2022年武汉工程大学数据科学与大数据技术专业《操作系统》科目期末试卷A(有答案)

2022年武汉工程大学数据科学与大数据技术专业《操作系统》科目期
末试卷A（有答案）
一、选择题
1、下列指令中，不能在用户态执行的是（）
A.trap指令
B.跳转指令
C.压栈指令
D.关中断指令
2、设计实时操作系统时，首先应该考虑系统的（）。

A.可靠性和灵活性
B.实时性和可靠性
C.分配性和可靠性
D.灵活性和实时性
3、死锁与安全状态的关系是（）。

A.死锁状态有可能是安全状态
B.安全状态有可能成为死锁状态
C.不安全状态就是死锁状态
D.死锁状态一定是不安全状态
4、在使用信号量机制实现互斥时，互斥信号量的初值一般为（）：而使用信号量机，制实现同步时，同步信号量的初值般为（）。

A.0：1
B.1：0
C.不确定：1
D.1：不确定
5、若一个用户进程通过read系统调用读取一个磁盘文件中的数据，则下列关于此过程的叙述中，正确的是（）。

I.若该文件的数据不在内存中，则该进程进入睡眠等待状态
II.请求rcad系统调用会导致CPU从用户态切换到核心态
III.read系统调用的参数应包含文件的名称
A.仅I、II
B. 仅I、III
C.仅II、III
D. I、II和III
6、某进程访问页面的序列如下所示。

若工作集的窗口大小为6，则在t时刻的工作集为（）。

A.（6，0，3，2）
B. （2，3，0，4）
C.（0，4，3，2，9）
D.（4，5，6，0，3，2）
7、
虚拟设备是通过（）技术实现的。

A.并行
B.通道
C.SPOOLing
D.虚拟存储
8、一个磁盘的转速为7200r/min，每个磁道有160个扇区，每个扇区为512B.那么理想情况下，其数据传输率为（）。

A.7200×160KB/s
B.7200KB/s
C.9600KB/s
D.19200KB/s
9、在文件的索引节点中存放直接索引指针10个，一级和：级索引指针各1个。

磁盘块大小为IKB，每个索引指针占4B。

若某文件的索引节点已在内存中，则把该文件偏移量（按字节编址）为1234 和307400处所在的磁盘块读入内存，需访问的磁盘块个数分别是（）。

A.1.2
B.1.3
C.2.3
D.2.4
10、考虑一个分页式存储管理系统，其页表常驻内存。

I.如果内存访问耗时200ns，那么访问内存中的数据需要多长时间？
II.如果引入关联寄存器（Associative Registers），而月.75%的页面可以从关联寄存器中找到，那么此时的有效访问时间（Effective Memory Reference Time）应为（）。

假设访问关联寄存器的时间可以忽略。

注：有效访问时间即为平均访问时间。

A.200ns，150ns
B.400ns，150ns
C.400ns，250ns
D.600ns.250ns
11、操作系统采用分页存储管理方式，要求（）。

A.每个进程拥有一张页表，且进程的页表驻留在内存中，
B.每个进程拥有一张页表，但只要执行进程的页表驻留在内存中
C.所有进程共享一张页表，以节约有限的内存空间，但页表必须驻留在内存中
D.所有进程共享一张页表，只有页表中当前使用的页面必须驻留在内存中
12、适合多道程序运行的存储管理中，存储保护是为了（）
A.防止一个作业占用同个分区
B.防止非法访问磁盘文件
C.防止非法访问磁带文件
D.防止各道作业相互干扰
二、填空题
13、把存储介质上连续信息所组成的一个区域称为__________；为管理方便，经常将存储介质的__________物理单位称为。

14、作为资源管理器的操作系统，具有处理机管理、主存管理、__________和__________五大功能。

15、间接通信中的信箱可以由__________ 和__________两大部分组成。

16、能使计算机系统接收到__________后及时进行处理，并在严格的规定时间内处理结束，再给出__________的操作系统称为“实时操作系统”。

17、同一进程中的各线程__________进程所占用的资源
18、文件的目录由若干目录项组成，每个目录项中除了指出文件的名字和__________存取
的物理地址外，还可包含如何__________和文件__________的信息。

19、某作业9：00进入输入井，要求计算时间1小时。

作业调度采用响应比更高优先算
法在10：00选中该作业，则该作业被选中时的响应比为__________
20、可靠的信箱通信规则是：若发送信件时信箱已满，则发送进程被置成等信箱状态，直到信箱有空时才被释放。

