.地址递减 C.容量递增 D.容量递减
4.如果有三个进程共享同一互斥段,而且每次最多允许两个进程进入该互斥段,则信号量的初值应设置为
A.3 B.1 C.2 D.0
5.在UNIX中,文件的逻辑结构是__________。
A.记录式结构 B.无结构流式结构 C.串联文件结构 D.树型文件结构
6.在UNIX SystemV操作系统中,存储管理采用___________方案。
A.段式管理 B.请求分页管理 C.可变式分区管理 D.固定式分区管理
7.空白文件目录法用于______________。
A.主存空间的管理 B.文件存储空间的管理
C.虚存空间的管理 D.外设的分配与回收
8.UNIX文件的目录结构采用
A.简单目录 B.二级目录 C.树形目录 D.带交叉勾连的树形目录
9.虚存是________。
A.容量扩大了的内存 B.提高运算速度的设各
C.实际不存在的存储器 D.进程的地址空间及其内存扩大方法
10.在多道批处理系统中,用户的作业是由____组成的。
A.程序 B.程序、数据
C.程序、作业说明书 D.程序、数据、作业说明书三.填空（20分）
1.把一个能被多个用户同时调用的程序称为__________程序。
2.当有多个进程等待分配处理机时,系统按一种规定的策略从多个处于_______状态的进程中选择一个进程,让它占有处理机,被选中的进程就进入了_______状态。
3.采用批处理控制方式的系统,用户提交作业前必须使用_____________编写______，以指出作业加工的步骤。
4.一个作业的运行时间假设为1个小时,它在系统中等待了3个小时,那么该作业的周转时间为______________,而响应比为______________。
5.在多道批处理系统中,通常采用以下两种作业调度算法:____________、________。
6.文件的逻辑结构通常采用两种形式:一是_______文件,二是________文件。
7.在操作系统的发展过程中,_________和__________的出现,标志着操作系统的正式形成。
8.在请求分页系统中,反复进行入页和出页的现象称为____________。
9._______________再定位是在程序执行期间,在每次存储之前进行的。
10.多道程序设计的特点是________、_____________、________。
11.I/O设备的分配,通常采用的两种算法是:_________、___________。
四,简答题（30分）
1.对临界区管理的要求是什么?
2.在UNIX操作系统的进程控制块中,哪些部分是长驻内存的?其优点是什么?
3.何谓纯代码?它的主要用途是什么?
4.段式存储器管理和页式存储管理的区别是什么?
5.文件系统的基本功能是什么?
6.简述UNIX操作系统中进程映像的组成。
五,综合题(30分)
1.在一个分页存储管理系统中,页面大小为4阻,系统中的地址寄存器占24位,假定页表如下:
页号
块号
0
3
1
4
2
9
3
7
现假定一逻辑地址,页号为3,页内地址为20,试设计相应的物理地址,并画出图来说明地址变换过程。
2.假定磁盘的存取臂现在正处于M柱面上,有如下四个请求者等待访问磁盘,试写出最省时的响应顺序,并计算存取臂移动的总量:
请求者
柱面号
磁道号
块号
1
9
6
3
2
7
5
6
3
20
20
6
4
15
15
2
3.有一只笼子,每次只能放一只动物,猎手向笼中放猴子,农民向笼中放猪,动物园等买笼中的猴子,饭店等买笼中的猪,试用P、V操作写出它们能同步执行的程序。
模拟试题（三）答案一.判断改错题
1.错,原因:不传递。
2.错,原因:I/O型作业的优先级高。
3.错,原因:I/O交通管理程序的主要功能是管理设备、控制器和通道。
4.对
5.错,原因:移臂调度的目标是使磁盘寻道时间最短。
二.单项选择题
1.B 2.A 3.C 4.C 5.B 6.B 7.B 8.D 9.D 10.D
三.填空
1.可再入式
2.就绪 运行
3.作业控制语言JCL 作业说明书
4,4小时 4
5.优先级调度算法 均衡调度算法
6.有结构的记录式 无结构的流式
7.多道程序设计 分时系统
8.系统抖动
9.动态地址
10.多道 宏观上并行 微观上串行
11.先请求先服务 优先级高者优先四,简答题
1.对临界区管理的要求是:
(1)当有若干个进程要求进入它们的临界区时,应在有限的时间内使一个进程进入临界区,进程之间不应相互等待而使谁都不能进入临界区。
(2)每次只允许一个进程进入临界区内。
(3)进程在临界区内逗留应在有限的时间范围内。
2.UNIX操作系统的进程控制块包括两部分:一部分是进程基本控制块(PROC结构),它存放着进程的一些基本控制信息:另一部分称为进程扩充控制块(USER结构),主要存放进程不在处理机上运行时,系统就不访问的信息。
