華南理工大學《操作系統(tǒng)》試題一【中文有答案】.doc

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《操作系統(tǒng)》試題一 一、 單項選擇題（20分） 1．在下列性質中，（ ）不是分時系統(tǒng)的特征。 a. 多路性 b. 交互性 c. 獨占性 d. 成批性 2． 分時系統(tǒng)的響應與下列哪一個因素無關。（ ） a. 時間片長短 b. 系統(tǒng)時鐘的頻率 c. 終端用戶數(shù) d. 主存和后援存儲器之間的信息對換量 3． 多進程的系統(tǒng)中，為了保證公共變量的完整性，各進程應互斥進入臨界區(qū)。所謂臨界區(qū)是指（ ）。 a. 一個緩沖區(qū) b. 一段數(shù)據(jù)區(qū) c. 同步機制 d. 一段程序 4．一個進程是（ ）。 a. 由協(xié)處理機執(zhí)行的一個程序 b. 一個獨立的程序+數(shù)據(jù)集 c. PCB結構與程序和數(shù)據(jù)的組合 d. 一個獨立的程序 5．并發(fā)進程之間（ ）。 a. 彼此無關 b. 必須同步 c. 必須互斥 d. 可能需要同步或互斥 6．實現(xiàn)進程之間同步與互斥的通信工具為（ ）。 a. P、V操作 b. 信箱通信 c. 消息緩沖 d. 高級通信 7．最佳適應算法的空白區(qū)是（ ）。 a. 按大小遞減順序排列 b. 按大小遞增順序排列 c. 按地址由小到大排列 d. 按地址由大到小排列 8．存儲管理方案中，（ ）可采用覆蓋技術。 a. 單一連續(xù)區(qū)存儲管理 b. 可變分區(qū)存儲管理 c. 段式存儲管理 d. 段頁式存儲管理 9．作業(yè)在執(zhí)行中發(fā)生了缺頁中斷，經(jīng)系統(tǒng)將該缺頁調(diào)入內(nèi)存后，應繼續(xù)執(zhí)行（ ）。 a. 被中斷的前一條指令 b. 被中斷的指令 c. 被中斷的后一條指令 d. 程序的第一條指令 10．采用（ ）不會產(chǎn)生內(nèi)部碎片。 a. 分頁式存儲管理 b. 分段式存儲管理 c. 固定分區(qū)式存儲管理 d. 段頁式存儲管理 11．聯(lián)想存儲器在計算機系統(tǒng)中是用于（ ）的。 a. 存儲文件信息 b. 與主存交換信息 c. 地址變換 d. 存儲通道程序 12．在可變式分區(qū)分配方案中，將空白區(qū)在空白區(qū)表中按地址遞增次序排列是（ ）。 a. 最佳適應算法 b. 最差適應算法 c. 最先適應算法 d. 最遲適應算法 13．在下列存儲管理方案中，不適應于多道程序設計的是（ ）。 a. 單一連續(xù)區(qū)分配 b. 固定式分區(qū)分配 c. 可變式分區(qū)分配 d. 段頁式存儲管理 14． I/O交通管制程序的主要功能是管理（ ）的狀態(tài)信息。 a. 設備、控制器和通道 b. 主存、控制器和通道 c. CPU、主存和通道 d. 主存、輔存和通道 15． 磁盤設備的I/O控制主要是采?。? ）方式。 a. 位 b. 字節(jié) c. 幀 d. DMA 16． 通道是一種特殊的（ ）。 a. I/O設備 b. I/O控制器 c. 處理機 d. 存儲器 17．在下列文件中，不便于文件增、刪操作的是（ ）。 a. 索引文件 b. 連續(xù)文件 c. Hash文件 d. 串聯(lián)文件 18． 為了允許不同用戶的文件使用相同的文件名，通常采用（ ）的方法。 a. 重名翻譯 b. 多級目錄 c. 文件名到文件物理地址的映射 d. 索引表 19．存放在磁盤上的文件（ ）。 a. 即可隨機訪問又可順序訪問 b. 只能隨機訪問 c. 只能順序訪問 d. 必須通過操作系統(tǒng)訪問 20．文件系統(tǒng)的主要目的是（ ）。 a. 實現(xiàn)對文件的按名存取 b. 實現(xiàn)虛擬存儲 c. 