2011春季操作系统(参考答案) A卷

2011操作系统原理参考答案A卷

班级姓名学号成绩

一、单项选择题(本大题共15小题，每小题1分，共15分)

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号

内。错选、多选或未选均无分。

1．在设计分时操作系统时，首先保证的特性是( B)

A．CPU利用率高B．具有交互性C．系统吞吐量大D．响应具有实时性

2. 中断装置总是在处理器( C)检查有无中断事件发生。

A.取出一条指令后

B.执行一条指令时

C.执行完一条指令后

D.修改指令地址时3．在一单处理机中，若有3个用户进程，在非管态的某一时刻，处于阻塞状态的用户进程最多有( B)个。

A．1 B．2 C．3 D．0

4. 就一个进程的生命周期来说，该不可能发生的状态变迁是( D )

A. 就绪变执行

B. 执行变阻塞

C. 执行变就绪

D. 就绪变阻塞

5．同一进程中产生的多个线程，它们不共享进程中的是（D）

A. 进程的代码

B. 进程的数据

C. 进程打开的文件

D. 寄存器保存区

6. 某进程要对信号量S调用P操作，如果调用前S的值为(B )时，则该进程在调用P操作后必定可以继续执行。

A. >=0

B. >0

C. <=0

D. <0

7．在可变式分区分配方案中，某一作业完成后，系统收回其主存空间，并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区表项数不变、某项的始址不变、长度增加的情况是( B)

A．无上邻(前邻、低址)空闲区，也无下邻(后邻、高址)空闲区

B．有上邻(前邻、低址)空闲区，但无下邻(后邻、高址)空闲区

C．有下邻(后邻、高址)空闲区，但无上邻(前邻、低址)空闲区

D．有上邻(前邻、低址)空闲区，也有下邻(后邻、高址)空闲区

8．最坏适应算法是按( D)顺序形成空闲分区表。

A．空闲区首址递增B．空闲区首址递减C．空闲区大小递增D．空闲区大小递减9．无缓存的硬件系统中，如果操作系统采用页式存储管理方法，那么执行程序中的一条无操作数的单字节指令至少要( C )访问主存。

A. 0次

B.1次

C. 2次

D.3次

10. 在分页存储系统中，页表是由（B）建立的。

A. MMU硬件部件

B. 操作系统

C. 用户程序

D. 装入程序。

11. 在（A）中，可能产生系统抖动（或颠簸）现象。

A. 请求页式存储管理

B. 段式存储管理

C. 固定分区存储管理

D. 段页式存储管理。12．先来先服务算法以( A)去选作业，可能会使计算时间短的作业等待时间过长。A．进入系统的先后次序B．计算时间的长短C．响应比的高低D．优先数的大小13. 设有3个作业，其运行时间分别是2h，5h和3h，假定它们同时达到，并在同一台机上以单道方式运行，则平均周转时间最小的执行序列是（B）

A. J1，J2，J3

B. J1，J3，J2

C. J2，J1，J3

D. J3，J2，J1

14．在现代操作系统的设备管理功能中，提供设备独立性体现在( B )。

A．要求用户根据物理设备进行编程B．使用文件操作作为设备操作的高级接口C．用户程序只能使用物理设备名D．程序运行期间可以更换物理设备

15. 在磁盘调度算法中，（A）算法可能会随时改变磁头臂的移动方向

A. FCFS

B. SCAN

C. C-SCAN

D. FSCAN

二、多项选择题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)

在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。

16. 采用多道程序设计技术能( A E)

A. 提高系统的吞吐能力

B. 缩短每个算题的执行时间

C. 提高CPU执行指令的速度

D. 提高外部设备的数据传输能力

E. 发挥处理器与外设的并行工作能力

17．下列的关于批处理操作系统叙述中正确的叙述为( ACD)

A．批处理操作系统是一种脱机计算环境

B．以分时方式生成的程序，不能以批处理方式运行

C．批处理操作系统提高了计算机系统资源的利用率

D．批处理系统不允许用户随时干预自己程序的运行

E．在设计批处理系统时，首先要考虑的是实时性和可靠性

18．有关中断的下述提法中( AB D)是正确的。

A．中断是操作系统的动力

B．可再入内核在处理一个中断期间不能响应另一个中断

C．键盘中断是由用户程序处理的

D．应在每条指令执行后检测中断

E．指令执行不会产生中断

19. 如果一组并发进程是无关的，则它们( )

A. 各自包含的程序都是不同的

B. 可以包含相同的程序但没有共享变量

C. 可以使用共享变量但各自有独立的工作区

D. 不能同时执行

E. 执行结果与进行执行的相对时序无关

20. 关于进程和线程的下列描述，正确的是(ACDE)