PROC结构中存放的是系统经常使用和更新的信息,需要快速访问,所以将其常驻内存。如果把进程的所有信息都放在内存中,将造成很大的内存开销。所以,在UNIX中将USER结构存放在盘交换区中。当某个进程正在CPU执行时,其PROC和USER结构均驻留在内存中,这就提高了访问进程的速度。当CPIJ切换到其他进程执行时,把该进程的USER结构切换到盘交换区中,以便给其他进程较大的内存空间。
3.纯代码是能够被多个进程共享的程序段,代码不因程序的执行而改变,又称为重入码。纯代码的主要作用就是可被多个程序共享。并不是所有的程序段都是可被多个进程共享的,非可重入码被多个进程共享时可能出现错误。
4.分页和分段都采用离散分配方式,它们的区别是:
(1)页式管理中源程序进行编译连接时是将主程序、子程序、数据区等按照线性空间的一维地址顺序排列起来。段式管理则是将程序按照内容或过程(函数)关系分成段,每段拥有自己的名字。一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维线性虚拟空间,也就是一个二维虚拟存储器。
(2)同动态页式管理一样,段式管理也提供了内外存统一管理的虚存实现技术。与页式管理不同的是:段式虚存每次交换的是一段有意义的信息,而不是像页式虚存管理那样只交换固定大小的页,从而需要多次的缺页中断才能把所需要的信息完整地调入内存。
(3)在段式管理中,段长可根据需要动态地增长。这对那些需要不断增加或改变新数据或子程序的段来说,将是非常有好处的。
(4)段式管理便于对具有完整逻辑功能的信息段进行共享。
(5阶段式管理便于进行动态链接,而页式管理进行动态链接的过程比较复杂。
5.文件系统是操作系统中与管理文件有关的软件和数据。
文件系统的功能是为用户建立、撤销、读写、修改和复制文件,以完成对文件的按名存取和进行存取控制。
6.UNIX操作系统中进程映像包含,PROC结构、user结构、用户校和核心校的内容,以及用户地址空间的共享正文段、数据区、工作区。
(1)UNIX操作系统的进程控制块包括两个部分:一个部分是进程基本控制块(proc结构),它存放着进程的一些基本控制信息:另一个部分称为进程扩充控制块(user结构),主要存放进程不在处理机上运行时,系统就不访问的信息。
(2)共享正文段:进程执行的程序若用可重入码编写则可为若干个进程共享执行,构成共享正文段。
(3)数据区:进程执行程序时用到的数据。
(4)工作区:进程在核心态下运行时的工作区为核心钱:在用户态下运行的工作区为用户栈。
五,综合题
1.地址变换过程如下图所示。
页表地址寄存器
逻辑地址
3
20
页号
块号
0
3
1
4
2
9
3
7
7
20
物理地址=a +7×1024+20
=a +7188(a为起始地址)
2.响应顺序:2、1、4、3
移臂总量:(8-7)+(9一7)+(15-9)+(20-15)=14
3.这个问题实际上可看作是两个生产者和两个消费者共享了一个仅能存放一件产品的缓冲器。生产者各自生产不同的产品，消费者各自取自己需要的产品。利用P、V操作编程为：
猎手进程 农民进程 动物园进程 饭店进程
P（S） P（S） P（S1） P（S2）
放入虎 放入猪 买老虎 买猪
V（S1） V（S2） V（S） V（S）
信号量初值：S=1，S1=0，S2=0。
也可以将这四个进程用程序表示为：
begin
S,S1,S2:semaphore;
S=1,S1=O,S2=O;
parbegin
process hunter
begin
L1:have a tiger;
P（S）;
put a tiger;
V（S1）;
go to L1
end ;
process peasant
begin
L2:have a tiger;
P（S）;
put a pig;
V（S2）;
go to L2
end;
process hotel
begin
L3:P（S1）;
get a pig;
V（S）;
eat a pig;
go to L3
end ;
process zoo
begin
L4:P（S2）;
get a tiger;
V（S）;
eat a tiger;
goto L4;
end;
parend
end
9.4 模拟试题（四）
一.判断改错题(判断下列命题的正确性,并对错误命题说明理由,正确命题不加说明。)（10分）
1.LRU页面调度算法总是选择在主存驻留时间最长的页面被淘汰。
2.磁盘是共享设备,所以每一时刻可有若干个进程同时与它交换信息。
3.分时系统中,时间片设置得越小,则平均响应时间越短。
4.多个进程可以对应于同一个程序,且一个进程也可能会执行多个程序。
5.设备独立性是指系统具有使用不同设备的能力。
二.单项选择题（10分）
1.UNIX文件系统中的巨型文件中,最大的逻辑块号码是___________。
A.7*256+256*256-1 B.7*256 C.256 D.8
2.位示图用于__________。