提高外存的讀寫速度 d. 用于存儲系統(tǒng)文件 二、 多項選擇題（20分） 1、設計實時操作系統(tǒng)必須首先考慮系統(tǒng)的（ ）。 A. 效率 B．使用的方便性 C．實時性 D．可移植性 E．可靠性 2、進程具有的特性有（ ）。 A .動態(tài)性 B．共享性 C．并發(fā)性 D．靜態(tài)性 E．獨立性 F．不確定性 3、死鎖的預防措施有（ ）。 A．靜態(tài)資源分配法 B．動態(tài)資源分配法 C．資源順序分配法 D．非剝奪控制法 E．剝奪控制法 4、虛擬存儲器的物質基礎是（ ）。 A．大容量的輔存 B．高速緩存 C．一定容量的主存 D．聯(lián)想存儲器 E．地址變換機構 5、磁盤存儲器是由（ ）組成的。 A．磁盤 B．通道 C．驅動器結構 D．控制器 E．緩沖區(qū) 6、在下列算法中，用于磁盤驅動調(diào)度的算法是（ ）。 A．先來先服務算法 B．掃描算法 C．優(yōu)先級調(diào)度算法 D．電梯調(diào)度算法 E．響應比高優(yōu)先調(diào)度算法 7、文件的物理結構一般有（ ）。 A．連續(xù)結構 B．流式結構 C．記錄式結構 D．串聯(lián)結構 E．索引結構 8、計算機的資源包括（ ）。 A．系統(tǒng)資源 B．硬件資源 C．用戶資源 D．軟件資源 E．應用資源 9、下面（ ）算法與作業(yè)的執(zhí)行時間有關。 A．優(yōu)先級調(diào)度 B．時間片輪轉 C．短作業(yè)優(yōu)先 D．響應比高者優(yōu)先 E．先來先服務 10、進程的三種基本狀態(tài)是（ ）。 A. 就緒 B．運行 C．阻塞 D．提交 E．撤銷 三、 名詞解釋（10分） ⑴ 操作系統(tǒng) 答：操作系統(tǒng)是運行在計算機硬件系統(tǒng)上的最基本的系統(tǒng)軟件。它控制和管理著所有的系統(tǒng) 硬件（CPU、主存、各種硬件部件和外部設備等），也控制和管理著所有的系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)程序和用戶進程等），操作系統(tǒng)為計算機用戶提供了一種良好的操作環(huán)境，也為其他各種應用系統(tǒng)提供了最基本的支撐環(huán)境。 ⑵ 脫機輸入輸出方式 答：為了解決低速輸入/輸出設備和CPU速度不匹配的問題，可將用戶程序和數(shù)據(jù)在外圍機的控制下，預先從低速輸入設備輸入到磁帶上，當CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時，再直接從磁帶機高速輸入到內(nèi)存；或當程序運行完畢后CPU需要輸出時，先高速地把結果輸出到磁帶上，然后在外圍機地控制下，再把磁帶上的計算結果由輸出設備輸出。這種輸入/輸出方式稱為脫機輸入輸出方式。 采用這種方式大大加快了程序的輸入/輸出過程，提高了效率。 ⑶ 進程 答：進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上運行的過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位。 ⑷ 死鎖 答：當多個進程因競爭資源而造成的一種僵局，在無外力作用下，這些進程將永遠不能繼續(xù)向前推進，我們稱這種現(xiàn)象為死鎖。 ⑸ 設備獨立性 答：設備獨立性是指用戶在編制程序時所使用的設備與實際使用的設備無關，即引入了邏輯設備和物理設備的概念。在用戶程序中對I/O設備的請求采用邏輯設備名，而系統(tǒng)在實際執(zhí)行時，則是通過邏輯設備表將設備名映射為物理設備名。 四、 簡答題（20分） 1. 什么是多道程序設計？為何要引入多道程序設計？ 答: 多道程序設計是指同時把多個作業(yè)（程序）放入內(nèi)存并允許它們交替執(zhí)行和共享系統(tǒng)中的各類資源；當一道程序因某種原因（如I/O請求）而暫停執(zhí)行時，CPU立即轉去執(zhí)行另一道程序。