2022年辽宁石油化工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年辽宁石油化工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、如果文件采用直接存取方法，且文件大小不固定，则应采用（）物理结构。

A.直接
B.索引
C.随机
D.顺序
2、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
3、要实现两个进程互斥，设一个互斥信号量mutex.当mutex为0时，表示（）。

A.没有进程进入临界区
B.有一个进程进入临界区
C.有一个进程进入临界区，另外一个进程在等候
D.两个进程都进入临界区
4、下列选项中，降低进程优先权级的合理时机是（）。

A.进程的时间片用完
B.进程刚完成I/O，进入就绪队列
C.进程长期处于就绪队列
D.进程从就绪状态转为执行状态
5、若系统中有5台绘图仪，有多个进程需要使用两台，规定每个进程一次仪允许申请一台，则最多允许（）个进程参与竞争，而不会发生死锁。

A.5
B.2
C.3
D.4
6、下列选项中，属于多级页表优点的是（）。

A.加快地址变换速度
B.减少缺页中断次数
C.减少页表项所占字节数
D.减少页表所占的连续内存空间
7、要保证一个程序在主存中被改变了存放位置后仍能正确地执行，则对主存空间应采用（）技术。

A.静态重定位
B.动态重定位
C.动态分配
D.静态分配
8、（）不是操作系统的功能。

A.CPU管理
B.存储管理
C.网络管理
D.数据管理
9、假定下列指令已装入指令寄存器，则执行时不可能导致CPU从用户态变为内核态（系统态）的是（）。

A.DIV R0，R1；（R0）/（R1）→RO
B.INT n；产生软中断
C.NOT RO；寄存器R0的内容取非
D.MOV RO，addr；把地址 addr处的内存数据放入寄存器RO中
10、程序员利用系统调用打开I/O设备时，通常使用的设备标识是（），
A.逻辑设备名
B.物理设备名
C.主设备号
D.从设备号
11、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
12、下列关于设备驱动程序的叙述中，正确的是（）。

I.与设备相关的中断处理过程是由设备驱动程序完成的
II.由于驱动程序与I/O设备（硬件）紧密相关，故必须全部用汇编语言书写
III.磁盘的调度程序是在设备驱动程序中运行的
IV.一个计算机系统配置了2台同类绘图机和3台同类打印机，为了正确驱动这些设备，
系统应该提供5个设备驱动程序
A. 仅I、III
B. 仅II、III
C.仅I、III，IV
D. I、II、III、IV
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、操作系统中，进程可以分为__________和__________两类。

15、死锁的形成，除了与资源的________有关外，也与并发进程的________有关。

16、UNIX系统规定用户使用文件的权限是读、__________和__________三种。

17、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。

18、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。

19、输入输出操作异常结束中断可能是由__________故障或设备__________引起的。

20、系统事先给每台设备确定的编号称设备的__________号，由用户在使用设备时给出的编号称设备的__________号。

三、判断题
21、在文件系统中，打开文件是指创建一个文件控制块. （）
22、原语和系统调用的主要区别在于两者的实现方法不同. （）
23、进程从运行状态变为等待状态是由于时间片中断发生. （）
24、通过任何手段都无法实现计算机系统资源之间的互换. （）
25、进程在运行中，可以自行修改自己的进程控制块. （）
26、实时系统中的作业周转时间有严格的限制. （）
27、系统处于不安全状态不一定是死锁状态. （）
28、由于现代操作系统提供了程序共享的功能，所以要求被共享的程序必须是可再入程序. （）
29、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. （）
30、引入当前目录是为了减少启动磁盘的次数. （）
四、名词解释题
31、线程：
32、饥饿：
33、作业：
34、文件的物理组织：
35、可重定位地址：
36、软中断：
五、简答题
37、试述分区管理方案的优缺点
38、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？
39、什么是虚拟存储器，它有什么特点？
40、试比较进程调度与作业调度的不同点。

41、什么是设备独立性，它是如何实现的？
六、综合题
42、什么是DMA方式？它与中断方式的主要区别是什么？
43、某计算机系统中，时钟中断处理程序每次执行时间为2ms（包括进程切换开销），若时钟中断频率为60Hz，试问CPU用于时钟中断处理的时间比率为多少？
44、4个哲学家甲、乙、丙、丁，坐在圆桌前思考问题。

甲乙间有筷子0，乙丙间有筷子1，依次类推。

每个哲学家饥饿时，就试图取用两边的筷子，只有两根筷了都被拿到才开始进餐。

请用P、V操作写出哲学家活动的同步执行程序。

45、叙述在中断控制方式中输入请求I/O处理的详细过程。

参考答案
一、选择题
1、B
2、C
3、B
4、A
5、D
6、D
7、B
8、C
9、C
10、A
11、C
12、A
二、填空题
13、【答案】通道命令（或COW）、通道地址字（或CAW）
14、【答案】系统进程、用户进程
15、【答案】分配策略〈或管理方法〉、执行速度（或调度策略）
16、【答案】写、执行
17、【答案】移臂调度、旋转调度
18、【答案】通道状态字（或CSW）、中断（或I/O中断）
19、【答案】设备、特殊事件
20、【答案】绝对、相对号
三、判断题
21、【答案】：错
22、【答案】：错
23、【答案】：错
24、【答案】：错
25、【答案】：错
26、【答案】：错
27、【答案】：对
28、【答案】：对
29、【答案】：对
30、【答案】：对
四、名词解释题
31、线程：
线程是进程中实施调度和分派的基本单位。

