计算机操作系统典型例题解析之六
操作系统第6章(设备管理习题与解答)
第6章设备管理习题与解答6.1 例题解析例6.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。
解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。
虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。
当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的基础。
SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备，使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。
SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。
其管理进程主要有输入和输出进程，负责将输入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。
它的特点是：提高了 I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。
例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。
A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备都由系统统一来管理C．来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理D．编制好的通道程序是存放在主存贮器中的E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。
(1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。
因此A是错误的。
(2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。
因此B是对的。
(3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。
通道中断属于设备中断的一种。
因此C是对的。
(4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。
因此D是对的。
(5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。
由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑号映射为绝对号。
因此E是错误的。
操作系统第6章(设备管理习题与解答)
第6章设备管理习题与解答6.1 例题解析例6.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。
解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。
虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。
当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的基础。
SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备，使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。
SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。
其管理进程主要有输入和输出进程，负责将输入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。
它的特点是：提高了 I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。
例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。
A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备都由系统统一来管理C．来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理D．编制好的通道程序是存放在主存贮器中的E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。
(1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。
因此A是错误的。
(2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。
因此B是对的。
(3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。
通道中断属于设备中断的一种。
因此C是对的。
(4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。
因此D是对的。
(5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。
由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑号映射为绝对号。
因此E是错误的。
操作系统例题汇总
1．2例题精选例1.1如何理解虚拟机的概念？解:一台仅靠由硬件组成的计算机一般被称为裸机，不易使用。
操作系统为用户使用计算机提供了许多服务，从而把一台难于使用的裸机改造成了功能更强大、使用更方便的计算机系统，这种计算机系统称为虚拟机。
所谓虚拟，是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。
前者是实际存在的，而后者是虚的，只是用户的一种感觉。
在单CPU的计算机系统中能同时运行多道程序，好像每个程序都独享一个CPU，这就是虚拟。
在构造操作系统时，把操作系统分成若干层，每层完成特定的功能，从而形成一个虚拟机。
下层的虚拟机为上层的虚拟机提供服务，这样逐次扩充以完成操作系统的功能。
讨论“虚拟”的概念体现在操作系统的方方面面。
例如，虚拟存储器，使一台只有4MB 内存的计算机可以运行总容量远远超过4 MB的程序；虚拟外设，能够使多个用户同时访问该外设等。
例1.2什么是多道程序设计，它的主要优点是什么？解: 所谓多道程序设计是指把一个以上的程序存放在内存中，并且同时处于运行状态，这些程序共享CPU和其他计算机资源。
其主要优点是：（1）CPU的利用率高：在单道程序环境下，程序独占计算机资源，当程序等待I／O操作时CPU空闲，造成CPU资源的浪费。
在多道程序环境下，多个程序共享计算机资源，当某个程序等待I／O操作时，CPU可以执行其他程序，这大大地提高了CPU的利用率。
（2）设备利用率高：在多道程序环境下，内存和外设也由多个程序共享，无疑也会提高内存和外设的利用率。
（3）系统吞吐量大：在多道程序环境下，资源的利用率大幅度提高，减少了程序的等待时间，提高了系统的吞吐量。
讨论多道程序在计算机中并发地运行是现代计算机系统的重要特征。
早期的单道批处理系统与人工操作相比自动化程度大大提高，但系统中仍有较多的空闲资源，系统的性能较差。
多遭批处理系统虽有很多优点，但这种系统交互能力差，作业的平均周转时间长。
多道程序处理系统要解决的主要问题是，如何使多个程序合理、有序地共事处理机、内存、外设等资源。
操作系统经典习题解释
●假定一个阅览室最多可容纳100人，读者进入和离开阅览室时都必须在阅览室门口的一个登记表上进行登记，而且每次只允许一人进行登记操作，请用记录型信号量机制实现上述问题的同步。
定义信号量sum,mutex，初值分别为100，1。
（3分）则第i个读者的活动描述为：procedure P i(i=1,2,3……)beginwait(sum);wait(mutex);登记；signal(mutex);进入阅览室；阅读;wait(mutex);登记；signal(mutex);离开阅览室；signal(sum);end●请用信号量解决以下的“过独木桥”问题：同一方向的行人可连续过桥，当某一方向有人过桥时，另一方向的行人必须等待；当某一方向无人过桥时，另一方向的行人可以过桥。
将独木桥的两个方向分别标记为A和B；并用整形变量countA和countB分别表示A、B 方向上已在独木桥上的行人数，初值为0；再设置三个初值都1的互斥信号量：SA用来实现对countA的互斥访问，SB用来实现对countB的互斥访问，mutex用来实现两个方向的行人对独木桥的互斥使用。
则具体描述如下：Var SA,SB,mutex:semaphore:=1,1,1;CountA,countB:integer:=0,0:beginparbeginprocess A: beginwait(SA);if(countA=0) then wait(mutex);countA:=countA+1;signal(SA);过独木桥；wait(SA);countA:=countA-1;if (countA=0) then signal(mutex);signa(SA);endprocess B: beginwait(SB);if(countB=0) then wait(mutex);countB:=countB+1;signal(SB);过独木桥；wait(SB);countB:=countB-1;if (countB=0) then signal(mutex);signa(SB);endparendend设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：司机的活动：启动车辆；正常行车；到站停车；售票员的活动：关车门；售票；开车门；请用记录型信号量机制实现上述问题的同步。
