福建师范大学18年3月课程考试《操作系统导论》作业考核试题答案

操作系统导论试卷
一、单项选择题（每小题2分，共30分）
1．采用动态重定位方式装入的作业，在执行中允许（ C ）将其移动。

A．用户有条件地 B．用户无条件地
C．操作系统有条件地 D．操作系统无条件地
2．如果允许不同用户的文件可以具有相同的文件名，通常采用（ D ）来保证文件存取的安全。

A．重名翻译机构 B．建立索引表
C．建立指针 D．多级目录结构
3．在单一处理机上，将执行时间有重叠的几个程序称为（ C ）。

A．顺序程序 B．多道程序
C．并发程序 D．并行程序
4．对磁盘进行移臂调度的目的是为了缩短( A )时间。

A.寻找
B.延迟
C.传送
D.启动
5．文件系统中，目录管理最基本的功能是（ A ）。

A．实现按名存取 B.管理文件存储器的空闲空间
C.指出分配给文件的盘块的地址
D.管理文件存储器的空闲空间，并指出分配给文件的盘块的地址
6．一作业进入内存后，则所属该作业的进程初始时处于（ C ）状态。

A．运行 B．等待 C．就绪 D．收容
7．临界区是指并发进程中访问共享变量的（ D ）段。

A．管理信息 B．信息存储 C．数据 D．程序
8．一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占8位，则最大段长是（ C ）
A. 28字节
B.216字节
C.224字节
D.232字节9．UNIX系统中，文件存贮空间的管理采用的是（ C ）。

A．位图法 B．空闲块表法
C．成组连接法 D．单块连接法
10．由固定分区发展为分页存储管理方式的主要推动力是（ A ）。

A．提高内存利用率 B．提高系统吞吐量
C．满足用户需要 D．更好地满足多道程序运行的需要
11．下列用于实现虚拟设备的技术是（ C ）。

A．PCB B．DMA C．SPOOLing D．FCB
12．破坏“部分分配条件”主要用于实现死锁的（ A ）。

A．预防 B．避免 C．检测 D．恢复
13．一个实行分页存贮管理的系统，内存块长度为2K,现有一作业其地址空间大小为5K,那么该作业装入内存后的存贮总量是（ C ）。

A．4k B．5k C．6k D．7k
14.假设有5个进程竞争同类资源，如果每个进程需要三个该类资源，则至少需
要提供（ C ）个资源，才能保证不会发生死锁。

A.9
B.10
C.11
D.12
15. 假设磁头当前处于第105道，正在向磁道序号增加的方向移动。

现有一个磁
道访问请求序列为35，45，12，68，110，180，170，195，采用SCAN调度（电梯调度）算法得到的磁道访问序列是（ A ）。

A．110，170，180，195，68，45， 35，12
B. 110，68， 45， 35， 12，170， 180，195
C．110，170，180，195，12，35， 45，68
D．12， 35， 45， 68， 110，170，180，195
二、填空题（每空1分，共20分）
1. 用来实现互斥的同步机制应该遵循空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待四条准则。

2．一个被创建的进程包括程序、数据、 PCB(进程控制块) 三部分，且这个新创建的进程处于阻塞状态状态。

3．某分页系统的逻辑地址结构采用16位，其中高6位用于页号，低10位用于页内地址，访问逻辑地址是2058，则页号 2 ，页内地址10 。

4．文件在磁盘上面存贮结构主要有 DAS 、 NAS 和 SAN 三种。

5．有一个含8个盘片的双面硬盘，盘片每面有150条磁道，则该硬盘的柱面数
为 150 。

6．一个作业要想得到处理机执行，必须经过两级调度，第一级调度是作业调度第二级调度是进程调节器度。

7．如果生产者消费者问题中共享的缓冲器的容量为8，物品存入缓冲器的同步信号量SP的初始值应为 8 。

8．如果有5个进程共享同一程序段，每次允许3个进程进入该程序段，若用PV 操作作为同步机制则信号量S的取值范围是 3，2，1，0，-1 。

9．无交互能力的操作系统是批处理系统。

10．主存储器与外围设备之间的信息传送操作称为输入输出操作。

三、简答题(每小题5分，共20分）
1．页表的作用是什么？请求分页技术与分页技术的根本区别是什么？
答：页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。

请求分页技术与分页技术的根本区别是：请求分页提供虚拟存储器，而分页技术并未提供虚拟存储器。

2. 什么叫通道？通道的作用是什么？
答：通道是一个独立于 CPU的专管1/0控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换。