若取信件时信箱中无信，则接收进程被置成__________状态，直
到有信件时才被释放。

三、判断题
21、有m个进程的操作系统出现死锁时，死锁进程的个数为1<k<m. （）
22、当一个进程从等待态变成就绪态，则一定有一个进程从就绪态变成运行态. （）
23、在大型多道程序设计系统中，为充分利用外部设备，应使运行的若干程序都是I/0型的. （）
24、实时系统中的作业周转时间有严格的限制. （）
25、文件系统的主要目的是存储系统文档. （）
26、进程从运行状态变为等待状态是由于时间片中断发生. （）
27、进程间的互斥是一种特殊的同步关系. （）
28、在页式虚拟存储系统中，页面长度固定并且是硬件的设计特性. （）
29、参与死锁的进程至少有两个已经占有资源. （）
30、打印机是一类典型的块设备. （）
31、固定头磁盘存储器的存取时间包括搜查定位时间和旋转延迟时间. （）
32、优先数是进程调度的重要依据，优先数大的进程首先被调度运行：（）
四、名词解释题
33、管态：
34、中断响应：
35、中断请求：
36、可再入代码：
37、物理地址空间：
38、死锁避免：
五、简答题
39、系统调用的执行过程分可分为哪几步？
40、什么是虚拟存储器，它有什么特点？
41、什么是死锁？产生死锁的四个必要条件是什么？
42、操作系统为用户提供哪些接口？
43、UNIX/Linux文件系统的主要特点是什么
44、试说明资源的静态分配策略能防止死锁的原因.
六、综合题
45、如果对经典的分页管理方式的页表进行细微改造，允许同一个页表的两个页表项指向同一个物理块，由此会有什么结果？怎样利用这种结果减少内存复制操作（将一个存储段的内容复制到另一个存储段）的时间？在经过改造的存储系统里，修改一个页面中几个字节的值，会对其他页面产生什么影响？
46、假设某分时操作系统采用树形目录结构。

用广usera目来的路径名是
/usr/home/usera.用户userb目录的路径名是/home/userb。

usera在其目录下创建了目录文件asdf和普通文件my.c.并在asdf目录下创建了普通文件filel 和file2：userb在其目录下创建了H求文件asdf和普通文件hust1，作L在目录文件下创建了
普通文件file1和file2.其中usera的file1和userb的hust1是同一个文件。

1）画出上述文件系统的树形口录结构（要求画出目录项中的必要信息）。

2）试分别写出usera的文件filel和userb的filel的文件路径名。

3）用户userb的口录文件asdf下的文件file2要换名为userb目录下的文件newfile，文件系统如何处理？
47、设内存中有3道程序A、B、C，它们按A、B、C的优先次序执行。

它们的计算和I/O操作的时间见表1-1，假设3道程序使用相同设备进行1/O操作，即程序以串行方式使用设备，试画出单道运行和多道运行的时间关系图（调度程序的执行时间忽略不计），并回答在这两种情况下，完成这3道程序分别需要多长时间（多道运
行时采用抢占式调度策略）。

参考答案
一、选择题
1、D
2、B
3、D
4、D
5、A
6、A
7、C
8、C
9、B
10、C
11、A
12、D
二、填空题
13、【答案】块、卷
14、【答案】文件管理设备管理、作业管理
15、【答案】信箱说明、信箱体
16、【答案】外部信号、反馈信号
17、【答案】共享
18、【答案】文件、控制、管理
19、【答案】2
20、【答案】等信件
三、判断题
21、【答案】：对
22、【答案】：错
23、【答案】：对
24、【答案】：错
25、【答案】：错
26、【答案】：错
27、【答案】：对
28、【答案】：对
29、【答案】：对
30、【答案】：错
31、【答案】：错
32、【答案】：错
四、名词解释题
33、管态：
当执行操作系统程序时，处理机所处的状态34、中断响应：
发生中断时，cpu暂停执行当前的程序，转去处理中断这个由硬件对中断请求做出反应的过程，称为中断响应。

