2022年南京大学计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷A(有答案)

2022年南京大学计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷A
（有答案）
一、选择题
1、位示图可用于（）
A.实现文件的保护和保密
B.文件目录的查找
C.磁盘空间的管理
D.主存空间的共享
2、用户在删除某文件的过程中，操作系统不可能执行的操作是
A.删除此文件所在的目录
B.删除与此文件关联的目录项
C.删除与此文件对应的文件控制块
D.释放与此文件关联的内存缓冲区
3、进程和程序的本质区别是（）
A.前者分时使用CPU，后者独占CPU
B.前者存储在内存，后者存储在外存
C.前者在一个文件中，后者在多个文件中
D.前者为动态的，后者为静态的
4、有3个作业J1，J2，J3，其运行时间分别为2h，5h，3h，假定同时到达，并在同…台处理器上以单道方式运行，则平均周转时间最短的执行序列是（）。

A.J1，J2，J3
B.J3，J2，J1
C.J2，J1，J3
D.J1，J3，J2
5、对进程的管理和控制使用（）。

A.指令
B.原语
C.信号量
D.信箱通信
6、在页式虚拟存储管理系统中，采用某些页面置换算法，会出现Belady异常现象，即进程的缺页次数会随着分配给该进程的页框个数的增加而增加。

下列算，法中，可能出现Belady异常现象的是（）。

I.LRU算法 II.FIFO算法 III.OPT 算法
A. 仅I
B.仅II
C.仅I、III
D. 仅I、III
7、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2048B，内存总共有8个存储块，试问逻辑地址至少为多少位？内存空间有多大（）？
A.逻辑地址至少为12位，内存空间有32KB
B.逻辑地址至少为12位，内存空间有16KB
C.逻辑地址至少为15位，内存空间有32KB
D.逻辑地址至少为15位，内存空间有16KB
8、一个多道批处理系统中仅有P1，和P2两个作业，P2比P1晚5ms到达。

它们的计算和I/O操作顺序如下：
P1：计算60ms，I/O 80ms，计算20ms
P2：计算120ms，I/O 40ms，计算40ms。

若不考虑调度和切换时间，则完成两个作业需要的时间最少是（）。

A.240ms
B.260ms
C.340ms
D.360ms
9、实时操作系统必须在（）内处理完来白外部的事件。

A.一个机器周期
B.被控对象规定时间
C.周转时间
D.时间片
10、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这矛盾可采用（）。

A.并行技术
B.通道技术
C.缓冲技术
D.虚拟技术
11、提高单机资源利用率的关键技术是（）。

A.SPOOLing技术
B.虚拟技术
C.交换技术
D.多道程序设计技术
12、下列关于SPOOLing技术的叙述中，错误的是（）
A.需要外存的文持
B.需要多道程序设计技术的支持
C.可以让多个作业共享一台独占设备
D.由用户作业控制设备与输入/输出之间的数据传送
二、填空题
13、操作系统中，进程调度通常有先来先服务、__________、__________和分级调度算法等调度算法。

14、解决死锁问题可以采用的方式中，采用__________策略，如银行家算法虽然保守，但
可以保证系统时时处于安全状态。

15、操作系统能保证所有的进程__________，则称系统处于“安全状态”，不会产生
__________。

16、磁盘是一种可共享设备，在若干文章者请求读写磁盘时，系统要进行磁盘的驱动调度，对磁盘来说，驱动调度由__________和__________组成。

17、特权指令只能在__________态下执行，若在__________态下执行则被认为是非法指令。

18、可防止死锁的资源分配策略有__________、__________和__________。

19、文件存取方式主要取决于两个方面的因素，与__________有关和与__________有关。

20、文件操作主要有__________、打开文件、读文件、写文件、__________、删除文件等几种主要操作。

三、判断题
21、进程从运行状态变为等待状态是由于时间片中断发生. （）
22、在内存为M的分时系统中，当注册的用户有N个时，每个用户拥有M/N的内存空间. （）
23、实时系统中的作业周转时间有严格的限制. （）
24、文件系统的主要目的是存储系统文档. （）
25、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. （）
26、对文件进行读写前，要先打开文件. （）
27、同一文件系统中不允许文件同名，否则会引起混乱. （）
28、进程获得处理机而运行是通过申请而得到的. （）
29、进程申请CPU得不到满足时，其状态变为等待态. （）
30、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. （）
四、名词解释题
31、并行：
32、安全序列：
33、饥饿：
34、换页：
35、碎片：
36、中断响应：
五、简答题
37、为什么说批处理多道系统能极大地提高计算机系统的工作效率？
38、什么是快表？它在地址转换中起什么作用？
39、什么是虚拟存储器，它有什么特点？
40、试简述页式存储管理的优缺点
41、操作系统为用户提供哪些接口？
六、综合题
42、试分别说明操作系统与硬件、操作系统与其他系统软件之间的关系，并画出
操作系，统的层次关系。