操作系統(tǒng)在引入多道程序設計技術后，使得系統(tǒng)具有了多道、宏觀上并行、微觀上串行的特點。 引入多道程序設計是為了減少CPU時間的浪費，增加系統(tǒng)吞吐量，提高系統(tǒng)效率。 2. 操作系統(tǒng)的設計目標有哪些？操作系統(tǒng)的特性是什么？ 答：目標――（1）提供一個計算機用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口，使計算機系統(tǒng)更易使用；（2）有效控制和管理計算機系統(tǒng)中的各種硬件和軟件資源，使之得到更有效的利用；（3）合理地組織計算機系統(tǒng)地工作流程，以改善系統(tǒng)性能。 特性――（1）并發(fā)性 兩個或兩個以上事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。（2）共享性 指系統(tǒng)中地硬件和軟件資源不再為某個程序所獨占，而是提供多個用戶共同使用。 (3) 虛擬性 指把一個物力上的實體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應物，前者是實際存在的，后者是虛的，只是給用戶的一種感覺。（4） 不確定性 有兩種含義:一是 程序執(zhí)行結果是不確定的 二是 多道程序環(huán)境下程序的執(zhí)行是以異步方式進行的，即程序的執(zhí)行時間和多道程序的執(zhí)行順序是不確定的。 3. 何謂線程？試述虛擬處理機的概念。 答：線程是比進程更小的能夠獨立運行的基本單位。它的引入有效地提高了系統(tǒng)內(nèi)程序并發(fā)執(zhí)行的的程度，也進一步提高了系統(tǒng)的吞吐量。 虛擬處理機，是采用多道程序設計技術，使得計算機可以同時處理多個作業(yè)，使用戶感覺到每一個作業(yè)在一個獨立的CPU上運行，這個CPU是模擬出來的，稱之為虛擬處理機。 4. 何謂臨界區(qū)？給出臨界區(qū)的使用準則。 答:進程在并發(fā)執(zhí)行中可以共享系統(tǒng)中的資源，但對臨界資源的訪問必須互斥進行。我們把一個進程訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)。臨界區(qū)使用準則如下： (1) 空閑讓進――無進程處于臨界區(qū)時，若由進程要求進入臨界區(qū)應立即允許進入。 (2)忙則等待――當已有進程進入臨界區(qū)時，其他試圖進入各自臨界區(qū)的進程必須等待，以保證 諸進程互斥地進入臨界區(qū)。 (3)有限等待――有若干進程要求進入臨界區(qū)時，應咱有限時間內(nèi)使一進程進入臨界區(qū)，即它們不應相互等待而誰都不進入臨界區(qū)。 (4)讓權等待――對于等待進入臨界區(qū)地進程必須釋放其占有地CPU。 5．何謂虛擬存儲器？有何特征？ 答：基于程序局部性原理，一個作業(yè)在運行之前沒有必要全部裝入內(nèi)存，而僅將當前要運行地那部分頁面或段先裝入內(nèi)存就可以啟動運行，其余部分則存放在外存。當所訪問地信息不在內(nèi)存時，再由系統(tǒng)將所需要地那部分內(nèi)容調(diào)入內(nèi)存。從效果上看，計算機系統(tǒng)好像為用戶提供了一個比實際內(nèi)存大得多地存儲器。這個存儲器稱為虛擬存儲器。特點有四個 離散性：在內(nèi)存分配時采用離散分配方式。 多次性：一個作業(yè)運行時分成多次裝入內(nèi)存。 對換性：作業(yè)在運行時可以將需要的內(nèi)容調(diào)入內(nèi)存，也可以將內(nèi)存中暫時不需要的程序或數(shù)據(jù)調(diào)至外存。 虛擬性：從邏輯上擴充了內(nèi)存容量，使用戶感覺到的存儲容量遠遠大于實際的內(nèi)存容量。 