A.页面置换 B.磁盘空间管理 C.文件目录查找 D.磁盘驱动调度
3.在一个可变式分区管理中,最差适应算法应将空闲区按_______的次序排列。
A.地址递增 B.地址递减 C.容量递增 D.容量递减
4.设有两个进程共享3个同类资源,为使系统不死锁,每个进程最多可以申请___个资源。
A.O B.1 C.2 D.3
5.进程从运行状态到等待状态可能是由于_______。
A.运行进程执行了P操作 B.进程调度程序的调度
C.现运行进程时间片用完 D.现运行进程执行了V操作
6.作业调度中的先来先服务算法是以_______为出发点考虑的。
A.作业执行时间 B.作业的周转时间
C.作业等待时间 D.等待时间加运行时间
7.一个作业一般可以分为几个必须顺序处理的作业步,这些作业步是由的。
A.用户指定 B.操作系统规定 C.装入程序决定 D.程序员指定
8.采用固定分区方式分配主存的最大缺点是_______。
A.不利于存储保护 B.分配算法复杂 C.主存利用率不高 D.零头太多
9.磁盘是共享设备,每一时刻进程在使用磁盘。
A.一个 B.至少一个 C.限定N个 D.由磁盘容量决定
10.采用树形目录结构可以_______
A.缩短查找文件的时间 B.节省存储空间
C.减少文件的传送时间 D.存储更多的文件三.填空（20分）
1.计算机只有处于_________时,才能执行特权指令,否则被认为是非法指令。
2.在多道程序设计系统中,可把因某种原因进入阻塞态进程的_________链接在一起,构成阻塞进程队列。
3.用户编制程序时使用__________地址,处理机访问存储器时使用__________地址。
4.当处理机执行完一条指令后,硬件的_________立即检查有无中断事件发生,若有,则暂停现在运行的进程的执行,调用操作系统的_____________加以处理。
5.把逻辑文件存放在存储介质上,如果组成________或_________,则逻辑记录可以不必存放在连续的存储块中。
6.为了记录设备的分配情况,操作系统应设置一张_____________。
7.采用批处理的控制系统,用户提交作业前必须使用__________编写_______________来指出作业加工的步骤。
8.在进行多种资源分配时,可使用__________算法避免死锁。
9.计算机系统为每一台设备确定一个编号,称为设备的__________。
10.UNIX的管道机制pipe是连接在进程间的_________,称为_____________。
11.在UNIX中,一个进程采用________来创建新进程,创建和被创建的进程间形成父子关系。父子间可以__________执行,子进程继承父进程的_____________,进程终止可以使用_________,而父进程可以使用___________等待其子进程的终止。
四.简答题（30分）
1.什么是请求分页存储管理的缺页中断率?影响缺页中断率的因素有哪些?
2.设备分配中为什么可能出现死锁?
3.对临界资源区的管理和使用的基本要求是什么?
4.简述常用的页面调度算法。
5.什么是记录的成组和分解?
6.什么是UNIX进程的对换空间?怎样管理对换空间?
五,综合题(30分)
1.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SL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?
2.设有五道作业,它们的提交时间和运行时间见下表,试给出在下面两种调度算法下,作业的执行顺序和平均周转时间:
(1)先来先服务调度算法:
(2)短作业优先调度算法。
作业名
提交时间|
需执行时间
J1
10.1时
0.3小时
J2
10.3时
0.5小时
J3
10.5时
0.4小时
J4
10.6时
0.3小时
J5
10.7时
0.2小时
3.在一个请求分页存储管理中,一个程序的页面走向为6,0,1,2,0,3,0,4,2,3,采用LRU页面置换算法,设分配给该程序的存储块数M=3,每调进一个新页就发生一次缺页中断。
(1)试完成下表:
时刻
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
P
6 0 1 2 0 3 0 4 2 3
M=3
F
(2)求:缺页中断次数F=___________________。
缺页率f=_________________。
模拟试题（四）答案一.判断题改错题
1.错,原因:是选择最长时间没有被用的页面被淘汰。
2.错,原因:每一时刻只有一个进程与它交换信息。
3.错，原因：平均响应时间不但与时间片的大小有关，还与其他因素有关。
4.对
5.错，原因：设备独立性，可使应用程序独立于具体的物理设备和独立于设备的类型二.单项选择题
1.A 2.B 3.D 4.C 5.A 6.C 7.B 8.C 9.A 10.A
