2022年福州大学至诚学院软件工程专业《操作系统》科目期末试卷B(有答案)

2022年福州大学至诚学院软件工程专业《操作系统》科目期末试卷B
（有答案）
一、选择题
1、用户程序发出磁盘1/0请求后，系统的正确处理流程是（）
A.用户程序→系统调用处理程序→中断处理程序→设备驱动程序
B.用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序
C.用户程序→设备驱动程序→系统调用处理程序→中断处理程序
D.用户程序→设备驱动程序→中断处理程序→系统调用处理程序
2、在采用SPOOLing技术的系统中，用户暂时未能打印的数据首先会被送到（）存储起来。

A.磁盘固定区域
B.内存固定区域
C.终端
D.打印机
3、若用8个字（字长32位，H字号从0开始计数）组成的位示图管理内存，用户归还一个块号为100的内存块时，它对应位示图的位置为（）（注意：位号也从0开始）。

A.字号为3，位号为5
B.字号为4，位号为4
C.字号为3，位号为4
D.字号为4，位号为5
4、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
5、考虑一个分页式存储管理系统，其页表常驻内存。

I.如果内存访问耗时200ns，那么访问内存中的数据需要多长时间？
II.如果引入关联寄存器（Associative Registers），而月.75%的页面可以从关联寄存器中找到，那么此时的有效访问时间（Effective Memory Reference Time）应为（）。

假设访问关联寄存器的时间可以忽略。

注：有效访问时间即为平均访问时间。

A.200ns，150ns
B.400ns，150ns
C.400ns，250ns
D.600ns.250ns
6、下列选项中，操作系统提供给应用程序的接口是（）。

A.系统调用
B.中断
C.库函数
D.原语
7、在中断发生后，进入中断处理的程序属于（）。

A.用户程序
B.可能是应用程序，也可能是操作系统程序
C.操作系统程序
D.既不是应用程序，也不是操作系统程序
8、文件系统采用多级目求结构的目的是（）。

A.减少系统开销
B.节约存储空间
C.解决命名冲突
D.缩短传送时间
9、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
10、可以被多个进程在任意时刻共享的代码必须是（）。

A.顺序代码
B.机器语言代码
C.不能自身修改的代码
D.无转移指令代码
11、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
12、进程调度算法中，可以设计成可抢占式的算法有（）。

A.先来先服务调度算法
B.最高响应比优先调度算法
C.最短作业优先调度算法
D.时间片轮转调度算法
二、填空题
13、能使计算机系统接收到__________后及时进行处理，并在严格的规定时间内处理结束，再给出__________的操作系统称为“实时操作系统”。

14、文件存取方式主要取决于两个方面的因素，与__________有关和与__________有关。

15、进程同步是指并发进程之间存在一种制约关系，一个进程的执行依赖于另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时必须__________，直到消息到达才
__________。

16、只要涉及相同变量的若干进程的__________互斥执行，就不会造成与__________有关的错误。

17、操作系统中，进程通信有________、__________几种方式。

18、传统操作系统提供编程人员的接口称为__________
19、在页式虚拟存储系统中，选择页面调度算法时应尽量注意减少或避免__________现象的发生。

20、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
三、判断题
21、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. （）
22、存储保护的目的是限制内存的分配. （）
23、参与死锁的所有进程都占有资源. （）
24、磁盘上物理结构为链接结构的文件只能顺序存取. （）
25、同一文件系统中不允许文件同名，否则会引起混乱. （）
26、文件的索引表全部存放在文件控制块中. （）
27、对文件进行读写前，要先打开文件. （）
28、进程间的互斥是一种特殊的同步关系. （）
29、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. （）
30、引入当前目录是为了减少启动磁盘的次数. （）
31、存储保护的功能是限制内存存取. （）
32、所有进程都挂起时，系统陷入死锁. （）
四、名词解释题
33、管态：
34、输入输出设备：
35、断点：
36、文件的物理组织：
37、文件：
38、响应时间：
五、简答题
39、虚拟存储器的基本特征是什么？虚拟存储器的容量主要受到哪两方面的限制？
40、从资源管理的角度说明操作系统的主要功能？
41、试说明和比较几种文件共享的方法绕弯路法？
42、什么是临界区进程进入临界区的调度原则是什么
43、在设备管理中，按照设备共享特性分成哪几种类型比较合理，并分别举例说明。

