2022年湖北大学知行学院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年湖北大学知行学院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、设某文件为索引顺序文件，由5个逻辑记录组成，每个逻辑记录的大小与磁盘块的大小相等，均为512B，并依次存放在50，121，75，80，63号磁盘块上。

若要存取文件的第1569逻辑字节处的信息，则要访问（）号磁盘块。

A.3
B.75
C.80
D.63
2、操作系统为了管理文件，设计了文件控制块（FCB），文件控制块的建立是（）.
A.在调用create（）时
B.在调用open（）时
C.在调用read（）时
D.在调用write（）
3、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
4、作业8：00到达系统，估计运行时问为1h。

若从10：00开始执行该作业，其响应比为（）。

A.2
B.1
C.3
D.0.5
5、下列进程调度算法中，综合考虑进程等待时间和执行时间的是（）
A.时间片轮转调度算法
B.短进程优先调度算法
C.先来先服务调度算法
D.高响应比优先调度算法
6、系统为某进程分配了4个页框，该进程已访问的页号序列为2，0，2，9，3，4，2，8，2，4，8，4，5，若进程要访问的下页的页号为7，依据LRU算法，应淘汰页的页号是（）
A.2
B.3
C.4
D.8
7、在分页虚拟存储管理中，“二次机会”调度策略和“时钟”调度策略在决定淘汰哪一页时，都用到了（）。

A.虚实地址变换机构
B.快表
C.引用位
D.修改位
8、下列选项中，在用户态执行的是（）。

A.命令解释程序
B.缺页处理程序
C.进程调度程序
D.时钟中断处理程序
9、若程序正在试图读取某个磁盘的第100个逻辑块，使用操作系统提供的（）接门。

A.系统调用
B.图形用户接口
C.原语
D.键盘命令
10、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
11、下列有关设备独立性的说法中，正确的是（）。

A.设备独立性是指I/O设备具有独立执行I/O功能的种特性
B.设备独立性是指用户程序独立于具体物理设备的·种特性，
C.设备独立性是指能够实现设备共享的一种特性
D.设备独立性是指设备驱动程序独立于具体物理设备的·种特性，
12、虚拟设备是通过（）技术实现的。

A.并行
B.通道
C.SPOOLing
D.虚拟存储
二、填空题
13、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。

14、批处理操作系统中，操作员根据作业需要把一批作业的有关信息输入计算机系统，操作系统选择作业并根据作业控制__________的要求自动控制作业的执行。

15、在响应比更高者优先的作业调度算法中，当各个作业等待时间相同时，计算
__________的作业将得到优先调度
16、现代计算机系统采用自成独立系统的能与主机并行工作的I/O结构，主存储器与外围设备之间传送信息的输入输出操作由__________完成。

由于它能独立完成输入输出操作，所以也称为__________。

17、把进程间用信件来交换信息的方式称为__________
18、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。

19、通道把通道程序执行情况记录在__________中；通道完成一次输入输出操作后，以
__________方式请求中央处理器进行干预。

20、单用户连续存储管理方式下，也可利用__________技术让多个用户的作业轮流进入主存储器执行。

三、判断题
21、特殊文件是指其用途由用户特殊规定的文件. （）
22、进程从运行状态变为等待状态是由于时间片中断发生. （）
23、当一个进程从等待态变成就绪态，则一定有一个进程从就绪态变成运行态. （）
24、所有进程都挂起时，系统陷入死锁. （）
25、执行系统调用时可以被中断. （）
26、进程在运行中，可以自行修改自己的进程控制块. （）
27、操作系统的所有程序都必须常驻内存.（）
28、在页式虚拟存储系统中，页面长度固定并且是硬件的设计特性. （）
29、在作业调度时，采用最高响应比优先的作业调度算法可以得到最短的作业平均周转时间. （）
30、在页式虚拟存储系统中，页面长度是根据程序长度动态地分配的. （）
四、名词解释题
31、分时：
32、抢占式调度：
33、非抢占式调度：
34、换页：
35、逻辑地址空间：
36、中断响应：
五、简答题
37、什么是虚拟存储器，它有什么特点？
38、实现虚拟设备的硬件条件是什么操作系统应设计哪些功能程序
39、什么是设备独立性，它是如何实现的？
40、试说明资源的静态分配策略能防止死锁的原因.
41、操作系统为用户提供哪些接口？
六、综合题
42、在请求分页系统中，为什么说一条指令执行期间可能产生多次缺页中断？
43、已知系统为32位实地址，采用48位虚拟地址，页面大小4KB，页表项人小为8B；每段最大为4GB。