计算机操作系统典型例题解析之六
计算机操作系统典型例题解析之六【例1】通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成若干用户共享的设备，这种设备称为（C ）A、存储设备B、系统设备C、虚拟设备D、用户设备【例2】设备控制器的主要功能是什么？答：设备控制器的主要功能是控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。
它是CPU和I/O设备之间的接口，它接收从CPU发出的命令，并控制I/O设备工作。
设备控制器主要完成以下功能：⑴接收和识别命令。
接收从CPU发来的命令，并识别这些命令。
⑵数据交换。
指实现CPU与设备控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。
⑶地址识别。
系统中每一个设备都有一个地址，设备控制器必须能够识别它所控制的每个设备的地址。
⑷标识和报告设备的状态。
控制器应记下设备的状态供CPU了解。
⑸数据缓冲。
由于I/O设备的速度较低而CPU和内存的速度较高，故在控制器中可以设置一缓冲。
以缓和I/O设备和CPU、内存之间的速度矛盾。
⑹差错控制。
设备控制器还兼管对由I/O设备传来的数据进行差错检测。
【例3】什么是设备驱动程序？设备驱动程序的主要功能是什么？答：设备驱动程序是I/O进程与设备控制器之间的通信程序。
设备驱动程序的主要功能如下：①将接收到的抽象要求转换为具体要求。
②检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递有关参数，设置设备的工作方式。
③发出I/O命令，启动分配到的I/O设备，完成指定的I/O操作。
④及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型（正常、异常结束的中断或其他类型中断）调用相应的中断处理程序进行处理。
⑤对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的I/O请求，自动地构成通道程序。
【例4】什么叫设备独立性？怎么实现设备独立性？答：设备独立性的含义是：应用程序独立于具体使用的物理设备。
为了实现设备的独立性，在操作系统中引入了逻辑设备名和物理设备名两个概念。
在实现了设备独立性的系统中，I/O进程申请设备是以逻辑设备名申请的。
操作系统第6章习题带答案
第六章一、问答题1、什么是文件的逻辑结构？什么是文件的物理结构？2、为了能够查找到文件的位置，在采用连续文件、链接文件和索引文件时，在目录中需要登记哪些内容？3、磁盘容错技术可以分为哪三级？4、目前最广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？5、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？物理结构顺序结构链接结构索引结构直接文件存取方法顺序顺序（显式\隐式）顺序顺序随机（显式）随机随机按键6、简述以下移臂调度算法的思想：先来先服务调度算法、最短查找时间优先算法、电梯调度算法。
7、简述文件控制块中包含的内容。
8、假设多个用户共享一个文件目录系统，用户甲要用文件A、B、C、E，用户乙要用文件A、D、E、F。
已知用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一个文件；用户甲的文件C与用户乙的文件F实际上是同一个文件；甲、乙两用户的文件E是同一个文件。
试问你是否可以拟定一种文件目录组织方案，使得甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱？答：采用多级目录结构，文件目录分解为基本目录和符号目录，只要在不同文件符号目录中使用相同文件内部标识符，甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱。
画图并简要说明二、计算题1、假定盘块的大小为1KB，硬盘的大小为10GB，采用显示链接分配方式时，请问文件分配表只是占用多大空间?磁盘块数：10GB/1KB=10M表达10M盘块，FAT每项至少需要24位，即3个字节所以文件分配表至少占用3B*10M=30M2、系统中磁头停留在磁道号为70的磁道上，这时先后有4个进程提出了磁盘访问请求，要访问磁盘的磁道号按申请到达的先后顺序依次为：45，68，28，90。
移动臂的运动方向：沿磁道号递减的方向移动。
若分别采用FCFS磁盘调度算法、SSTF算法，SCAN算法时，所需寻道长度分别为多少（走过多少柱面）？0号磁道是最里面还是最外面的一个磁道？提示：FCFS磁盘调度算法：70->45->68->28->90SSTF算法：70->68->90->45->28SCAN算法：70->68->->45->28->903、某系统采用UNIX操作系统的专用块内容为：空闲块数3，然后依次登记的空闲块号为77,89,60，问此时若一个文件A需要5个盘块，系统进行分配后有个文件B被删除，它占用的盘块块号为100,101,109,500，则回收这些盘块后专用块的内容是什么？写出整个分析过程。
