操作系统 - 副本

1.（8分）有5个批处理的作业A，B，C，D，E几乎同时到达一个计算中心，估计的运行时间分另为2，4，6，8，10min，它们的优先权分别为1，2，3，4，5（5为最高优先级）。

请用下面的调度算法，分别计算作业的平均周转时间（忽略作业的切换开销）：（1）时间片轮转（时间片为2min）（2）最短作业优先解：（1）时间片轮转，各作业的执行结束时间分别为2，12，20，26，30，平均周转时间为：T＝（2＋12＋20＋26＋30）/5＝18min（2）最短作业优先，各作业的执行结束时间分别为2，6，12，20，30，平均周转时间为：T＝（2＋6＋12＋20＋30）/5＝14min六、算法设计题（共8分）桌上有一只盘子，每次只能放入一只水果，爸爸专向盘中放苹果（apple），妈妈专向盘中放桔子（orange），一个儿子专等吃盘子中的桔子，一个女儿专等吃盘子中的苹果。

只要盘子空则爸爸或妈妈可向盘中入一只水果，仅当盘中有自己需要的水果时，儿子或女儿可从中取出。

把爸爸、妈妈、儿子、女儿看做四个进程，用P、V操作进程管理使这四个进程能正确地并发执。

解：设s表示允许向盘子存放水果的信号量，初值为1；sp和so表示盘中是否有苹果或桔子的信号量，初值为0。

爸爸：begin 妈妈：begin 儿子：begin 女儿：begin L1：P（s）；L2：P（s）；L3：P（so）；L4：p（sp）；放苹果；放桔子；拿桔子；拿苹果；V（sp）；V（so）；V（s）；V （s）Goto L1；goto L2；吃桔子；吃苹果；End；end；goto L3；goto L4；End；end；由于FIFO算法不考虑页面调用的局部性特征，因此会出现分配页面数增加缺页次数不减二、填空题（三大题共20小题，每空1分，共20分）1.为了能区别各个不同的进程，记录各个进程执行时的情况，对每一个进程都设置一个（进程控制块）。

2.通常在处理器执行完一条指令后，硬件的中断装置立即检查有无中断事件发生，若有中断事件发生，则暂停现行进程的运行，而让操作系统中的中断处理程序占用处理器，这一过程称为（中断响应）。

3.（存储管理）的目的是要尽可能地方便用户和提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间得到较好的权衡。

4.虚拟存储器的容量由计算机的地址结构和辅助存储器（例如磁盘）的容量决定，与实际（主存储器）的容量无关。

5.从用户角度看，文件系统主要是实现（按名存取）。

6.一个作业中的每一个作业步都可以用一个控制语句来表示，因此，用户可以用作业控制语言中的若干控制语句组成一份控制作业执行的（作业控制说明书），指出自己的作业需经历哪些作业步以及作业步的执行顺序。

7.P、V操作是对（信号量）进行操作。

8.在死锁的防止策略中，（静态分配资源）是指进程必须在开始执行前就申请它所要的全部资源，仅当系统能满足进程的资源申请要求且把资源分配给进程后，该进程才开始执行。

9.互斥实际上是同步的特例，所以把解决进程同步与互斥的工具统称为（同步机制）10.操作系统为用户提供两类接口。

一类是（命令接口），用户用它来控制作业的执行，另一类是（程序接口），编程人员使用它来请求操作系统提供服务。

11.一个作业从进入系统到运行结束，需要经历（收容）、（运行）和（完成）3个阶段。

12.一个作业可以分为若干个顺序处理的加工步骤，每个加工步骤称为（作业步）。

13.如果系统中所有作业是同时到达的，则（短作业优先）调度算法使作业平均周转时间最短。

14.确定作业调度算法时应注意系统资源的均衡使用，即使（I/O繁忙）作业和（CPU繁忙）作业搭配使用。

15.在单道程序运行环境下，常用的作业调度算法有（先进先出）、（最短作业优先）和（最高响应比优先）。

少反而也增加的抖动现象1. 设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：司机售票启动车辆上乘客正常行车关车门到站停车售票开车门下乘客在汽车不断地到站，停车，行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？并用信号灯的P，V操作实现它的同步。

解：设两个信号量stop和run，初值为0，并假设汽车的初始状态为停滞不前状态，司机：begin 售票员：beginL1：P（run）L2：上乘客启动车辆关车门正常行车V（run）到站停车售票V（stop）P（stop）Goto L1 开车门End 下乘客Goto L2End1.（设备管理）的主要任务是完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备；提高CPU和I/O设备的利用率；提高I/O速度以及方便用户使用I/O设备。