它有自己的通道指令，这些通道指令由 CPU启动，并在操作结束时向 CPU发中断信号。

通道方式进一步减轻了 CPU的工作负担，增加了计算机系统的并行工作程度。

3．什么是处理机的核心态和用户态？为什么要设置这两种不同的状态？
答：当执行操作系统程序时，处理机处于核心态。

它有较高的特权，可以执行所有的指令，包括一般用户程序中不能使用的特权指令，从而能对所有寄存器和内存进行访问，启动i/o操作等。

用户程序是在用户态下执行，它的权限较低，只能执行指令集中非特权指令。

设置这两种不同状态的目的是为了保护操作系统程序（特别是其内核部分），防止受到用户程序的损害。

4．什么是抖动？产生抖动的原因是什么？
答：抖动(Thrashing)就是指当内存中已无空闲空间而又发生缺页中断时，需要
从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中，如果算法不适当，刚被换出的页很快被访问，需重新调入，因此需再选一页调出，而此时被换出的页很快又要被访问，因而又需将它调入，如此频繁更换页面，以致花费大量的时间，我们称这种现象为"抖动";
产生抖动的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的对立统一矛盾关系引起的，为了提高CPU利用率，可提高多道程序度，但单纯提高多道程序度又会造成缺页率的急剧上升，导致CPU的利用率下降，而系统的调度程序又会为了提高CPU利用率而继续提高多道程序度，形成恶性循环，我们称这时的进程是处于"抖动"状态。

四、综合题（每小题10 分，共30分）
1．某页式虚拟存储管理系统的物理空间共3K，页面大小为1K，一进程按下列地址顺引用内存单元：
3635，3632,1140,3584,2892,3640,0040,2148,1700,2145,3209,0000,1102,1100。

如果上述数字均为十进制数,而内存中尚未装入任何页，
1）给出使用LRU算法和FIFO算法时的缺页次数，并对这两种情况进行比较。

答：根据题意，分配给作业的内存块数为3，而页面的引用次序为：3、3、1、3、2、3、O、2、l、2、3、O、l、1。

因此，可以计算出，采用LRU算法时，缺页次数为8，采用FIFO算法时，缺页次数为6。

LRU算法用最近的过去来作为预测最近的将来的依据，一般认为其有较好的性能，但实现时，要记录最近在内存的每个页面的使用情况，比FIFO困难，其开销也大。

有时，因页面的过去和未来的走向之间并无必然的联系，如上面，LRU算法的性能就没有想象中的那么好。

2）若页表在内存，如果访问内存需要0.2us,有效访问时间为多少？如果加一快表，且假定在快表中找到页表项的机率达90%，则有效访问时间又为多少？（假定查快表花的时间为0）
答：每次访问数据时，若不使用快表，则需要两次访问内存，即先从内存的页表中读出页对应的块号，然后再根据形成的物理地址去存取数据；使用快表时，若能从快表中直接找到对应的页表项，则可立即形成物理地址去访问相应的数据，否则，仍需两次访问内存。

如果访
问内存需要0.2us，有效访问时间为:2*0.2=0.4us，如果增加一个快表，有效访问时间为
:0.9*0.2+（1-0.9）*2*0.2=0.22us
2．某个文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，每个盘块的大小为512字节，如果每个盘块号需用2个字节来描述，则该系统需要设置几次间址项？给出详细分析过程。

答：如果盘块地址只需用2个字节来描述，则该磁盘系统中盘块的数目将小于等于216即65536块，故文件的大小也不会超过65536块：而每个盘块中可存放256个盘块号，因此系统最多只要用到二次间址。

实际上，使用1个一次间址项和1个二次间址项后．允许文件的最大长度已达11+256+256×256块，已经超出了该磁盘系统中实际的盘块数目。

3．在一个飞机订票系统中，多个用户共享一个数据库。

各用户可以同时查询信息，若有一个用户要订票，需更新数据库时，其余所有用户都不可以访问数据库。

请用P，V操作设计一个同步算法，实现用户查询与订票功能，要求：当一个用户订票而需要更新数据库时，不能因不断有查询者到来，而使其长时间等待。

利用信号量机制保证其正常执行。

答：本题是典型的读者一写者问题。

查询操作是读者,订票操作是写者,而且要求写者优先。

为了达到这一控制效果,可以引入一个变量rc,用于记录当前正在运行的读者进程数。

每个读者进程进入系统后需对rc值加1。

当rc值由O变为1时,说明是第一个读者进程进入,因此需要该读者进程对控制写者进程的信号量Srw进行P操作,以便与写者进程互斥运行:当rc值由非0值增加时,说明不是第一个读者进程,此时控制写者进程的信号量已经过P操作控制禁止写者进程进入,因此不需要再次对该信号量进行P操作。

当读者进程退出时,需对rc做减1操作。

如发现减1后m值变为0,说明是最后一个读者进程退出,因此需要该读者进程对控制写者进程的信号量Srw进行V操作,以便使写者进程能够进入。

资源计数变量rc也是一个临界资源,需要用信号量Src对它进行互斥访问控制。

为了提高写者的优先级,我们还增加了一个信号量S,用以在写进程到达时封锁其后续的读者进程。

用户查询与订票的逻辑框图如图所示。