操作系统题目-简答与综合参考答案

操作系统题目-简答与综合参考答案
1.什么是多道程序设计技术？多道程序设计技术的特点是什么？
让多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并行执行，这种设计技术称“多道程序设计”。

一是提高了CPU的利用率，二是提高了内存和I/O设备的利用率，三是改进了系统的吞吐率，四是充分发挥了系统的并行性。

其主要缺点是作业周转时间延长。

特点：多道，宏观上并行、微观上串行。

2.批处理、分时、实时操作系统各有什么特点？
批处理：用户脱机工作。

成批处理作业。

多道程序运行。

作业周转时间长。

分时：同时性，若干个终端用户同时联机使用计算机。

独立性，终端用户彼此独立。

及时性，终端用户的立即型请求(即不要求大量CPU时间处理的请求)能在足够快的时间之内得到响应。

交互性，人机交互，联机工作。

实时：及时性和高可靠性。

能够接收并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制监控的生产过程或对处理系统作出快速响应。

3.什么是操作系统？它有什么基本特征？
P4操作系统是计算机中最重要的系统软件，是这样一组系统程序的集成。

这些程序在用户对计算机的使用过程中，即在用户运行和用户操作的过程中，负责完成所有与硬件相关，应用无关的基本操作，并解决这些基本操作中效率和安全的问题，为用户能方便，高效，安全的使用计算机系统，而从底层统一提供通用的帮助和管理。

最基本的特征：并发和共享
其他特征：硬件相关应用无关，常驻内存，中断驱动，不确定性，虚拟性
4.叙述操作系统在计算机系统中的位置。

P4硬件之上，其他所有程序和操作之下
5.比较所学过的CPU调度算法的优劣。

先来先服务：简单，调度开销小，容易实现。

作业等待时间长
短作业优先：响应时间小，平均等待时间短，吞吐量大。

长作业可能得不到运行机会
优先级：简单，开销小。

效率低
时间片轮转：等待时间与服务时间成正比，关键在于选择合适的时间片
剩余最短时间优先：即可抢占式短作业优先（将就绪进程与当前进程比较，选择需时短者占有CPU）
最高响应比：结合先来先服务，短作业优先的优点。

多极反馈：结合时间片轮转，先来先服务，短作业优先的优点。

复杂，系统开销大。

6.进程与程序的区别。

进程是动态的，程序是静态的。

进程包括程序和程序处理的对象（数据集），进程能得到程序处理的结果。

进程和程序并非一一对应的，一个程序运行在不同的数据集上就构成了不同的进程。

进程是一个状态变化的过程，是有生命期的。

程序是永久的，可以长久保存。

进程与程序的组成不同。

进程由程序、数据和进程控制块组成，程序仅是代码的有序集合。

7.进程的定义是什么？它最少有几种状态？引起各种状态变迁的典型事件有
哪些？
进程是一个程序的一次动态执行，是一个正在执行中的程序。

进程的三种基本状态。

等待态，就绪态，运行态。

运行态→等待态往往是由于等待外设，等待主存等资源分配或等待人工干预而引起的。

等待态→就绪态则是等待的条件已满足，只需分配到处理器后就能运行。

运行态→就绪态是由外界原因使运行状态的进程让出处理器，这时候就变成就绪态。

例如时间片用完，或有更高优先级的进程来抢占处理器等。

就绪态→运行态系统按某种策略选中就绪队列中的一个进程占用处理器，此时就变成了运行态。

8.什么是重定位？采用内存分区管理时，如何实现程序运行时的动态重定
位？
把逻辑地址转换成物理地址的工作称为“重定位”或“地址转换”。

重定位的方式有“静态重定位”和“动态重定位”两种。

程序装入内存后仍是逻辑地址，在每次具体访问前，检查其长度是否超界。

再把相对地址加上所在分区地收地址，将逻辑地址转换为物理地址。

9.已知页面走向为1，2，1，3，1，2，4，2，1，3，4，且开始执行时内存中
没有页面。

若只给该作业分配两个物理块，当采用FIFO页面淘汰算法时缺页率为多少？假定现有一种淘汰算法，该算法淘汰页面的策略为当需要淘汰页面时，就把刚使用过的页面作为淘汰对象，试问就相同的页面走向，其缺页率又为多少？
解：根据所给页面走向，采用FIFO淘汰算法的页面置换情况如下：页面走向 1 2 1 3 1 2 4 2 1 3 4
物理块1 1 1 3 3 2 2 1 1 4
物理块2 2 2 1 1 4 4 3 3
缺页缺缺缺缺缺缺缺缺缺
从上述页面置换图可以看出：页面引用次数为11次，缺页次数为9次，所以缺页率为9／11。

若采用后一种页面淘汰策略，其页面置换情况如下：
页面走向 1 2 1 3 1 2 4 2 1 3 4
物理块1 1 1 3 1 1 1 3 4
物理块2 2 2 2 4 2 2 2
缺页缺缺缺缺缺缺缺缺
从上述页面置换图可以看出：页面引用次数为11次，缺页次数为8次，所以缺页率为8／11。

9/11 8/11
10.设有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为
16页，每页
2048字节，内存共有8 个存储页，试问逻辑地址至少应为多少位？内存空间有多大？
页号4位，页长11位逻辑地址15位 2^14
11.覆盖技术与虚拟内存技术有何本质不同？交换技术与虚存中使用的调入调
出技术有何相同与不同之处？
覆盖技术p178,交换技术p183. 覆盖，完全由用户实现。

而虚存由操作系统实现，对用户透明。

虚存每次调入调出以页为单位，而交换在每次换入换出则是以整个进程空间为单位的
12.在内存管理中，内部碎片和外部碎片各指的是什么？
在固定式分区存储器管理中，这种由于被装入的数据块小于分区从而使得分区内部有空间
浪费的现象称作内部碎片。

