2022年哈尔滨工业大学(威海)计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷B(有答案)

2022年哈尔滨工业大学(威海)计算机科学与技术专业《操作系统》科
目期末试卷B（有答案）
一、选择题
1、下列选项中，磁盘逻辑格式化程序所做的T作是（）
I.对磁盘进行分区
II.建立文件系统的根目录
III.确定磁盘扇区校验码所占位数
IV.对保存空闲磁盘块信息的数据结构进行初始化，
A. 仅II
B.仅II、IV
C.仅III，IV
D.仅I、II、IV
2、无结构文件的含义是（）
A.变长记录的文件
B.索引文件
C.流式文件
D.索引顺序文件
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、下列关于线程的叙述中，正确的是（）。

I.在采用轮转调度算法时，一进程拥有10个用户级线程，则在系统调度执行时间上占用10个时间片
II.属于同·个进程的各个线程共享栈空间
III.同一进程中的线程可以并发执行，但不同进程内的线程不可以并发执行
IV.线程的切换，不会引起进程的切换
A. 仅I、II、III
B. 仅II、IV
C.仅II、III
D.全错
5、一次性分配所有资源的方法可以预防死锁的发生，这种方法破坏的是产生死锁的4个必要条件中的（）。

A.互斥条件
B.占有并请求
C.不剥夺条件
D.循环等待
6、下列存储管理方式中，会产生内部碎片的是（）。

I.请求分段存储管理
II.请求分页存储管理
III.段页式分区管理
IV.[固定式分区管理
A.I、II、III
B.III，IV
C.只有II
D.II、III、IV
7、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
8、列选项中，不可能在用户态发生的事件是（）。

A.系统调用
B.外部中断
C.进程切换
D.缺页
9、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
10、某进程的段表内容见表，
当访问段号为2、段内地址为400的逻辑地址时，进行地址转换的结果是（）。

A.段缺失异常
B.得到内存地址4400
C.越权异常
D.越界异常
11、某文件占10个磁盘块，现要把该文件磁盘块逐个读入主存缓冲区，并送用户区进行
分析。

假设一个缓冲区与一个磁盘块人小相同，把一个磁盘块读入缓冲区的时间为100μs，将缓冲区的数据传送到用户区的时间是50μs.CPU对一块数据进行分析的时间为50us。

在单缓冲区和双缓冲区结构ド，读入并分析完该文件的时间分别是（）。

Α.1500μs，1000μs
B.1550μs，1100μs
C.1550μs，1550μs
D.2000μs，2000μs
12、在SPOOLing系统中，用户进程实际分配到的是（）。

A.用户所要求的外设
B.内存区，即虚拟设备
C.设备的部分存储区
D.设备的部分空间
二、填空题
13、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__________
14、在__________和__________存储管理中，页式存储管理提供的逻辑地址是连续的。

15、进程同步是指并发进程之间存在一种制约关系，一个进程的执行依赖于另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时必须__________，直到消息到达才
__________。

16、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。

17、UNIX操作系统提供两种程序运行环境，即__________和__________.
18、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
__________。

19、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。

20、通道程序是由__________组成的；启动通道工作前，必须把通道程序首地址存放到
__________中。

三、判断题
21、系统处于不安全状态不一定是死锁状态. （）
22、进程控制块中的所有信息必须常驻内存. （）
23、所有进程都挂起时，系统陷入死锁. （）
24、虚拟存储系统可以在每一台计算机上实现. （）
25、原语和系统调用的主要区别在于两者的实现方法不同. （）
26、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：（）
27、实时系统中的作业周转时间有严格的限制. （）
28、如果输入输出所用的时间比处理时间短得多，则缓冲区最有效. （）
29、存储保护的目的是限制内存的分配. （）
30、进程优先数是进程调度的重要依据，必须根据进程运行情况动态改变. （）
四、名词解释题
31、同步：
32、交换调度：
33、非抢占式调度：
34、逻辑地址空间：
35、物理地址：
36、缓冲池：
五、简答题
37、影响缺页中断率的因素有哪些？
38、操作系统为用户提供哪些接口？
39、在设备管理中，按照设备共享特性分成哪几种类型比较合理，并分别举例说明。

40、计算机系统中产生死锁的根本原因是什么一般解决死锁的方法有哪三种
41、试说明和比较几种文件共享的方法绕弯路法？
六、综合题
42、删除文件时，存放文件的盘块常常返1回到空闲盘块链，有些系统同时消除盘块中的内容，而另一些系统则不清除，请对这两种方式从性能、安全性、方便性三个角度进行比较。

43、请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容见表，页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ns，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间为10ns（已含更新TLB和页表的时间），进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略。