1）假设系统使用纯页式存储，则要采用多少级页表，页内偏移多少位？
2）假设系统采用一级页表，TLB命中率为98%，TLB访问时间为10ns，内存访问时间为100ns，并假设当TLB访问失败后才开始访问内存，问平均页面访问时间是多少？
3）如果是二级页表，页面平均访问时间是多少？
4）上题中，如果要满足访问时间<120ns，那么命中率需要至少多少？
5）若系统采用段页式存储，则每用户最多可以有多少个段？段内采用儿级页表？
44、考虑某个系统在表所示时刻的状态。

使用银行家算法回答下面的问题。

1）计算Need矩阵。

2）系统是否处于安全状态？如安全，请给出个安全序列。

3）如果从进程P1发来个请求（0，4，2，0），这个请求能否立刻被满足？如安全，请给出一个安全序列。

45、今有3个并发进程R、M、P，它们共享一个可循环使用的缓冲区B，缓冲区B 共有N个单元。

进程R负责从输入设备读信息，每读一个字符后，把它存入缓冲区
B的一个单元中；进程M负责处理读入的字符，若发现读入的字符中有空格符，则把它改成“,”：进程P负责把处理后的字符取出并打印输出。

请用P、V操作写出它们能正确并发执行的程序。

参考答案
一、选择题
1、C
2、A
3、B
4、C
5、D
6、A
7、C
8、A
9、A
10、D
11、B
12、C
二、填空题
13、【答案】通道命令（或COW）、通道地址字（或CAW）
14、【答案】说明书
15、【答案】时间短
16、【答案】通道、输入输出处理机
17、【答案】信箱通信
18、【答案】死锁的避免
19、【答案】通道状态字（或CSW）、中断（或I/O中断）
20、【答案】对换（swapping）
三、判断题
21、【答案】：错
22、【答案】：错
23、【答案】：错
24、【答案】：错
25、【答案】：对
26、【答案】：错
27、【答案】：错
28、【答案】：对
29、【答案】：错
30、【答案】：错
四、名词解释题
31、分时：
在分时系统中，分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。

32、抢占式调度：
当一个进程正在执行时，系统基于某种策略强行将处理机从占有者进程剥夺而分配给另一个进程的调度。

这种调度方式系统开销大，但系统能及时响应请求。

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、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、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。

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：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。

38、答：硬件条件是：配置大容量的磁盘，要有中断装置和通道操作系统应设计好"预输入"程序，"井管理"程序，"缓输出"程序.
39、答：设备独立性即应用程序独立于使用的物理设备，在应用程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备。

系统在执行时，是使用物理设备名称要实现设备独立性必须由设备独立性软件完成，包括执行所有设备的公有操作软件提供统一的接口，其中逻辑设备到物理设备的映射是由逻辑设备表LUT完成的
40、答：资源静态分配策略要求每个进程在开始执行前申请所需的全部资源，仅在系统为之分配了所需的全部资源后该进程才开始执行.这样进程在执行过程中不再申请资源，从而破坏了死锁的四个必要条件之一"占有并等待条件"，从而防止死锁的发生。

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】因请求调页时，只要作业的部分页在内存，该作业就能执行，而在
执行过程中发现所要访问的指令或数据不在内存时，则产生缺页中断，将所需页面调入内存，在请求调页系统中，一条指令能跨了两个页面。