2. 何谓临界资源和临界区？答：一次仅允许一个进程使用的资源成为临界资源，在进程中对于临界资源访问的程序段成为临界区或临界段。

二、填空题（三大题共20小题，每空1分，共20分）1. 死锁的必要条件是（互斥条件），（请求和保持条件），（不剥夺条件），（环路等待条件）。

2. 文件的物理组织含义是（指逻辑文件在文件存储器上的存储结构）其在外存上的存取方式有（顺序、索引、链接（串联）、Hash）。

3. 一个作业由（顺序相连的作业步）组成。

4. 进程具有(动态性)和（并发性）两个重要属性。

5. 存储器分页管理的主要任务是实现（页）的虚拟地址到(帧)的内存地址的映射。

6. 用信号量同步机构解决生产者与消费者问题时，（V）操作的次序无关紧要。

7. 文件的存取方式有（顺序存取）和(随机存取)两种。

8. 虚拟内存的容量只受计算机的（地址的位数）限制。

9. （操作系统）是管理计算机系统资源、控制程序执行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件。

10. 从资源管理的观点看，操作系统的功能可分成五大部分，即（处理器管理）、（存储管理）、（文件管理）、（设备管理）和(作业管理)。

操作系统的这五大部分相互配合，协调工作，实现计算机系统的资源管理、控制程序的执行、扩充系统的功能、为用户提供方便的使用接口和良好的运行环境。

操作题。

(10分)用信号量和P，V操作描述读者-写者问题：即允许多个读者同时读一个共享对象，但绝不允许一个写者和其它进程同时访问共享对象。

(答案写在答卷纸相应位置上)。

解：var rmutex, wmutex:semaphore:=1,1;readcount: integer:=0;writer :beginrepeatwait(wmutex);perform write operation;signal (wmutex);until false;endreader:beginrepeatwait(rmutex);if readcount=0 then wait(wmutex);readcount:=readcount+1;signal(rmutex);┇Perform read operation;┇wait(rmutex);readcount:=readcount-1;if readcount=0 then signal(wmutex);signal(rmutex);until false;end什么是死锁？死锁预防的措施有哪些？为什么？解：所谓死琐，是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进。

死锁预防的措施有：（1）屏弃“请求和保持”条件，优点是简单、易于实现且很安全；（2）屏弃“不剥夺”条件，在采用这种方法预防死锁时，进程是在需要资源时才提出请求。

这样，一个已经保持了某些资源的进程，当它再提出新的资源要求而不能立即得到满足时，必须释放它已经保持的所有资源，待以后需要时再重新申请。

这种预防死锁方法，实现起来比较复杂，且要付出很大代价。

（3）摒弃“环路等待”条件，在这种方法中规定，系统将所有的资源按类型进行线形排队，并赋予不同的序号。

这种预防死锁的策略与前两种策略比较，其资源利用率和系统吞吐量，都有较明显的改善。

一、填空题（每空1?5分，共15分）1、在计算机系统中，不允许用户程序直接使用的指令称特权指令。

2、操作系统通过进程管理对进程进行管理。

3、系统出现死锁，不仅与资源分配有关，还与进程执行的相关速度有关。

4、在页式虚拟存储器中，当访问到不再主存的页而主存中又无空闲块的时候，要根据某种原则把已在主存的某页调出，在调入要访问的页，这一工作称为页面置换。

5、在页式存储器管理中，逻辑地址由页号和位移量两部分组成。

6、在主存的存储管理中，把逻辑地址转换为绝对地址的工作称为动态重定位。

7、银行家算法是在能确保系统处于安全状态的情况下，才把资源分配给申请者的。

8、组织成索引和索引顺序形式的物理文件，文件形式可存放在不相邻的物理块上。

二、单项选择题（每空2分，共20分）1、一个进程刚被创建后，其初始状态为（C ）。

A）运行态B）等待态C）就绪态D）创建态2、采用可变分区方式管理主存储器时，主存中空闲分区的大小和分区的个数是（C）。

A）固定不变的B）不断变化的C）大小不变的D）个数不变的3、在具有SPOOLING技术的计算机系统中，对于批处理作业，其作业的原始信息是通过（ B ）存放在输入井中。

A）预输入程序B）缓输入程序C）井管理程序4、正在运行的进程在信号量S上作P操作之后，当S<0的时候，进程进入信号量的（A）。

A）等待队列B）提交队列C）后备队列D）就绪队列5、页式管理中页表的始址是存放在（D ）。

A）内存中B）存储器页面表中C）联想存储器中D）寄存器中6、在存储器管理中，“碎片”是指（C ）。

A）存储分配完后所剩空闲区B）没有被使用的存储区C）不能被使用的存储区D）末被使用，而又暂时不能使用的存储区7、在进行作业调度时，要想兼顾作业等待时间和作业执行时间，应选取（A ）。

A）轮转法B）先进先出调度算法C）响应比高优先算法D）短作业优先调度8、CPU与通道可以并行执行，并通过（C ）实现彼此之间的通讯同步。

A）I/O指令B）I/O中断C）I/O指令和I/O中断D）操作员9、大多数低速设备都属于（B ）。

A）独享B）共享C）虚拟10、有三个进程共享同一段程序段，而每次最多允许两个进程进入该程序段，若用PV操作作为同步机制，而信号量S的取值范围为（ A ）。

A）2，1，0，-1 B）3，2，1，0 C）2，1，0，-1，-2 D）1，0，-1，-2。