三.填空（20分）
1.管态
2.PCB
3.符号名(或名地址) 物理
4.中断装置 中断处理程序
5.链接文件 索引文件
6.系统设备表
7.JCL 作业说明书
8.多项银行家
9.绝对编号
10.可共享文件 pipe文件
11.系统调用fork() 并行 proc、user、栈、用户数据区等 系统调用exit()
系统调用wait()
四.简答题
1.缺页中断率=缺页中断次数/访问页面的总次数影响请求分页缺页中断率的因素有,①分配给作业的主存块数；②页面的大小；③程序的局部化程度；④页面调度算法。
2.在多道程序系统中,可使CPU和I/0设备并行工作,使某些进程以命令形式发出I/O 请求后,不进入阻塞状态,仍可以继续运行,需要时还可以发出多个UO请求。仅当进程所请求的设备为另一个进程占用时才进入阻塞状态。这样就可以使进程同时操作多个外部设备。这种多请求方式,导致了设备分配的不安全,因而就可能出现死锁。
3.没有进程在临界区内时,若有进程想进入临界区,可以允许一个进程进入临界区。当已有进程进入临界区时,其他欲进入临界区的进程必须等待。
当一个进程离开临界区时,若发现有进程正在等待进入临界区,则要唤醒这些进程。
4.常用的页面调度算法有:先进先出算法(FIFO)、最近最久未使用算法(LRU)和最近不常用算法(LFU)。
(1)FIFO:总是选择最先进入主存的页面调出。FIFO算法简单,易实现,但奋时缺页中断率较高。
(2)LRU:基于程序的局部性原理,总是选择距现在最长时间内没有被访问的页面先调出。其特点是实现麻烦,系统开销大,缺页中断率低。
(3)LFU:根据一段时间里页面被访问的次数,选择被访问次数少的页面先调出。LFU方法需要为页面增加计时器,算法开销大,确定重新计时周期T的难度大,缺页中断率低。
5.(1)把若干逻辑记录合并成一组,存入一个物理块的工作称为记录的成组。
(2)从一组中把一个逻辑记录分离出来的工作称为记录的分解。
6.UNIX系统在磁盘上开辟了一个足够大的区域,称为对换区,作为内存的逻辑扩充,解决进程之间的内存竞争。系统空间是操作系统程序所占用的内存空间,长驻内存;用户程序所占用的空间称为进程空间,把一个进程换出到对换区是指腾出该进程所占用的进程空间。
UNIX系统对对换空间采用最先适应分配算法进行管理。
对换空间是由一组连续的磁盘块组成的,每个块空间大小相同,对换空间以块为单位进行分配。为了管理对换空间,在内存中设置了一个数组即映射图,其中每一项是一个记录,用来登录空闲的对换空间。该记录有两个域,分别用于登录对换空间的起始地址和该空闲块组的块数。
五,综合题(30分)
1.(1)可能会发生死锁现象。例如,进程P1,P2和P3分别获得资源S3,S1和S2后再继续申请资源时都要等待,这是循环等待。
(2)可有几种答案:
①采用静态分配,由于执行前已获得所需的全部资源,故不会出现占有资源又等待别的资源的现象(或不会出现循环等待资源现象)。
②采用按序分配,不会出现循环等待资源现象。
③采用银行家算法,在分配时,保证了系统处于安全状态。
2,（1）采用先来先服务(FCFS)算法:
作业名
提交时间
需执行时间
开始运行时间
完成时间
J1
10.1小时
0.3小时
10.1小时
10.4小时
J2
10.3小时
0.5小时
10.4小时
10.9小时
J3
10.5小时
0.4小时
10.9小时
11.3小时
J4
10.6小时
0.3小时
11.3小时
11.6小时
J5
10.7小时
0.2小时
11.6小时
11.8小时
J1,J2,13,J4,15
T=[(10.4-101)+(10.9-103)+(113-105)+(11.6-10.6)+(11.8-10.7)]/5
=3.8/5=0.76h
（2）短作业优先调度(SJF)算法:
作业名
提交时间
需执行时间
开始运行时间
完成时间
J1
10.1小时
0.3小时
10.1小时
10.4小时
J2
10.3小时
0.5小时
10.4小时
10.9小时
J3
10.5小时
0.4小时
11.4小时
11.8小时
J4
10.6小时
0.3小时
11.1小时
11.4小时
J5
10.7小时
0.2小时
10.9小时
11.1小时
J1,J2,J5,14,J3
T=[(10.4-101)+(10.9-103)+(11.8-105)+(11.4-10.6)+(11.1一10.7)]/5
=3.4/5=0.68h
3.(1)完成表如下所示：
时刻
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
P
6 0 1 2 0 3 0 4 2 3
M=3
6 0 1 2 0 3 0 4 2 3
6 0 1 2 0 3 0 4 2
6 0 1 2 2 3 0 4
F
1 2 3 4 5 6 7 8
(2)缺页中断次数F=8。
缺页率f=8/10。
