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：begin
L1：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 L2
End
1.（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 :
begin
repeat
wait(wmutex);
perform write operation;
signal (wmutex);
until false;
end
reader:
begin
repeat
wait(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。