A. 线程是进程中可独立进行CPU调度的执行单元

B. 一个进程可以包含一个或多个线程，一个线程可以属于一个或多个进程

C. 多线程技术具有明显的优越性，如速度快、通信简便和并行性高等

D. 共享进程拥有的系统资源

E. 共享进程的全局变量

三、填空题(本大题共9小题，每空1分，共15分)

请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。

21．现代操作系统要求CPU的程序状态字能区分__管态_____和__目态_____两种不同的执行模式，以区分系统程序和用户程序的执行。

22．进程的挂起状态是指进程的___映像____整体地从内存移到外存。

23．分区存储管理中，存储保护硬件由__基址_____和__限长_____两个寄存器配合实现地址转换和超界检查。

24．文件打开操作的主要作用是从目录中检索，以获取_文件控制信息______和检查_文件使用权限______，并在内存建立相关的记录，方便以后的读写等和保护文件合法使用。

25．用户程序利用操作系统的_系统调用______接口、以获得操作系统提供的服务。

26. 进程处理从某块设备传送的数据，操作系统对该设备采用双缓冲技术，设进程处理一个块数据的计算时间为C，设备传输一块数据的时间为T，如果满足_C <=T ____，则设备可以全速进行传输；，如果满足__ C >T __，则进程不需要等待I/O。

27.虚拟存储的调入策略有_请求调页___和_预调页__两种。

28.有一资源可供n个进程共享，但限制各进程只能互诉使用它，如果采用PV操作来管理，则可能出现的信号量最大值为__1_____，而最小值为___-n+1____。

29.系统中有一组进程，它们都要独占地打开的n个文件中的一些文件，然后才能进行一项数据更新操作并关闭所有打开的文件，这组文件的名字为f1、f2、...fn，那么，这组进程按_文件名递增__的顺序打开文件，防止文件使用上产生死锁。

四、简答题（4题，共20分）

1. 操作系统创建一个新进程的主要步骤是什么？

主要步骤包括：1分配一个空闲的PCB；2 分配进程的相关资源，并将相应的信息填写进PCB内 3 设置进程的状态为就绪，并将PCB插入到适当的就绪队列中。

2. 用信号量和PV操作解决进程互斥的一般方案如何？

主要步骤包括：

1根据共享数据使用的原则，识别相关进程的程序代码中的临界区CS；

2 设立一个信号量mutex，初始化值为1；

3对各进程的程序，每个相关的CS前后分别设置P(mutex)操作和V(mutex)操作。

3. 页错误中断处理的主要工作过程如何？

主要步骤包括：

1根据断点地址确定所缺的页。

2如果调入的页没有空闲的页桢，则按页替换算法选择替换的页桢，配置I/O请求，将替换的页桢内容写回外存。

3 配置I/O请求，从外存读入所缺的页。

4 当前进程阻塞，安排另一个就绪进程运行。

5 外存读入所缺的页后，修改缺页进程的页表等有关数据结构，进程变为就绪。

4. 驻留集与工作集有什么区别和联系？

驻留集是进程当前分配到物理页框中的所有页构成的集合，它受操作系统的页分配策略和内存可用状态的影响。

工作集是研究进程执行过程中访问页的规律的理论模型中的一个概念，是指进程在其过去的t个虚拟执行时间中访问的页的集合。程序局部性表现为在t>t0后，进程的工作集有一段相对长时间的稳定。工作集与进程的由程序逻辑和输入条件决定，与操作系统的分配策略和内存状态无关。

在虚拟分页管理中，工作集的变化规律客观上影响驻留集，为了提高内存管理效率，理想的页替换算法是总能选择不属于工作集的页替换出去，实际操作系统中，可以通过缺页率来调整进程的内存分配配额量。

5. 文件打开过程主要工作是什么？

五、应用分析题（选做4题，共40分）

1．（10分）k读者-写者问题：有一个文件F被多个进程读取或修改，其中一批进程只读取F，另一些进程只修改F。为了保证系统响应时间，规定最多只能有k个进程同时操作F。（1）试用信号量及P、V操作实现读者与写者的同步。（2）用一个具体并发时序，说明你方案属于读者优先、还是写者优先或是公平方案。