32、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。

33、作业：
用户在一次上机过程中要求计算机系统所做工作的集合。

34、文件的物理组织：
文件在存储设备上的存储组织形式称为文件的物理组织
35、可重定位地址：
当含有它的程序被重定位时，将随之被调整的一种地址。

36、软中断：
又称信号机制，它是在软件层次上对中断机制的一种模拟，其中，信号的发送者相当于中断源，而接收者（必定是一个进程）相当于cpu。

五、简答题
37、答：优点：算法较简单，容易实现，内存开销少，存储保护措施简单.缺点：内存使用不充分，存在较严重的碎片问题，
38、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
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：（1）作业调度是宏观调度，它决定了哪一个作业能进入主存.进程调度是微观调度，它决定各作业中的哪一个进程占有中央处理机.（2）作业调度是选符合条件的收容态作业装入内存.进程调度是从就绪态进程中选一个占用处理机.
41、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
六、综合题
42、【解析】DMA是Direct Memory Access的缩写，也就是直接存储器访问。

DMA是用DMA控制器来控制一个数据块的传输，而CPU只需在一个数据块传输的开始阶段设置好传输所需的控制信息并在传输的结束阶段做进，步处理即可的传输控制方式。

其基本思想是在I/O设备和内存间开启一个可以直接传输数据的通路。

中断驱动I/O控制方式是每个数据传输后即发出中断，而DMA方式是在一批数据传输完毕后才中断：中断驱动I/O控制方式的传输是由CPU控制的，而DMA方式中只有数据块传输的开始和结束阶段在CPU控制下，在传输过程中都是由DMA控制器控制的。

所以DMA方式相比于中断方式，通过硬件的增加大大减少了中断的次数。

43、【解析】时钟中断频率为60Hz，故时钟周期为（1/60）s，每个时钟周期中用于中断处理的时间为2ms.故比率为0.002/（1/60）=12%。

44、【解析】设置4个信号量：chopstick0，chopstickl、chopstick2 和chopstick3，初值为1，分别表示筷了是否可用。

Po~P3表示4人活动的进程。

Semaphore chopsticko=chopstickl=chopstick2=chopstick3=1；
P0（）
{
While（true）
{
P（chopstick3）
P（chopstick0）；
V(chopstick3）；
V(chopstickD）；
While（true）
P（chopstick1）P（chopstick0）；V（chopstickl）；V (chopstick0）； P2（）
{
While（true）
{
P(chopstick1）：P（chopstick2）；V（chopstickl）；V（chopstick2）； P3（）
While（true）
{
P（chopstick3）：P（chopstick2）：v（chopstick3）；v（chopstick2）}
本题是典型的哲学家进餐问题。

为避免4个哲学家间时饥饿而各白拿起一根筷子，结果都因陷入无限期等待而死锁，本题采用的方法是甲、丙先拿起各自右边的筷子，然后拿左边的筷子，而乙、丁则相反（设想哲学家都面对圆桌而坐）。

另外，解决死锁的方法还有：①至多只允许（n-1）个哲学家同时进餐，以保证至少一个哲学家能拥有两根筷了而可以进餐，最终会释放出他所使用的筷子，从而更多人可以进餐。

②仅当哲学家的左右两根筷子同时可用时，才允许其拿起筷子进餐。

下面给出至多允许3个哲学家进餐的解法，其中使用了信号量数组（信号量数组易于理解，书中没有展开详细叙述）：
semaphore chopstick[4]=（1，1，1，1）；
semaphore S=3；
P（i）
While（true）
{
P（s）：
P（chopstick[i]）；
P（chopstick[i+3]mod 4）；
V（chopstick[i]）；
V（chopstick[i+3]mod 4）；
V（s）：
}
}
45、【解析】在使用中断控制方式的系统中，执行输入请求的处理过程如下。

1）应用进程请求读操作。

2）设备启动程序（设备驱动程序的高层部分）查询设备控制器的状态寄存器，确
定设备是否空闲。

若设备忙，则设备启动程序等待，直到其变为空闲为止。

3）设备启动程序把输入命令存入设备控制器的命令寄存器中，从而启动设备。

4）设备启动程序将相应信息写入到设备控制表（DCT）的设备对应表项中，如最
初调用的返回地址以及I/O操作的，些特定参数等。

然后CPU就可以分配给其他进
程使用了，因此设备管理器调用进程管理器的调度程序执行，原进程的执行被暂停。

5）经过一段时间后，设备完成了I/O操作，设备控制器发出中断请求，中断CPU
上运行的进程，从而引起CPU运行中断处理程序。

6）中断处理程序确定是哪个设备引起的中断，然后转移到该设备对应的设备处理
程序，（设备驱动程序的低层部分）执行。

7）设备处理程序重新从设备控制表（DCT）找到等待I/O操作的状态信息。

8）设备处理程序复制设备控制器的数据寄存器的内容到用户进程的内存区。

9）设备处理程序返回给应用进程控制权，从而继续运行。

在以上处理I/O操作的过程中，中断处理程序和设备处理程序两者一起完成对中断
请求的处理。

但两者T作方式不同，前者必须关中断运行或以高优先级方式运行，
后者可以开中断运行或以低优先级方式运行。