操作系统第六章习题及答案
1、 假定盘块的大小为1KB ，硬盘的大小为500MB,采用显式链接分配方式时，其FAT 表需占用多少存储空间？如果文件A 占用硬盘的第11、12、16、14四个盘块，试画出文件A 中各盘块间的链接情况及FAT 的情况。
（假定FAT 表项的长度通常取半个字节的整数倍）。
提示：FAT 表项数目由磁盘的物理盘块数决定，而表项的长度有磁盘系统的最大盘块号决定。
根据题意，该硬盘共有500K 个盘块，故FAT 中共有500K 个表项，若盘块从1开始编号，为了能保存最大的盘块号500K ，该FAT 表项最少需要19位，将它扩展为半个字节的整数倍后，可知每个FAT 表项需要20位，即2.5个字节。
因此，FAT 需占用的存储空间为2.5*500KB=1250KB.文件A 中各盘块间的链接情况及FAT 的情况2、 请分别解释在连续分配方式、隐式链接分配方式、显式链接分配方式和索引分配方式中如何将文件的字节偏移量3500转换为物理块号和块内位移量。
（设盘块大小为1KB,盘块号需4个字节。
）提示：先将字节偏移量转换成逻辑块号和块内位移量。
(1) 连续分配方式：字节偏移量3500转换成逻辑块号和块内位移量为3500/1024=3 (428)可从相应文件的FCB 中得到分配给该文件的起始物理盘块号，假设为a0，字节偏移量3500相应的物理块号为a0+3，块内位移量为428。
(2) 隐式链接分配方式：由于每个盘块中需要留出4个字节来存放分配给文件的下一个盘块的块号，因此字节偏移量3500的逻辑块号为3500/1020=3 (440)从相应文件的FCB 中可获得分配给该文件的首个（即第0个）盘块的块号，如b0，然后可通过读第b0块获得分配给文件的第1个盘块的块号，如b1；在从b1块中得到第2块的块号，如b2；从b2块中得到第3块的块号，如b3。
因此可得到字节偏移量3500对应的物理块号b3，而块内偏移量为440。
(3) 显式链接分配方式：字节偏移量3500转换成逻辑块号和块内位移量为3500/1024=3 (428)可从相应文件的FCB 中得到分配给该文件的首个物理盘块的块号，如c0，然后从FAT 表的第c0项中得到分配给文件的第一个盘块的块号，如c1；再在FAT 表的第c1项中得到分配给文件的第2个盘块的块号c2；在FAT 表的第c2项中得到分配给文件的第3个盘块的块号c3。
专升本计算机试题解析操作系统原理
专升本计算机试题解析操作系统原理计算机试题解析：操作系统原理操作系统是计算机系统中最核心的一部分，它管理着计算机的资源并提供各种服务，是保证计算机正常运行的基础。
操作系统原理作为专升本计算机考试中的一道必考题，了解操作系统的原理和特点对于备考至关重要。
本文将对操作系统原理进行解析，并对常见的操作系统原理试题进行详细的分析和讲解。
一、操作系统简介操作系统是计算机硬件与应用软件之间的桥梁，它负责管理计算机的资源，提供良好的用户界面和服务，并协调各种应用程序的执行。
操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理等。
二、操作系统的分类根据操作系统的特点和功能，可以将操作系统分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等几类。
1.批处理操作系统批处理操作系统是早期的一种操作系统形式，它的主要特点是按照用户预先设定的顺序批量执行任务。
在批处理操作系统中，用户需要事先编写好批处理文件，将任务按照一定的顺序写入文件中，操作系统会按照用户设定的顺序依次执行任务。
2.分时操作系统分时操作系统可以同时为多个用户提供服务，每个用户都感觉到自己在独占计算机资源。
这种操作系统通过时间分片的方式，将处理器的时间划分为若干个时间片段，在一个时间片段内，操作系统为一个用户提供服务，然后切换到下一个用户。
3.实时操作系统实时操作系统主要用于对时间要求比较严格的场景，分为硬实时操作系统和软实时操作系统。
硬实时操作系统要求任务在规定的时间内完成，不能延迟；软实时操作系统对任务完成的时间要求相对宽松。
三、操作系统的进程管理进程是操作系统中最基本的执行单元，操作系统通过进程管理来控制和协调程序的执行。
1.进程调度进程调度策略决定了进程的执行顺序，常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度、轮转调度和多级队列调度等。
2.进程同步进程同步是保证多个进程按照一定的顺序进行执行，避免产生竞态条件和死锁等问题。
计算机操作系统习题及答案(6)
第6章 内存管理1）选择题（1）采用 __B__ 不会产生内部碎片。
A. 分页存储管理B. 分段存储管理C. 固定分区存储管理D. 段页式存储管理 （2）首次适应算法的空白区是 _A__ 。
A. 按地址由小到大排列B. 按地址由大到小排列C. 按大小递减顺序连在一起D. 按大小递增顺序连在一起 （3）在分区存储管理中的拼接技术可以 _A__ 。