而其中要访问的操作数可能与指令不在同一页面，H操作数本身也可能跨了两个页面。

当要执行这类指令，而相应的页都不在内存时，就将产生多次缺页中断。

43、【解析】
1）已知页面大小4KB=212B，即页内偏移量的位数为12。

采用48位虚拟地址，故虚页号为48-12=36位。

页表项的大小为8B，则每页可容纳
4KB/8B=512=29项。

那么所需多级页表的级数36/9=4，故应采用4级页表。

2）系统进行页面访问操作时，首先读取页面对应的页表项，有98%的概率
可以在TLB中直接读取到（10ns），然后进行地址变换，访问内存读取页面
（100ns），所需时间为10ns+100ns=110ns。

如 TLB未命中（10ns），则要通
过次内存访问来读取页表项（100ns）.地址变换后，再访问内存（100ns），因TLB访问失败后才开始访问内存，因此所需时间为，10ns+100ns+100ns=210ns.
页表平均访问时间为
[98%×110+（1-98%）×210]ns=112ns
3）级页表的情况下，TLB命中的访问时间还是110ns，未命中的访问时间加
上一次内存访问时间，即210ns+100ns=310ns，那么平均访问时间为
[98%×110+（1-98%）×310]ns=114ns
4）本问是在第3）小题的基础上提出的，假设快表命中率为p，则应满足
[p×110+（1-p）310]ns≤120ns求解不等式，得p=95%。

5）系统采用48位虚拟地址，虚拟地址空间为248B，每段最大为4GB.那么最
大段数=248B/4GB=216=65536.
4GB=232B，即段内地址位数为32，段内采用多级页表，那么多级页表级数
⌈（32−12）/9⌉=3，故段内采用3级页表。

44、【解析】
2）Work向量初始值=Available（1,5,2,0）
由表可知，因为存在一个安全序列（P0，P2，P1，P3），所以系统处于安全状态。

3）Request i（0，4，2，0）<Need i（0，7，5，0）
Request i（0，4，2，0）<Available i（1.5.2.0）.
假设先试着满足P1进程的这个请求，则Available变为（1,1,0,0）。

系统状态变化见表
因为存在一个安全序列（P0,P2,P1,P3），所以系统仍处于安全状态，即P1的这个请求应该马上：被满足。

45、【解析】在本题中，3个并发进程P、M、P共享了一个可循环使用的缓冲区B.进程R负责从输入设备读字符并存入缓冲单元中，进程M负责将读入字符中的空格符改成“."，进程P负责处理后字符的打印输出。

为此，应设置4个信号量mutex，empty，fulll，full2。

mutex用于实现对缓冲区的互斥访问，其初值为1：empty 表示缓冲区中的可用单元数目，其初值为N：full表示已读入的字符个数，其初值为0：full2表示已处理的字符个数，其初值为0。

为了描述方使，还应设置3个指针in，outl、out2。

in指向下个可用缓冲单元，out指向下一个待处理字符，out2指向下一个待输出字符。

它们并发执行的同步机制描述如下：
Semaphore empt y=N；
Semaphore ful11=0；Semaphore full2=0；Semaphore mutex=1；Char buffer[N]；
Int in=0，out1=0，out2=0；R（）
{
While（true）
Char x；
读入一个字符到x；
P（empty）
P（mutex）；
Buffer[in]=x；
in=（in + 1）&N；
V（mutex）；
V（ful11）；
}
}
M（）
Char xi While（true）
P（ful11）；
P（mutex）；
x=buffer[outl]；
If（x==""）
{
x="，"；
Buffer[out1]=x；
}
outl=（outl + 1）&N
V（mutex）；
V（full2）：
P（）
Char xi While（true）
{
P（ful12）；
P（mutex）
x=buffertaut2]；
out2=（out2 + 1）&N；V（mutex）；
v （tempty）：
输出字符x；
}
}
本题是生产者-消费者问题的一个衍生问题，较原始问题加入了一个既是生产者也是消费，者的进程M。

本题中有两个生产者和两个消费者，因此加入了mutex 互斥信号量来保证对缓冲区的互斥访问，使题目解答更加严谨。

但是由于R、M、P所使用的是不同的指针（分别是in、out1、out2），因此这里不用mutex信号量也能保证进程对缓冲区的互斥访问.。