五、 綜合題（30分） 1． 測量控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集任務把所采集的數(shù)據(jù)送入一個單緩沖區(qū)；計算任務從該單緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)進行計算。試寫出利用信號量機制實現(xiàn)兩者共享單緩沖區(qū)的同步算法。 解： 在本題中，應設置兩個信號量SE,SF, 信號量 SF表示緩沖區(qū)中是否有可供打印的計算結果，其初值為0；信號量SE用于表示緩沖區(qū)有無空位置存放新的信息，其初值為1。 本題的同步描述如下： int Se=1; int Sf=0; main () { cobegin get ( ); compute ( ); cdend } get ( ) { while (采集工作未完成) {采集一個數(shù)據(jù)； P（Se）; 將數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)中； V (Sf ); } } compute ( ) { while (計算工作未完成) { P (Sf ) 從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)； V(Se ) 進行數(shù)據(jù)計算； } } 2. 假定磁盤塊的大小為1k，對于540M的硬盤，其文件分配表FAT需要占用多少存儲空間？當硬盤容量為1.2G時，F(xiàn)AT需要占用多少空間？ 解： 由題目條件可知，硬盤大小為540M，磁盤塊大小為1K,所以硬盤共有盤塊： 540M / 1K=540 K (個) 又 512K< 540K < 1024K 故 540K 個盤塊號要用20位二進制表示，即文件分配表的每一個表目為2.5個自 節(jié)。FAT要占用的存儲空間總數(shù)為： 2.5540K=1350K 當硬盤大小為1.2G, 硬盤共有盤塊 1.2G/ 1K = 1.2M（個） 又 1M< 1.2M <2M 故 1.2M 個盤塊號要用31位二進制表示，為方便文件分配表的存取，每一個表目用32位二進制表示，即文件分配表的每個表目大小為4 個字節(jié)。 FAT 占用的存儲空間總數(shù)為：41.2M=4.8M 3. 在一個分頁存儲系統(tǒng)中，頁面大小為4kB，系統(tǒng)中的地址寄存器占24位，給定頁表如下所示，現(xiàn)給定一邏輯地址，頁號為3，頁內(nèi)地址為100，試計算相應的物理地址，并畫圖說明地址變換過程。（本題數(shù)值采用10進制） 頁表 頁號 塊號 0 3 1 4 2 9 3 7 … … 解：相應的物理地址為：40967＋100＝28772 地址變換過程如下圖： 控制寄存器 23 12 11 0 3 100 頁表長度 頁表地址 有效地址 頁表 頁號 塊號 0 3 1 4 2 7 100 9 3 7 試題一答案 一、單項選擇題（20分） 1．（d） 2．（b） 3．（d） 4．（c） 5．（d） 6．（a） 7．（b） 8．（a） 9．（b） 10．（b） 11．（c） 12．（c） 13．（a） 14．（a） 15．（d） 16．（c） 17．（b） 18.（b） 19．（a） 20．（a）。 二、多項選擇題（20分） 1、（C E ）。 2、（ACE ）。 3、（ACE）。 4、（ACE）。 5、（ACD） 6、（ABD）。 7、（ADE）。 8、（ BD ）。 9、（cd） 10、（ABC）。 三、名詞解釋（10分） 1、 操作系統(tǒng) 答：操作系統(tǒng)是運行在計算機硬件系統(tǒng)上的最基本的系統(tǒng)軟件。