43、存放在某个磁盘上的文件系统采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地
址项，第0~9个地址项为直接地址，第10个地址项为一次间接地址，第11个地址
项为二次间接地址，第12个地址项为三次间接地址。

假设每个盘块的大小为512B，若盘块号需要占3B，而每个盘块最多存放170个盘块地址，则：
1）该文件系统允许文件的最大长度是多少？
2）将文件的第5000B、15000B、150000B转换成物理块号和块内位移。

3）假设某个文件的FCB已在内存，但其他信息均在外存，为了访问该文件中某个
位置的内容，最少需要几次访问磁盘？最多需要儿次访问磁盘？
44、在某系统中，从磁盘将一块数据输入到缓冲区需要花费的时间为t，CPU将对
一块数据进行处理的时间为c，将缓冲区的数据传送到用户区所花时间为m，那么
在单缓冲和双缓冲情况下，系统处理大量数据时，一块数据的处理时间为多少？
45、桌上有空盘，允许存放一个水果。

爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放橘子，儿子专等吃盘中的橘了，女儿专等吃盘中的苹果。

规定当盘空时一次只能放一个水果供吃者取用，请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿3个并发进程的同步。

参考答案
一、选择题
1、C
2、A
3、D
4、D
5、B
6、A
7、D
8、B
9、B
10、C
11、D
12、D
二、填空题
13、【答案】优先数调度算法、时间片轮转调度算法
14、【答案】死锁的避免
15、【答案】在有限时间内得到所需全部资源、死锁
16、【答案】移臂调度、旋转调度
17、【答案】管或系统、目或用户
18、【答案】静态分配、按序分配、剥夺式分配
19、【答案】文件管理、设备管理
20、【答案】建立文件、关闭文件
三、判断题
21、【答案】：错
22、【答案】：对
23、【答案】：错
24、【答案】：错
25、【答案】：对
26、【答案】：对
27、【答案】：对
28、【答案】：错
29、【答案】：错
30、【答案】：对
四、名词解释题
31、并行：
是指两个或多个活动在同一时刻同时执行的情况。

32、安全序列：
针对当前分配状态来说，系统至少能够按照某种次序为每个进程分配资源（直至最大需求），并且使他们依次成功地运行完毕，这种进程序列[p1，p2，，pn]就是安全序列。

33、饥饿：
在系统中，每个资源占有者都在有限时间内释放它所占有的资源，但资源中存在某些申请
者由于某种原因却永远得不到资源的一种错误现象。

34、换页：
指系统根据某种策略选择某页出主存，将某页调入主存的过程。

35、碎片：
在分区法中，内存出现许多容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”。

36、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。

五、简答题
37、答：①多道作业并行工作，减少了处理器的空闲时间，②作业调度可以合理选择装入主存储器中的作业，充分利用计算机系统的资源。

③作业执行过程中不再访问低速设备，
而直接访问高速的磁盘设备，缩短执行时间。

④作业成批输入，减少了从操作到作业的交
接时间
38、答：快表是一个高速、具有并行查询能力的联想存储器，用于存放正运行的进程的当前页号和块号，或者段号和段起始地址。

加入快表后，在地址转换时，首先在快表中查找，若找到就直接进行地址转换；未找到，则在主存页表继续查找，并把查到的页号和块号放
入联想存储器中。

快表的命中率很高，有效地提高了地址转换的速度。

39、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。

40、答：优点：有效地解决了碎片问题；缺点：程序的最后一页会有浪费空间的现象并且不能应用在分段编写的、非连续存放的大型程序中。

41、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
六、综合题
42、【解析】
图为计算机系统的层次关系。

操作系统与硬件的关系：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计
算机的硬件资源。

操作系统为用户完成所有与硬件相关的操作，从而极大方便了用户对硬件资源的使用，并提高了硬件资源的利用率。

操作系统与其他系统软件的关系：操作系统是一种特殊的系统软件，其他系
统软件运行在操作系统的基础之上，可获得操作系统提供的大量服务，也就是说，操作系统是其他系统软件与硬件之间的接口。

