2022年怀化学院数据科学与大数据技术专业《操作系统》科目期末试卷B(有答案)

2022年怀化学院数据科学与大数据技术专业《操作系统》科目期末试
卷B（有答案）
一、选择题
1、操作系统提供了多种界面供用户使用，其中（）是专门供应用程序使用的一种界面。

A.终端命令
B.图形用户窗
C.系统调用
D.作业控制语言
2、操作系统提供给编程人员的接口是（）。

A.库函数
B.高级语言
C.系统调用
D.子程序
3、某系统中有11台打印机，N个进程共享打印机资源，每个进程要求3台打印机。

当
N的取值不超过（）时，系统不会发生死锁。

A.4
B.5
C.6
D.7
4、在使用信号量机制实现互斥时，互斥信号量的初值一般为（）：而使用信号量机，
制实现同步时，同步信号量的初值般为（）。

A.0：1
B.1：0
C.不确定：1
D.1：不确定
5、一个进程的读磁盘操作完成后，操作系统针对该进程必做的是（），
A.修改进程状态为就绪态
B.降低进程优先级
C.给进程分配用户内存空间
D.增加进程时间片大小
6、通道又称I/O处理器，用于实现（）之间的信息传输。

A.内存与外设
B.CPU与外设
C.内存与外存
D.CPU与外存
7、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
8、文件的顺序存取是（）。

A.按终端号依次存取
B.按文件的逻辑号逐一存取
C.按物理块号依次存取，
D.按文件逻辑记录大小逐存取
9、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
10、假设页的大小为4KB，页表的每个表项占用4B。

对于一个64位地址空间系统，采用多级页表机制，至少需要（）级页表（本题默认字长为1B）。

A.3
B.4
C.5
D.6
11、某系统采用改进型CLOCK置换算法，页表项中字段A为访问位，M为修改位。

A=0表示页最近没有被访问，A=1表示页最近被访问过。

M=0表示页没有被修改过，M=1表示页被修改过。

按（A，M）所有可能的取值，将页分为4类：（0，0）、（1，0）、（0，1）和（1，1），则该算法淘汰页的次序为（）。

A.（0，0），（0，1），（1，0），（1，1）
B.（0，0），（1，0），（0，1），（1，1）
C.（0，0），（0，1），（1，1），（1，0）
D.（0，0），（1，1），（0，1），（1，0）
12、采用分段存储管理的系统中，若段地址用24位表示，其中8位表示段号，则允许每段的最大长度是（）。

A.224B
B.216B
C.28B
D.232 B
二、填空题
13、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。

14、网络操作系统把计算机网络中的各台计算机有机地联结起来，实现各台计算机之间的__________及网络中各种资源的__________。

15、光盘的信息传送速度比硬盘__________，容量比软盘___________。

16、线程的主要属性是：每个线程有__________，同一进程中的各个线程共享__________。

17、主存储器与外围设备之间的__________操作称为输入输出操作。

18、当一个进程独占处理器顺序执行时，具有两个特性：__________和__________。

19、把存储介质上连续信息所组成的一个区域称为__________；为管理方便，经常将存储介质的__________物理单位称为。

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

三、判断题
21、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. （）
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、引入缓冲的主要目的是提高I/0设备的利用率. （）
24、固定头磁盘存储器的存取时间包括搜查定位时间和旋转延迟时间. （）
25、在内存为M的分时系统中，当注册的用户有N个时，每个用户拥有M/N的内存空间. （）
26、所有进程都进入等待状态时，系统陷入死锁. （）
27、所谓最近最少使用（）
28、设置中断屏蔽指令可以在目态下执行. （）
29、通过任何手段都无法实现计算机系统资源之间的互换. （）
30、进程状态的转换是由操作系统完成的，对用户是透明的. （）
31、在文件系统中，打开文件是指创建一个文件控制块. （）
32、页式存储管理中，用户应将自己的程序划分成若干相等的页. （）
四、名词解释题
33、就绪态：
34、中断源：
35、输入井：
36、换页：
37、交换：
38、死锁：
五、简答题
39、进程调度中"可抢占"和"非抢占"两种方式，哪一种系统的开销更大？为什么
40、试说明资源的静态分配策略能防止死锁的原因.
41、什么是设备独立性，它是如何实现的？
42、试简述页式存储管理的优缺点
43、影响缺页中断率的因素有哪些？
44、什么是虚拟存储器，它有什么特点？
六、综合题
45、试分别说明操作系统与硬件、操作系统与其他系统软件之间的关系，并画出操作系，统的层次关系。