它控制和管理著所有的系統(tǒng)硬件（CPU、主存、各種硬件部件和外部設備等），也控制和管理著所有的系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)程序和用戶進程等），操作系統(tǒng)為計算機用戶提供了一種良好的操作環(huán)境，也為其他各種應用系統(tǒng)提供了最基本的支撐環(huán)境。 2、 脫機輸入輸出方式 答：為了解決低速輸入/輸出設備和CPU速度不匹配的問題，可將用戶程序和數(shù)據(jù)在外圍機的控制下，預先從低速輸入設備輸入到磁帶上，當CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時，再直接從磁帶機高速輸入到內(nèi)存；或當程序運行完畢后CPU需要輸出時，先高速地把結果輸出到磁帶上，然后在外圍機地控制下，再把磁帶上的計算結果由輸出設備輸出。這種輸入/輸出方式稱為脫機輸入輸出方式。 采用這種方式大大加快了程序的輸入/輸出過程，提高了效率。 3、 進程 答：進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上運行的過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位。 4、 死鎖 答：當多個進程因競爭資源而造成的一種僵局，在無外力作用下，這些進程將永遠不能繼續(xù)向前推進，我們稱這種現(xiàn)象為死鎖。 5、 設備獨立性 答：設備獨立性是指用戶在編制程序時所使用的設備與實際使用的設備無關，即引入了邏輯設備和物理設備的概念。在用戶程序中對I/O設備的請求采用邏輯設備名，而系統(tǒng)在實際執(zhí)行時，則是通過邏輯設備表將設備名映射為物理設備名。 四、簡答題（20分） 1.什么是多道程序設計？為何要引入多道程序設計？ 答: 多道程序設計是指同時把多個作業(yè)（程序）放入內(nèi)存并允許它們交替執(zhí)行和共享系統(tǒng)中的各類資源；當一道程序因某種原因（如I/O請求）而暫停執(zhí)行時，CPU立即轉去執(zhí)行另一道程序。操作系統(tǒng)在引入多道程序設計技術后，使得系統(tǒng)具有了多道、宏觀上并行、微觀上串行的特點。 引入多道程序設計是為了減少CPU時間的浪費，增加系統(tǒng)吞吐量，提高系統(tǒng)效率。 2.操作系統(tǒng)的設計目標有哪些？操作系統(tǒng)的特性是什么？ 答：目標――（1）提供一個計算機用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口，使計算機系統(tǒng)更易使用；（2）有效控制和管理計算機系統(tǒng)中的各種硬件和軟件資源，使之得到更有效的利用；（3）合理地組織計算機系統(tǒng)地工作流程，以改善系統(tǒng)性能。 特性――（1）并發(fā)性 兩個或兩個以上事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。（2）共享性 指系統(tǒng)中地硬件和軟件資源不再為某個程序所獨占，而是提供多個用戶共同使用。 (3) 虛擬性 指把一個物力上的實體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應物，前者是實際存在的，后者是虛的，只是給用戶的一種感覺。（4） 不確定性 有兩種含義:一是 程序執(zhí)行結果是不確定的 二是 多道程序環(huán)境下程序的執(zhí)行是以異步方式進行的，即程序的執(zhí)行時間和多道程序的執(zhí)行順序是不確定的。 1. 何謂線程？試述虛擬處理機的概念。 答：線程是比進程更小的能夠獨立運行的基本單位。它的引入有效地提高了系統(tǒng)內(nèi)程序并發(fā)執(zhí)行的的程度，也進一步提高了系統(tǒng)的吞吐量。 虛擬處理機，是采用多道程序設計技術，使得計算機可以同時處理多個作業(yè)，使用戶感覺到每一個作業(yè)在一個獨立的CPU上運行，這個CPU是模擬出來的，稱之為虛擬處理機。 