43、【解析】在混合索引分配方式中，FCB的直接地址中登记有分配给文件的前n
块（第0~n-1块）的物理块号（n的大小由直接地址项数决定，本题中为10）：一
次间接地址中登记有一个一次间接地址块的块号，而在一次间接地址块中则登记有分配给文件的第n~（n+k-1）块的块号（k的大小由盘块大小和盘块号的长度决定，本题中为170）：二次间接地址中登记有一个二次间接地址块的块号，其中给出了
k个一次间接地址块的块号，而这些一次间接地址块被用来登记分配给文件的第
（n+k）~（n+k+k2-1）块的块号：三次间接地址块，中则登记有一个三次间接
地址块的块号，其中可给出k个二次间接地址块的块号，这些二次间接地址块又可
给出k个，次间接地址块的块号，而这些一次间接地址块则登记分配给文件的第
（n+k+k）~（n+k+k+k-1）块的物理块号，
1）该文件系统中个文件的最大长度可达
10+170+170×170+170×170×170=4942080 块
=4942080×512B=2471040KB.
2）5000/512得到商为9，余数为392，即对应的逻辑块号为9，块内位移为392。

由于9<10，故可直接从该文件的FCB的第9个地址项处得到物理盘块号，块
内位移为392。

15000/512 得到商为29，余数为152，即对应的逻辑块号为29，块内位移
为152。

由于10≤29<10+170，而29-10=19，故可从FCB的第10个地址项，即，次间接地址项中得到一次间接地址块的地址，并从一次间接地址块的第19项（即
该块的第57~59B这3个字节）中获得对应的物理盘块号，块内位移为152。

150000/512得到商为292，余数为496，即对应的逻辑块号为292，块内位
移为496。

由于10+170≤292<10+170+170x170，而 292-（10+170）=112，112/170得到商为0.余数112，故可从FCB的第11个地址项，即：二次问接地址项
中得到二次间接地址块的地址，并从二次间接地址块的第0项中获得一个一次间接
地址块的地址，再从该一次间接地址块的第112项中获得对应的物理盘块号，块内
位移为496。

3）由于文件的FCB已在内存，为了访问文件中某个位置的内容，最少需要1
次访问磁盘（即可通过直接地址直接读文件盘块），最多需要4次访问磁盘（第一
次是读三次间接地址块，第二次是读二次间接地址块，第三次是读一次间接地址块，第四次是读文件盘块）。

44、【解析】在无缓冲的情况下，为了读取磁盘数据，应先从磁盘把一块数据输
入到用户数据区，所花费的时间为T：然后再由CPU对这块数据进行计算，计算时
问为C.所以每一块数据的处理时间为T+C。

在单缓冲的情况下，应先从磁盘把一块数据输入到缓冲区，所花费的时间为T：然后由操作系统将缓冲区的数据传送到用户区，其所花费的时间为M：接下来，便由CPU对这一块数据进行计算，计算时间为C.由于第i次读磁盘数据送至缓冲区时，系统同时读出用户区中第i-1次数据计算，此两项操作可以并行，并与数据从
缓冲区传送到用户区的操作串行进行，因此"一块数据的处理时间为MAX（C，T）+M.
在双缓冲的情况下，应先从磁盘把一块数据输入到第一个缓冲区，当装满第
一个缓冲区后，操作系统可以将第一个缓冲区的数据传送到用户区并对第一块数据进行计算，与此同时可以将磁盘输入数据送入第二个缓冲区：当计算完成后，若第二个缓冲区已装满数据，则又可以将第二个缓冲区中的数据传送至用户区并对第二块数据进行计算，与此同时可以将磁盘输入数据送入第一个缓冲区，如此反复交替使用两个缓冲区。

其中将数据从缓冲区传送到用户区的操作与用户区数据处理是串行的，它们
又可以与从磁盘传送数据到缓冲区的操作并行，因此人约耗时为max（c+m，t）。

考虑到内存中数据块的“搬家”耗时非常短、因此m可以忽略，故近似看成是max （c，t）。

45、【解析】在本题中，爸爸、儿子、女儿共用一个盘子，盘中，次只能放一个
水果。

当盘子为空时，爸爸可将一个水果放入果盘中。

若放入果盘中的是橘子，则允许儿子吃，女儿必须等待：若放入果盘中的是苹果，则允许女儿吃，儿子必须等待。

本题实际上是生产者-
消费者问题的一种变形。

这里，生产者放入缓冲区的产品有两类，消费者也
有两类，每类消费者只消费其中固定的一类产品。

在本题中，应设置3个信号量S、So，Sa。

Semaphore S=1；
Semaphore Sa=0；
Semaphore So=0；
Procedure fathert While（true）
P（S）；
将水果放入盘中；
if（放入的是橘子）
V（So）；
else
V（Sa）；
}
}
Procedure şon
{
While（true）
P（So）
从盘中取出橘子；
V（S）；
吃橘子；Procedure daughter {
While（true）
P（Sa）；
从盘中取出苹果；
V（S）：
吃苹果；
}
}。