A. 集中空闲区B. 增加内存容量C. 缩短访问周期D. 加速地址转换 （4）在固定分区分配中，每个分区的大小是 _D__ 。
A. 可以不同但根据作业长度固定B. 相同C. 随作业长度变化D. 可以不同但预先固定（5）采用分段存储管理的系统中，若地址用24位表示，其中8位表示段号，则允许每段的最大长度是 _B__ 。
A. 224B. 216C. 28D. 232（6）设内存分配情况如图6-20所示。
若要申请一块40K 字节的内存空间，采用最佳适应算法，则所得到的分区首址为 _C__ 。
图6-20 内存分配情况A. 100KB. 190KC. 330KD. 410K（7）把作业地址空间使用的逻辑地址变成内存的物理地址称为 __D__ 。
A. 加载B. 物理化0 100K 180K 190K 280K 330K 390K 410K512K －1C. 逻辑化D. 重定位（8）在以下存储管理方案中，不适用于多道程序设计系统的是_C_ 。
A. 固定式分区分配B. 页式存储管理C. 单一连续分配D. 可变式分区分配（9）在可变式分区分配方案中，某一作业完成后，系统收回其内存空间并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区数减1的情况是_D__ 。
A. 无上邻空闲区也无下邻空闲区B. 有上邻空闲区但无下邻空闲区C. 有下邻空闲区但无上邻空闲区D. 有上邻空闲区也有下邻空闲区（10）采用两级页表的页式存储管理中，按给定的逻辑地址进行读写时，通常需访问主存的次数是__C__ 。
(完整word版)计算机操作系统典型例题解析之一
计算机操作系统典型例题解析之一【例1】操作系统是对（）进行管理的软件.A、软件B、硬件C、计算机资源D、应用程序分析:操作系统是系统的一个系统软件,不但管理计算机系统的硬件资源，还管理软件资源，是整个计算机系统的硬、软件资源的总指挥部,所以本题的答案是C.【例2】从用户的观点看，操作系统是（）A、用户与计算机硬件之间的接口B、控制和管理计算机资源的软件C、合理地组织计算机工作流程的软件D、计算机资源的管理者分析：研究操作系统有多种观点，有软件的观点、计算机系统资源管理的观点、进程的观点、虚机器观点、服务提供者观点以及用户的观点。
从用户的观点看，操作系统是用户与计算机硬件系统之间接口。
所以本题的答案是A。
【例3】如果分时操作系统的时间片一定，那么（ ),则响应时间越长。
A、用户数越少B、用户数越多C、内存越少D、内存越多分析：在分时系统中采用了分时技术，即把处理机的时间划分成很短的时间片（如几百毫秒)，轮流地分配给各个终端作业使用。
若在分配给它的时间片内，作业没有执行完,它必须将CPU交给下一个作业使用，并等下一轮得到CPU时再继续执行。
系统的响应时间和用户的数量成反比，即用户数越多，响应时间越长。
所以本题的答案是B。
【例4】并发和是操作系统的两个最基本的特征，两者之间互为存在条件。
分析：操作系统共有四个主要特征：并发、共享、虚拟和异步性。
其中并发和共享是操作系统最基本的特征。
一方面，资源的共享以程序(进程）的并发执行为条件，若系统不允许程序并发执行，自然不存在资源共享问题；另一方面,若系统不能对资源共享实施有效管理,协调好诸进程对共享资源的访问，也必将影响程序的并发执行,甚至根本无法并发执行。
所以本题的答案是:共享。
【例5】如果操作系统在用户提交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于类型；如果操作系统具有很强的交互性，可同时供多个用户使用,但时间响应不太及时，则属于类型；如果操作系统可靠性高，时间响应及时，但仅有简单的交互能力则属于类型。
操作系统典型例题分析
1操作系统引论1、什么是操作系统，它的主要功能是什么？关于操作系统，至今沿无严格的统一的定义，对操作系统的定义有各种说法，不同的说法反映了人们从不同的角度所揭示的操作系统的本质特征。
（1）从资源管理的角度，操作系统是控制和管理计算的软、硬件资源，合理地组织计算机的工作流程以及方便用户的程序集合。
（2）从硬件扩充的角度，操作系统是控制和管理计算机裸机之上的第一层软件，是对计算机硬件功能的一次扩充。
操作系统的主要功能有处理机管理、内存管理、设备管理文件管理等功能，以及用户接口。
2、什么是多道程序设计技术？多道程序设计技术的主要特点是什么？多道程序设计技术就是把多个程序同时放入内存，它们共享系统中的各种资源，并发地在处理机上运行。
特点如下：（1）多道，即计算机内存中同时存入多道相互独立的程序。
（2）宏观上并行，是指同时进入系统的多道程序都处于运行过程中。
（3）微观上串行，是指在单处理机环境下，内存中的多道程序轮流地占有CPU，交替执行。
3、批处理系统是怎样的一种操作系统？它的特点是什么？批处理系统是一种基本的操作系统类型。
在该系统中，用户的作业（包括程序、数据及程序的处理步骤）被成批地输入到计算机中，然后在操作系统的控制下，用户的作业自动地执行。
批处理系统的特点是“成批”和“自动”。
成批是指多个作业同时进入系统，其中一部分放在内存中，其余的入在外存的后备队列中，这样便于系统搭配合理的作业使之执行，从而充分发挥系统中各种资源的作用。