2. 何謂臨界區(qū)？給出臨界區(qū)的使用準則。 答:進程在并發(fā)執(zhí)行中可以共享系統(tǒng)中的資源，但對臨界資源的訪問必須互斥進行。我們把一個進程訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)。臨界區(qū)使用準則如下： （1） 空閑讓進――無進程處于臨界區(qū)時，若由進程要求進入臨界區(qū)應立即允許進入。 （2） 忙則等待――當已有進程進入臨界區(qū)時，其他試圖進入各自臨界區(qū)的進程必須等待，以保證諸進程互斥地進入臨界區(qū)。 （3） 有限等待――有若干進程要求進入臨界區(qū)時，應咱有限時間內(nèi)使一進程進入臨界區(qū)，即它們不應相互等待而誰都不進入臨界區(qū)。 （4） 讓權等待――對于等待進入臨界區(qū)地進程必須釋放其占有地CPU。 5．何謂虛擬存儲器？有何特征？ 答：基于程序局部性原理，一個作業(yè)在運行之前沒有必要全部裝入內(nèi)存，而僅將當前要運行地那部分頁面或段先裝入內(nèi)存就可以啟動運行，其余部分則存放在外存。當所訪問地信息不在內(nèi)存時，再由系統(tǒng)將所需要地那部分內(nèi)容調(diào)入內(nèi)存。從效果上看，計算機系統(tǒng)好像為用戶提供了一個比實際內(nèi)存大得多地存儲器。這個存儲器稱為虛擬存儲器。特點有四個 離散性：在內(nèi)存分配時采用離散分配方式。 多次性：一個作業(yè)運行時分成多次裝入內(nèi)存。 對換性：作業(yè)在運行時可以將需要的內(nèi)容調(diào)入內(nèi)存，也可以將內(nèi)存中暫時不需要的程序或數(shù)據(jù)調(diào)至外存。 虛擬性：從邏輯上擴充了內(nèi)存容量，使用戶感覺到的存儲容量遠遠大于實際的內(nèi)存容量。 六、 綜合題（30分） 1．解： 在本題中，應設置兩個信號量SE,SF, 信號量 SF表示緩沖區(qū)中是否有可供打印的計算結果，其初值為0；信號量SE用于表示緩沖區(qū)有無空位置存放新的信息，其初值為1。 本題的同步描述如下： int Se=1; int Sf=0; main () { cobegin get ( ); compute ( ); cdend } get ( ) { while (采集工作未完成) {采集一個數(shù)據(jù)； P（Se）; 將數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)中； V (Sf ); } } compute ( ) { while (計算工作未完成) { P (Sf ) 從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)； V(Se ) 進行數(shù)據(jù)計算； } } 2．解： 由題目條件可知，硬盤大小為540M，磁盤塊大小為1K,所以硬盤共有盤塊： 540M / 1K=540 K (個) 又 512K< 540K < 1024K 故 540K 個盤塊號要用20位二進制表示，即文件分配表的每一個表目為2.5個自 節(jié)。FAT要占用的存儲空間總數(shù)為： 2.5540K=1350K 當硬盤大小為1.2G, 硬盤共有盤塊 1.2G/ 1K = 1.2M（個） 又 1M< 1.2M <2M 故 1.2M 個盤塊號要用31位二進制表示，為方便文件分配表的存取，每一個表目用32位二進制表示，即文件分配表的每個表目大小為4 個字節(jié)。 FAT 占用的存儲空間總數(shù)為：41.2M=4.8M 3.解：相應的物理地址為：40967＋100＝28772 地址變換過程如下圖： 控制寄存器 23 12 11 0 3 100 頁表長度 頁表地址 有效地址 頁表 頁號 塊號 0 3 1 4 2 7 100 9 3 7