35、中断请求：
中断源向CPU提出进行处理的请求。

36、可再入代码：
也称纯代码，是指那些在其执行过程本身不做任何修改的代码，通常由指令和常数组成。

37、物理地址空间：
由内存中的一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间。

38、死锁避免：
对进程所发出的每一个申请资源命令加以动态地检查，并根据检查结果决定是否进行资源分配。

就是说，在资源分配过程中若预测有发生死锁的可能性，则加以避免。

这种方法的关键是确定资源分配的安全性。

五、简答题
39、答：系统调用的执行过程分成以下几步：（1）设置系统调用号和参数；（2）系统调用命令的一般性处理；（3）系统调用命令处理程序做具体处理。

40、答：虚拟存储器是一种存储管理技术，用以完成用小的内存实现在大的虚空间中程序的运行工作。

它是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。

但是虚拟存储器的容量并不是无限的，它由计算机的地址结构长度所确定，另外虚存容量的扩大是以牺牲CPU工作时间以及内、外存交换时间为代价的。

41、答：死锁：当某进程提出资源申请后，使得系统中一些进程处于无休止的阻塞状态，在无外力作用下，永远不能再继续前进。

产生死锁的必要条件：互斥使用资源，占用并等待资源，不可抢夺资源和循环等待资源
42、答：操作系统为用户提供两种类型的使用接口：一是操作员级的，它为用户提供控制作业执行的途径；二是程序员级的，它为用户程序提供服务功能
43、答：UNIX/Linux文件系统的主要特点有：（1）UNIX 或Linux文件系统的目录组织是一个树形结构；（2）文件本身是无结构的字符流；（3）UNIX或Linux文件系统把外部设备做成特殊文件，与普通文件一并进行管理
44、答：资源静态分配策略要求每个进程在开始执行前申请所需的全部资源，仅在系统为之分配了所需的全部资源后该进程才开始执行.这样进程在执行过程中不再申请资源，从而破坏了死锁的四个必要条件之一"占有并等待条件"，从而防止死锁的发生。

六、综合题
45、【解析】让同一个页表的两个页表项指向同一个物理块，用户可以利用此特点共享该，页的代码或数据。

如果代码是可重入的，这种方法可节省大量的内存空间。

实现内存“复制”操作时，不需要将页面的内存逐字节复制，只要在页表里将指向该页面的指针复制到代表目的地址的页表项即可。

在这种系统中，如果通过一个页表项修改了一个页面的几个字节，那么通过共享该页面的其他页表项表示的地址，所访问的值也跟着变化。

46、【解析】
1）文件目录结构如图所示。

2）用户 usera的filel的文件路径名为/usr/name/usera/asdf/filel：用户userb的file！的文件路径名为/name/userb/asdf/filel。

3）要将用广userb的目录文件asdf下的文件file2换名为userb目录下的newfile，先从userb的主目 name起，将此目录项中的各个目录项与asdf相比较，直至找到asdf：再取出asdf中各个目录项与file2相比，直到找到file2；将file2的目录项读入内存指定区域，将file2收写为newfile，再写回userb目录中：最后要删除asdf 目录中的file2的目录项。

47、【解析】若采用单道方式运行这3道程序，则运行次序为A、B、C，即程序A 先进行30ms的计算，再完成40ms的I/O操作，最后再进行10ms的计算；接下来程序B先进行60ms的计算，再完成30ms的I/O操作，最后再进行10ms的计算；然后程序C先进行20ms的计算，再完成40ms的I/O操作，最后再进行20ms的计算。

至此，3道程序全部运行完毕。

若采用多道方式运行这3道程序，因系统按照A、B、C的优先次序执行，则
在运行过程中，无论使用CPU还是1/O设备，A的优先级最高，B的优先级次之，C
的优先级最低，即程序A先进行30ms的计算，再完成40ms的1/0操作（与此同时，程序B进行40ms的计算），最后再进行10ms的计算（此时程序B等待，程序B的
第一次计算已经完成40ms，还剩余20ms）：接下来程序B先进行剩余20ms的计算，再完成30ms的I/0操作（与此同时，程序C进行20ms的计算，然后等待1/O设备），最后再进行10ms的计算（此时程序C执行1/0操作10ms，其I/0操作还需
30ms）：然后程序C先进行30ms的IO操作，最后再进行20ms的计算。

至此，3
道程序全部运行完毕。

单道方式运行时，其程序运行时间关系图如图所示，总运行时间如下：
（30+40+10+60+30+10+20+40+20）ms=260ms
多道方式运行时，其程序运行时间关系图如图所示，总运行时间如下：
（30+40+10+20+30+10+30+20）ms=190ms。