假设①TLB 初始为空。

②地址转换时先访问TLB.若TLB术命中，再访向页表（忽略访问页表之后的TLB更新时间）。

③有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。

设虚地址访问序列2362H、1565H、25ASH，请问：
1）依次访问上述3个虚地址，各需多少时间？给出计算过程。

2）基于上述访问序列，虚地址1565H的物理地址是多少？请说明理山。

44、为什么要引入设备独立性？如何实现设备独立性？
45、某虚拟存储系统中有一个进程共有6页（0~5），其中代码占3页（0~2），数据占1页3），数据堆占1页4），用户找占1页5）。

它们依次存放在外存的22、23、25、26存储块。

当前，代码页已经分配在物理内存的66、67、87页，数据页为31，并已经进行了修改。

数据堆页还没有分配内存，用户栈分配在01页。

请问：
1）页表中应该包含哪些项目？请填写此页表。

2）若内存堆中请内存，因无分配物理内存而产生缺页中断，此时内存无空闲页面，则采用LRU页面淘汰算法选中内存的哪个页面？操作系统作何处理？页表义如何变化？设当前时刻为虚拟时间1256。

参考答案
一、选择题
1、B
2、C
3、D
4、D
5、B
6、D
7、A
8、C
9、B
10、D
11、B
12、B
二、填空题
13、【答案】2
14、【答案】页式、段式
15、【答案】等待、被唤醒
16、【答案】建立文件、关闭文件
17、【答案】内核层、外壳层
18、【答案】在有限时间内得到所需全部资源、死锁
19、【答案】管或系统、目或用户
20、【答案】通道命令（或COW）、通道地址字（或CAW）
三、判断题
21、【答案】：对
22、【答案】：错
23、【答案】：错
24、【答案】：错
25、【答案】：错
26、【答案】：错
27、【答案】：错
28、【答案】：错
29、【答案】：错
30、【答案】：错
四、名词解释题
31、同步：
是指进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。

也就是说，这些具有伙伴关系的进程在执行次序上必须遵循确定的规律。

32、交换调度：
是基于系统确定的某个策略，将主存中处于等待状态或就绪状态的某个或某些进程交换到外存交换区中，以便将外存交换区上具备运行条件的进程换入主存，准备执行。

引入交换调度的目的是为了解决主存紧张和提高主存的利用效率。

33、非抢占式调度：
系统一旦把处理机分配给某个进程之后，该进程一直运行下去，直到该进程完成或因等待某个事件发生时，才将处理机分配给其他进程。

这种调度方式实现简单，系统开销小，但系统性能不够好。

34、逻辑地址空间：
由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间。

35、物理地址：
内存中各存储单元的地址由统一的基地址顺序编址，这种地址称为物理地址。

36、缓冲池：
又叫公共缓冲区，也是系统在磁盘上设置的多个缓冲区。

它既可以用于输入，也可以用于输出，较好地克服了专用缓冲区的缺点。

一方面提高了缓冲区的利用率，另一方面也提高了设备与cpu的并行操作程度。

五、简答题
37、答：4个因素，分别是：（1）分配给程序的主存块数；（2）页面的大小；（3）程序编制方法；（4）页面调度算法
38、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
39、答：按照是否可共享，可以分成独占设备和共享设备两类，独占设备不能让多个程序同时使用，共享设备可以同时让多个程序使用。

打印机属于独占设备，如果多个程序同时使用打印机，则打印出来的数据就可能会随机混合交叉在一起，所以打印机只能让一个程序独占。

而磁盘属于共享设备，多个程序同时在磁盘上打开文件是可以的。

40、答：计算机系统中产生死锁的根本原因是：资源有限且操作不当，一般解决死锁的方法有：死锁的预防，死锁的避免，死锁的检测与恢复等三种.
41、答：利用基本文件目录实现文件共享：基于索引节点的共享方法：利用符号链实现文件共享：
六、综合题
42、【解析】
性能方面：因后这一种方式在删除文件时减少了访问磁盘的次数，故其速度比前一种方式更快。

安全性方面：把一个内容没有被清除的盘块分配给下一个用户使用，则有可能使其获得盘块中的内容，故前一种方式更加安全。

方便性方面：如果盘块中的内容没有被消除，则当用户因误操作而删除文件时，有可能通过某种办法恢复被删除的文件，故后种方式更为方便。

43、【解析】
1）因为每页大小为4KB.页内位移为12位（二进制位）或3位（十六进制位），逻辑地，址2362H的页号为第一个十六进制位（也可转化为二进制，得0010 0011 0110 0010B，则对应的页号为前4个二进制位），即为2。