有三种可能方案：

读者优先

写者优先

公平方案

2．（10分）某请求分页管理中，有一个进程的页访问序列如下：

1,2,3,4,5,2,3,2,3,4,5,6,7,8,5,6,7,8,9,4

设该进程可以使用4个页框。

（1）按照CLOCK算法进行页替换，给出页框内容变化过程，标出页框中存放的页号和引用标志

（2）计算该进程的缺页次数和缺页率。

调页及替换过程：表中第一行是页访问序列，最后一行是缺页情况，中间行是4个页柩的内容，数字是相应的页号，+表示有引用、*或加枢是时钟算法指针位置。

1 2 3 4 5 2 3 2 3 4 5 6 7 8 5 6 7 8 9 4

1+ 1+ 1+ 1+ 5+ 5+ 5+ 5+ 5+ 5+ 5+ 5 5 5 5+ 5+ 5+ 5+ 9+ 9+ * 2+ 2+ 2+ 2 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 6+ 6+ 6+ 6+ 6+ 6+ 6+ 6 4+ * 3+ 3+ 3 3 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3 7+ 7+ 7+ 7+ 7+ 7+ 7 7 * 4+ 4 4 4 4 4 4+ 4+ 4 4 8+ 8+ 8+ 8+ 8+ 8 8 X - - - - - X X X

缺页4次，缺页率4/20=20%

3．（10分）在某计算机系统中，有一设备D和进程P进行数据交换，P从D输入一批数据并处理。设备D用30个单位时间（含放进缓冲区的时间）产生一个单元的数据data，进程用15个单位时间（含取缓冲区的时间）取出并处理一个单元的数据data，如此循环，完成10个数据的输入和处理,。忽略系统切换的时间。

(1). 如果不采用缓冲，那么进程最快处理完这批数据的总时间是多少？

（30+15）*10=450

(2). 如果采用双缓冲，每个缓冲区可放一个单元的数据，进程最快处理完这批数据的总时间又是多少？

30*10+15=315

D:[30][30][30][30][30][30][30][30][30][30]

P: [15][15][15][15][15][15][15][15][15][15]

进程计算划线部分与设备操作重叠

4. （10分）根据某UNIX系统的文件目录描述的部分数据块内容，回答问题：

。 4 。 2 。 5 。0

。。x1 。。x2 。。x3 。。0

RTT 35 WEQ 18 DFG 23 CDC 2

RRT 56 WES 38 DHJ 21 CRT 3

WGF 48 DTF 45 CWQ 4

WGH 78 CTT 5

数据块773# 数据块873# 数据块973# 数据块573#

。y1 。18 。21 。48

。。 4 。。y2 。。y3 。。y4

TTY 351 WWQ 182 GFF 235 BAC 629

TGU 551 WWS 382 GHH 215 BRT 639

WDG 482 BEQ 649

BTT 659 数据块273# 数据块473# 数据块373# 数据块173#

(1)画出目录树中可以确定的部分；

/--CDC

| |-WEQ

| | |-WWQ

| | |-WWS

| | |-WDG

| |

| |-WES

| |-WGF

| |-WGH

|

|-CRT

|-CWQ

| |-RTT

| | |-TTY（TTY和TGU这两个子目录放在RRT下也可以）

| | |-TGU

| |-RRT

|

|-CTT

| |-DFG

| |-DHJ

| | |-GFF

| | |-GHH

| |

| |-DTF

|

(2)推出i_node #0，#2，#3，#4，#5中的索引表的首项数值（即首块块号）；

573, 873, ?, 773, 973

(3)推出数据块中x1, x2, x3, y1, y2, y3, y4的值（即i_node号）。

x1=0

x2=0

x3=0

y1=35/56

y2=2

y3=5

y4=2

5. （10分）某操作系统实现了一个类UNIX的文件系统，其文件系统也采用索引结点

存贮文件的控制信息，但其索引结点只有10个磁盘块地址域，其中前8个地址指向文件的最初8个数据块（数据块大小为1KB），第9个是一级索引指针，而第10个是二级索引指针。一个索引块可存贮256个磁盘块号。请计算这个操作系统中文件的最大字节数。如果有一个文件大小为456KB，请画出其索引结点中磁盘地址域和各级索引块中已存磁盘地址的情况。（10分）

(1) 文件的最大字节数: 8k+256K+256X256K

(2)如下图示

索引结点中的

其它控制信息

已用

已用

已用

已用

已用

已用

已用

已用

一级索引已用

二级索引已用

一级索引块内容：256项指针全部已指向数据块

已用

已用

已用

已用

已用

二级索引块内容：第一个指针指向一个索引块IB01，其它未使用。

已用

未用

未用

未用

未用

IB01索引块内容：第一个到第（456-256-8）即192个指针指向文件数据块，其余未用。1已用

2已用

192已用

193未用

。。。

未用

256未用