在可变分区存储器管理中，系统运作一段时间后，导致小分区越来越多，而且越来越小的现象。

这种方法最终导致在主存中出现许多空洞，这种现象称作外部碎片。

13.比较分页式与分段式存储管理方式的主要差别。

页式：?不要求进程的程序段和数据段在主存中连续存放，从而有效地消除了外部碎片问题。

分页对程序员是透明的。

段式：?程序按逻辑分块，便于共享分段，便于保护。

分段对程序员是可见的。

页式存储管理提供连续逻辑地址由系统自动分页，段式存储管理中的作业分段是由用户决定的，每段独立编程，因此段间的逻辑地址是不连续的。

14.在请求式分页存储管理方式中，若采用先进先出（FIFO）页面淘汰算法会产
生一种奇怪的现象：分配给作业的页面越多，进程执行时的缺页
率反而超高。

试举例说明这种现象。

由于在内存中时间最长的页中很可能有最常被访问的，在最近最有可能被访问的页，所以很可能把最常被访问的，在最近最有可能被访问的页淘汰出去，造成颠簸现象。

如：页号走向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5。

页面数分别为3和4。

15.考虑下面的访问串：1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，
2，1，2，3，6。

在工作集分别为4，5，6三种情况下，应用下面的替换算法，计算各会出现多少次缺页中断？
（1） LRU（最近最久未使用算法） 15
（2） FIFO（先进先出算法） 16
（3） Optimal(最佳算法） 12未来不再使用的”或“在离当前最远位置上出现的”页面被置换。

原文描述: 最近最久未使用算法
16.在一分页存储管理系统中，逻辑地址的长度为16位，页面大小为4096字
节，现有一逻辑地址为2F6AH，且第0、1、2页依次存储在物理块5、10、11中，问相应的物理地址为多少？
解：由题目所给条件可知，本页式系统的逻辑地址结构为：
页号P 页内位移W
15 12 11 0
逻辑地址2F6AH的二进制表示如下：
页号P 页内位移W
0010 11101101010
由此可知逻辑地址2F6AH的页号为2，该页存放在第11号物理块中，用十六进制表
示块号为B，所以物理地址为BF6AH。

BF6A
17.为什么要在设备管理中引入缓冲技术？
缓冲技术p413.为了匹配速度，减缓纯粹的等待，缩短程序执行
时间，提高设备速度。

18.在某计算机系统中，其屏幕显示器分辨率为640×480,若要存储一屏256彩
色的图像，需要多少字节存储空间?
640*480*2
19.什么是文件？它包含哪些内容及特点？
文件是操作系统提供的，在用户观点中其内容是有连续顺序关系的最大外存逻辑数据空间。

文件是数据的容器。

文件中的数据是连续，顺序的关系，若未更改则固定不变。

文件是用户认为在外存中连续存放的最大单位。

20.文件系统要解决哪些问题？
要解决的主要问题是:管理辅助存储器，实现文件从名字空间到辅存地址空间的转换，决定文件信息的存放位置、存放形式和存取权限，实现文件和目录的操作，提供文件共享能力和安全设施，提供友好的用户接口。

21.有如下请求磁盘服务的队列，要访问的磁道分别是98，183，37，122，
14，124，65，67。

现在磁头在53道上，若按最短寻道优先算法进行调度，磁头的移动道数是多少？
236
22.若磁头的当前位置在100磁道，磁头正向磁道号增加方向移动。

现有一个磁
盘读写请求队列：23，376，205，132，19，61，190，398，29，4，18，40。

若采用先来先服务、最短寻道时间优先和扫描算法，试计算出平均寻道长度各为多少?
解
算法23 376 205 132 19 61 190 398 29 4 18 40 平均FCFS 77 353 171 73 113 42 129 208 369 25 14 22 133 SSTF 32 58 15 144 21 11 6 4 1 14 372 22 58.3 SCAN 32 58 15 171 22 337 21 11 6 4 1 14 57.7
23.假定磁盘块的大小为1K，对于540M的硬盘，其文件分配表FAT需要占用多
少存储空间？当硬盘容量为1.2G时,FAT需要占用多少空间?
解：硬盘总块数为：540M/1K＝540K个
因为：220>540K 即文件分配表的每个表目为20/8＝2.5字节
则FAT占用：2.5*540＝1350K
24.什么是计算机的局部性原理
对于一个程序的所有代码和数据而言，在任一时刻或任一时间段，通常都只用到其中的一小部分甚至极小一部分，这称为空间局部性。

最近访问过的陈诉代码和数据，最近要访问的可能性也最大，这称为时间局部性原理。

25.某请求页式管理系统页表的内容如表达5.5所示，作业在地址空间所规定的
页长为1K，对于CPU给出的有效地址：37390，40462，其对应的物理地址分别为多少？
页号页面（框）号
…………
36 84
37 85
38 95
39 96
86542 98830
26.考虑如下表所示的段表。

段号基地址段长
0 219 600
1 2300 14
2 90 100
3 1327 580
4 1952 96
那么逻辑地址（2，88）和（4，100）所对应的物理地址分别为
多少？
178 超过段长产生越界中断
27.在某系统中，采用固定分区分配管理方式，内存分区（单位：字节）情况如
图所示。

现有大小为1K，9K，33K，121K的多个作业要求进入内存，试画出它们进入内存后的空间分配情况，并说明内存浪费有多大？
0~20K-1 操作系
统
20K~28K-1 第1分
区
28K~60K-1 第2分
区
60K~180K-1 第3分区
180K~512K-1 第4分区。