46、3个进程P1、P2、P3互斥使用一个包含N（N>0）个单元的缓冲区。

P1每次
用 produce（）生成一个正整数并用put（）送入缓冲区的某一空闲单元中：P2
每次用getodd（）从该缓冲区中取出一个奇数并用countodd（）统计奇数个数；P3每次用geteven（）从该缓冲区中取出一个偶数并用counteven（）统计偶数
个数。

请用信号量机制实现这3个进程的同步与互斥活动，并说明所定义信号量的含义。

要求用伪代码描述。

47、某计算机系统按字节编址，采用一级页表的分页存储管理方式，虚拟地址格
式如下所示。

请回答下列问题。

1）页和页框的大小各为多少字节？进程的虚拟地址空间大小为多少贞？
2）假定页目录项和页表项均占4B，则进程的页目录和页表共占多少页？要求写出计算过程。

3）若某指令周期内访问的虚拟地址为0 1 0 0 0 0 0 0 H和0 1 1 1 2 0 4 8 H.则进行地址转换时共，访问多少个二级页表？要求说明理由。

参考答案
一、选择题
1、C
2、C
3、B
4、D
5、A
6、A
7、B
8、B
9、C
10、D
11、A
12、B
二、填空题
13、【答案】管或系统、目或用户
14、【答案】通信、共享
15、【答案】慢、大
16、【答案】一个唯一的标识符和线程描述表、分配给进程的主存地址空间
17、【答案】信息传送
18、【答案】封闭性、可再现性
19、【答案】块、卷
20、【答案】分配策略〈或管理方法〉、执行速度（或调度策略）
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】：对
28、【答案】：错
29、【答案】：错
30、【答案】：对
31、【答案】：错
32、【答案】：错
四、名词解释题
33、就绪态：
进程已经获得了除cpu之外的全部资源，等待系统分配cpu，获得cpu，进程就可以变为运行态。

34、中断源：
引起中断的事件或发出中断请求的来源称为中断。

35、输入井：
是指为使设备与cpu速度相匹配，系统在磁盘上设置的多个缓冲区，以实现设备与cpu
之间的数据交换。

输入井主要用来存放由输入设备输入的信息。

36、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。

37、交换：
交换系统指系统根据需要把主存中暂时不运行的某个（或某些）作业部分或全部移到外存。

而把外存中的某个（或某些）作业移到相应的主存区，并使其投入运行。

38、死锁：
在一个进程集合中的每个进程都在等待仅由该集合中的另一个进程才能引发的事件而无限
期地僵持下去的局面。

五、简答题
39、答：可抢占式会引起系统的开销更大，可抢占式调度是严格保证任何时刻，让具有最高优先数（权）的进程占有处理机运行，因此增加了处理机调度的时机，引起为退出处理
机的进程保留现场，为占有处理机的进程恢复现场等时间（和空间）开销增大.
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：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
42、答：优点：有效地解决了碎片问题；缺点：程序的最后一页会有浪费空间的现象并且不能应用在分段编写的、非连续存放的大型程序中。

43、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
44、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。

六、综合题
45、【解析】
图为计算机系统的层次关系。

操作系统与硬件的关系：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件资源。

操作系统为用户完成所有与硬件相关的操作，从而极大方便了用户对硬件资源的使用，并提高了硬件资源的利用率。

操作系统与其他系统软件的关系：操作系统是一种特殊的系统软件，其他系统软件运行在操作系统的基础之上，可获得操作系统提供的大量服务，也就是说，操作系统是其他系统软件与硬件之间的接口。

46、【解析】出于缓冲区是互斥资源，因此设互斥信号量为mutex。

同步问题：P1、P2因奇数的放置与取用而同步，设同步信号量为odd；P1、P3因偶数的放置与取用而同步，设同步信号量为even；对空闲缓冲区设置资源同步信号量empty，初值为N。

伪代码描述如下：
semaphore mutex=1；
semaphore odd=0；
even=0；
semaphore empty=N；
processPi（）
{
while（true）
{
number=produce（）；
P（empty）；
P（mutex）；
put（）；
V（mutex）
if（number2==0）
V（even）；
Else
v（odd）；
processP2（）
{
while（true）
p（odd）；
P（mutex）：
getodd（）；
v（mutex）；
v (empt y)
countodd ();
}
}
processP3 ()
{
while ()
{
p(even) :
P(mutex) :
geteven ();
v (mutex);
v (empty);
counteven ();
}
47、【解析】
1）页和页框大小均为4KB。

进程的虚拟地址空间大小为232/212=220页。

2）（210×4）/212（页目录所占页数）+（220×4）/212（页表所占页数）=1025页。

3）需要访问一个二级页表。

因为虚拟地址0 1 0 0 0 0 0 0 H和0 1 1 1 2 0 4 8H的最高10位的值都是4，访问的是同一个二级页表。