通过查询表得知，该页在内存，但初始TLB为空，因此2362H的访问时间为10ns（访问TLB）+100ns （访问页表）+100ns（访问内存单元）=210ns.
同理，逻辑地址1565H对应的页号为1，查询TLB未命中，之后查询页表发现该页不在内存，出现缺页中断。

缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行，需要访问一次快表。

所以，1565H的访问时间为10ns（访问TLB）
+100ns（访问页表）+108ns（调页）+10ns（访问TLB）+100ns（访问内存单元）=108ns。

逻辑地址25ASH对应的页号为2，该页在内存，TLB命中，所以25A5H的访问时间=10ns（访问TLB）+100ns（访问内存单元）=110ns。

2）1565H对应的物理地址是101565H。

在1）中，当访问1565H产生缺页中断时，内存中已经有2页达到驻留集大小上限，应选出-页换出，由于在之前访问过2362H地址，2号页面刚被访问，因此根据LRU算法，淘汰0号页面，即页框号为101H的页面，因此换入的，1号页面的页框号为101H，所以虚地址：1565H 的物理地址为页框号101H与页内位移565H的组合，即101565H。

44、【解析】引入设备独立性可使应用程序独立于具体的物理设备。

此时，用户用逻辑设备名来申请使用某类物理设备，当系统中有多台该类型的设备时，系统可以将其中的台分配给请求进程，而不必局限于某一台指定的设备，这样可以显著改
善资源的利用率及可适应性。

独立性还可以使用户程序独立于设备的类型，如进行输出时，既可用显示终端，也可以用打印机。

有了这种适应性，就可以很方便地进行输入/输出重定向。

为了实现设备独立性，必须在设备驱动程序之上设置一层设备独立性软件，用来执行所有I/O设备的公用操作，并向用户层软件提供统接口。

关键是系统中必须设置一张逻辑设备表（LUT）用来进行逻辑设备到物理设备的映射，其中每个表目中包含逻辑设备名、物理设备名和设备驱动程序入口地址：当应用程序用逻辑设备名请求分配I/O设备时，系统必须为它分配相应的物理设备，并在LUT中建立一个表目，以后进程利用该逻辑设备名请求I/O操作时，便可从LUT中得到物理设备名和驱动程序入口地址。

45、【解析】内存计算的变化很多，本题主要考查考生对内存管理的理解。

根据题意，本系统采用的是虚拟存储系统，因此立即可以想到，进程，定是部分调入。

从题1给出的条件可知，进程共有6页（0~5），其中代码占3页（0~2），数据古1页（3），数据堆占1页（4），用户栈占1页（5）。

这个条件显然是虚拟存储管理的实际情况，进程的逻辑页有6页，因此，分配的虚拟空间也是6页。

按题意，页面依次存放在外存的22、23、25、26存储块。

这个条件告诉我们，进程对应的外存是4块，显然，有2页是在进程运行过程中产生的，一般数据堆和栈是在运行过程中产生的，在虚拟存储管理中，数据堆和栈对应的外存应该在对换区上
而且只有在换出时才分配，所以在外存地址中般是不包含堆和栈的。

题还提供了当前代码页已经分配在物理内存的66、67、87页，数据页为31，并已经进行了修改。

此信息说明虚拟存储管理已经分配了物理内存页框，而且数据页还被修改了，那么应该在页表中表现出来。

题目还告诉我们数据堆页还没有分配内存，显然还没有使用。

用户栈分配在01页。

表示栈也已经分配内存页框了。

据此就可以填写表格了。

上面已经提到，数据堆还没有分配，当用到该页时，서不在内存，故产生缺
页中断，题口的意思是在木进程内进行页面置换。

当采用LRU算法时，考虑LRU算
法是最近最久术使用的页面淘汰掉，从给定的条件看，数据页3被引用的时间为1020，最久未使用，而且记录，的时间为引用时间，所以该页还是最近未使用，
故这页被选中淘汰，该页框被分配给数据堆页。

解答如下：存在位表示是否在内存：
修改位根据题意，只有数据页修改了，故为1：引用位表示该页的使用情况，在没
有特别说明的情况下，只要该页面被调入内存，对虚拟存储管理来说，该页就定被引用。

保护方式代码页只能读和运行，数据页可以读写，找可以读写，外存块号和内存页框号山题日给出，填写如下。

1）填写页表见表。

2）当内存堆中请内存时，产生缺页中断，采用LRU页面淘汰算法选中数据页，操作系统根据页表修改位发现该页已经被改写了，所以首先要将该页写回外存块中，修改该页表，然后将该页分配给数据堆页，重新修改数据堆页的页表，返回到缺页中断的那条指令，继续执行。

修改的页表见表逻辑4、5页只要从来没有被
换出到交换区，就没有外存块号。