湖南大学操作系统期末考试卷2014

1. 什么是多道程序技术，它带来了什么好处？
答：多道程序技术即是指在内存中存放多道作业，运行结束或出错，自动调度内存中另一道作业运行。

多道程序主要优点如下：
（1）资源利用率高。

由于内存中装入了多道程序，使它们共享资源，保持系统资源处于忙碌状态，从而使各种资源得以充分利用。

（2）系统吞吐量大。

由于CPU和其它系统资源保持“忙碌”状态，而且仅当作业完成或运行不下去时才切换，系统开销小，所以吞吐量大。

2. 系统调用是OS与用户程序的接口，库函数也是OS与用户程序的接口，这句话对吗？为什么？
答：不正确，系统调用可以看成是用户在程序一级请求OS为之服务的一种手段。

而库函数则是在程序设计语言中，将一些常用的功能模块编写成函数，放在函数库中供公共选用。

函数库的使用与系统的资源分配并无关系，仍属用户程序而非OS程序，其功能的实现并不由OS完成，且运行时仍在用户状态而非系统状态。

3. Which of the following components of program state are shared across threads in a multithreaded process?
a. Register values
b. Heap memory
c. Global variables
d. Stack memory
答：b、c 此处要简单说明原因
4. 下面哪种调度算法会导致饥饿？并说明原因。

a. 先到先服务调
度(FCFS) b. 最短作业优先调度(SJF) c. 轮转调度(RR) d. 优先级调度(Priority)
答：b（长作业的可能饥饿）、d（低优先级的可能饥饿）
5. 有结构文件可分为哪几类，其特点是什么？
答：有结构文件可分为以下三类，分别是：
（1）顺序文件。

它是指由一系列记录，按某种顺序排列所形成的文件。

（2）索引文件。

当记录为可变长度时，通常为之建立一张索引表，并为
每个记录设置一表项，以加速对记录的检索速度。

（3）索引顺序文件。

这是上述两种文件方式的结合，它为文件建立一张
索引表，为每一组记录中的第一个记录设置一表项。

或者：连续、链式、索引。

6. 已知某系统页面长4K字节，页表项4字节，采用多层分页策略映射64位虚拟地址空间。

若限定最高层页表占1页，问它可以采用几层分页策略。

解答：
该系统虚拟地址空间为264字节，页面长212字节，页表每项4字节，即每页可放页表项的个数为210；最高层页表占1页，该页最多存放页表项个数为210；每项指向一页，每页又存放表项个数为210；依次类推，最多可以采用的分页策略的层数为[64/10]=6。

7. 有5个批处理的作业（A,B,C,D,E）几乎同时到达一个计算中心，估计的运行时间分别为2,4,6,8,10分钟，它们的优先数分别为1,2,3,4,5(1为最低优先级）。

对下面的每种调度算法，分别计算作业的平均周转时间。

（1）最高优先级优先；
（2）时间片轮转（时间片为2分钟）;
（3）FIFO（作业到达顺序为C,D,B,E,A);
（4）短作业优先。

答：（1）对最高优先级优先算法
作图
平均周转时间=110/5=22分钟；
（2）对时间片轮转算法
作图
平均周转时间=90/5=18；
（3）对FIFO算法
作图
平均周转时间=96/5=19.2分钟；
（4）对短作业优先算法
作图
平均周转时间=70/5=14分钟。

8. Consider the following snapshot of a system:
Allocation Max
Available
A B C D A B C
D A B C D
P0 0 0 1 2 0 0 1 2 1 5 2 0
P1 1 0 0 0 1 7 3
P2 1 3 5 4 2 3 5 6
P3 0 6 3 2 0 6 4 2
P4 0 0 1 4 0 6 5 6
Answer the following questions using the banker’s algorithm:
a.What is the content of the matrix Need?
b.Is the system in a safe state?
c.If a request from process P1 arrives for (0,4,2,0), can the request
be granted immediately?
解：
a. Need矩阵
A B C D
P0 0 0 0 0
P1 0 7 3 0
P2 1 0 0 2
P3 0 0 1 0
P4 0 6 4 2
b.系统安全，如可以找到安全执行序列P0 P2 P3 P4 P1（安全序列不唯一）。

c.可以，因为给P1分配请求后，系统仍旧是安全的，如安全序列P0 P2 P3 P4 P1。

9. 在采用分页存贮管理系统中，地址结构长度为18位，其中11至17位表示页号，0至10位表示页内位移量。

若有一作业依次被放入2、5、7号物理块中，相对地址1500处有一条指令store 1,2500。

请问：
（1）主存容量最大可为多少K？分为多少块？每块有多大？
（2）上述指令和存数地址分别在几号页内？对应的物理地址又分别为多少？解：（1）主存容量最大为218，即256K
可分为27块，即128块
每块大小为211，即2K
（2）相对地址为1500，没有超出一页的长度，所以指令所在页号为0号，数据存储在2500单元，页号为1号，相对偏移为2500-2048=452。

由题意：页号0、1、2的逻辑块（相对地址）分别放在2、5、7的物理块中，所以：
指令的物理地址为：2×2048+1500=5596
数据的物理地址为：5×2048+452=10692
10. 某寺庙，有小、老和尚若干，有一水缸，由小和尚提水入缸供老和尚饮用。

水缸可容10桶水，水取自同一井中。

水井径窄，每次只能容一个桶取水。

水桶总数为3个。

每次入、取缸水仅为1桶，且不可同时进行。

试给出有关取水，入水的算法描述（试用信号量写出两个进程的同步算法）。

答：应首先考虑清楚本题需要几个进程。

从井中取水后向缸中倒水此为连续动作，可算同一进程，从缸中取水为另一进程。

再考虑信号量，有关互斥的资源有水井（一次仅一个水桶进出），水缸（一次入、取水为一桶），分别为之设信号量mutex1，mutex2控制互斥；另有同步问题存在：三个水桶无论从井中取水还是入出水缸都是一次一个，应为之设信号量count，抢不到水桶的进程只好等待；还有水缸满时，不可入水，设信号量empty，控制入水量，水缸空时不可出水，设信号量full，控制出水量。

semaphore mutex1= 1, mutex2 = 1;
semaphore empty = 10, full = 0, count = 3;
从井中打水入缸中：
do {
P(empty);
P(count);
P(mutex1);
从井中取水；
V(mutex1);
P(mutex2);
送入水缸；
V(mutex2);
V(count);
V(full);
while(1);
从缸中取水：
do {
P(full);
P(count);
P(mutex2);
从缸中取水；
V(mutex2);
V(count);
V(empty);
while(1);
注：P、V可以分别写为wait、signal。