44、试简述页式存储管理的优缺点
六、综合题
45、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？
46、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。

47、某系统采用页式存储管理策略，抓有逻辑空间32页，每页为2KB，拥行物理空间1MB。

1）写出逻辑地址的格式。

2）若不考虑访问权限等，进程的页表有多少项？每项至少有多少位？
3）如果物理空间减少一半，页表结构应做怎样的改变？
参考答案
一、选择题
1、B
2、A
3、C
4、A
5、C
6、A
7、C
8、C
9、B
10、C
11、D
12、D
二、填空题
13、【答案】外部信号、反馈信号
14、【答案】文件管理、设备管理
15、【答案】等待、被唤醒
16、【答案】相关临界区、时间
17、【答案】信件、通信原语@
18、【答案】系统调用
19、【答案】抖动
20、【答案】时间短
三、判断题
21、【答案】：对
22、【答案】：错
23、【答案】：错
24、【答案】：对
25、【答案】：对
26、【答案】：错
27、【答案】：对
28、【答案】：对
29、【答案】：错
30、【答案】：对
31、【答案】：对
32、【答案】：错
四、名词解释题
33、管态：
当执行操作系统程序时，处理机所处的状态34、输入输出设备：
是计算机用来接收来自外部世界信息的设备，或者将计算机加工处理好的信息送向外部世
界的设备。

例如键盘、打印机、卡片输入机。

35、断点：
发生中断时，被打断程序的暂停点称为断点。

36、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
37、文件：
是命名的相关信息的集合体，它通常存放在外存（如磁盘、磁带）上，可以作为一个独立
单位存放并实施相应的操作（如打开、关闭、读、写等）
38、响应时间：
是分时系统的一个技术指标，指从用户输入命令到系统对命令开始执行和显示所需要的时间。

五、简答题
39、答：虚拟存储器的基本特征是：①虚拟扩充，即不是物理上而是逻辑上扩充了内存
容量；②部分装入，即每个作业不是全部一次性地装入内存，而是只装入一部分；③离散
分配，即不必占用连续的内存空间，而是"见缝插针"；多次对换，即所需的全部程序和数
据要分成多次调入内存：虚拟存储器的容量主要受到指令中表示地址的字长和外存的容量
的限制.
40、答：处理器管理，存储管理，文件管理，作业管理和设备管理.
41、答：利用基本文件目录实现文件共享：基于索引节点的共享方法：利用符号链实现文件共享：
42、答：在每个进程中访问临界资源的那段程序叫临界区，进程进入临界区的调度原则是：如果有若干进程要求进入空闲的临界区一次仅允许一个进程进②任何时候，处于临界区内
的进程不可多于一个.如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待③ 进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界
区④如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，避免进程出现"忙等"现象.
43、答：按照是否可共享，可以分成独占设备和共享设备两类，独占设备不能让多个程序同时使用，共享设备可以同时让多个程序使用。

打印机属于独占设备，如果多个程序同时使用打印机，则打印出来的数据就可能会随机混合交叉在一起，所以打印机只能让一个程序独占。

而磁盘属于共享设备，多个程序同时在磁盘上打开文件是可以的。

44、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。

六、综合题
45、【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。

46、【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）：
}
}
47、【解析】1）该系统拥有逻辑空间32页，故逻辑地址中页号必须用5位米描述，而每页为2KB，因此页内位移必须用11位来描述。

这样，可得到逻辑地址格式如
图所示。

2）每个进程最多有32个页面，因此进程的页表项坡多有32项；若不考虑访
问权限等，则页表项中需要给出页所对应的物理块号。

IMB的物理空间可分成29个内存块，故每个页表一项至少有9位。

3）若物理空间减少一半，则页表中页表项数保持不变，但每项的长度减少1位。