自动是指作业一旦提交，用户就不能干预自己的作业。
4、什么是分时系统？什么是实时系统？试从交互性、及时性、独立性、多路性和可靠性几个方面比较分时系统和实时系统。
分时系统允许多个终端用户同时使用计算机，在这样的系统中，用户感觉不到其他用户的存在，好像独占计算机一样。
实时系统是指系统对特定输入做出的反应速度足以控制发出实时信号的对象。
“实时”二字的含义是指在计算机对于外来信息能够及时处理，并在被控对象允许的范围内做出快速反应。
操作系统例题分析
操作系统例题分析例题1：进程的创建和调度问题描述一个系统中有三个进程P1、P2和P3，它们的运行时间分别为2、3和4个时间单位。
假设系统采用抢占式优先级调度算法，P1、P2和P3的优先级分别为3、2和1。
请画出这三种进程的运行情况，并计算出平均等待时间、平均响应时间和吞吐量。
解题步骤1.根据进程的运行时间和优先级，我们可以得到以下进程的运行情况：time P1 P2 P30-2 √ √ √其中，√表示进程在对应时间段内运行。
2.计算各进程的等待时间、响应时间和运行时间：–P1：等待时间 = 0，响应时间 = 2，运行时间 = 2–P2：等待时间 = 0，响应时间 = 2，运行时间 = 3–P3：等待时间 = 0，响应时间 = 5，运行时间 = 43.计算平均等待时间、平均响应时间和吞吐量：–平均等待时间 = (0 + 0 + 0) / 3 = 0–平均响应时间 = (2 + 2 + 5) / 3 = 3–吞吐量 = (2 + 3 + 4) / (2 + 3 + 4 + 5) = 0.5714例题2：内存分配与置换问题描述一个系统中有四个进程P1、P2、P3和P4，它们的内存需求分别为8KB、8KB、12KB和16KB。
系统采用固定分区分配算法，初始时内存空闲分区为32KB。
请画出这四种进程的内存分配情况，并计算出缺页率。
解题步骤1.根据进程的内存需求，我们可以得到以下内存分配情况：process memory demand memory allocationP1 8KB 8KBP2 8KB 8KBP3 12KB -P4 16KB -2.由于系统采用固定分区分配算法，当P3和P4申请内存时，会发生缺页中断，将P1和P2置换出内存。
内存分配情况更新为：process memory demand memory allocationP1 8KB -P2 8KB -P3 12KB 8KBP4 16KB -3.计算缺页率：–缺页率 = (缺页中断次数 / 总的内存访问次数) * 100%–总的内存访问次数 = 4（P1） + 4（P2） + 2（P3） + 1（P4）= 11–缺页中断次数 = 2（P3和P4）–缺页率= (2 / 11) * 100% ≈ 18.18%例题3：文件系统的目录结构问题描述一个文件系统采用树形目录结构，每个目录可包含多个子目录和文件。
操作系统第六章作业习题解答
第六章作业习题解答3.某操作系统的磁盘文件空间共有500块，若用字长为32位的位示图管理盘空间，试问：(1)位示图需多少个字?(2)第i字第j位对应的块号是多少?(3)并给出申请/归还一块的工作流程。
答：(1) 位示图占用字数为500/32=16(向上取整)个字。
(2) 第i字第j位对应的块号为：N=32×i+j。
(3)申请时自上至下、自左至右扫描位示图跳过为1的位，找到第一个遇到的0位，根据它是第i字第j位算出对应块号，并分配出去。
归还时已知块号，块号/32算出第i字第j位并把位示图相应位清0。
9.一个UNIX/Linux文件，如果一个盘块的大小为1KB，每个盘块占4个字节，那么，若进程欲访问偏移为263168字节处的数据，需经过几次间接寻址？答：UNIX/Linux文件系统中，一个盘块的大小为1KB，每个盘块号占4个字节，即每块可放256个地址。
直接寻址为10块，一次间接寻址为256块，二次间接寻址为2562块，三次间接寻址为2563块。
首先将逻辑文件的字节偏移量转换为文件的逻辑块号和块内偏移。
方法是：将逻辑文件的字节偏移量/盘块大小，商为文件的逻辑块号，余数是块内偏移；再将文件的逻辑块号转换为物理块号，使用多重索引结构，在索引节点中根据逻辑块号通过直接索引或间接索引找到对应物理块号。
偏移为263168字节的逻辑块号是：263168/1024=257。
块内偏移量=263168-257×1024=0。
由于10<257<256+10，故263168字节在一次间接寻址内。
11 设文件ABCD为定长记录的连续文件，共有18个逻辑记录。
如果记录长为512B，物理块长为1024B，采用成组方式存放，起始块号为12，叙述第15号逻辑记录读入内存缓冲区的过程。
答：采用成组方式存放，块因子为2。
由于共有18个逻辑记录，故占用了9个物理块，而第15号逻辑记录占用的是第15/2=8(向上取整)物理块。
操作系统例题
计算机操作系统典型例题解析2007-11-13 21:29:43| 分类：学习材料|字号订阅【例1】可变分区存储管理系统中，若采用最佳适应分配算法，“空闲区表”中的空闲区可按（A ）顺序排列。
A、长度递增B、长度递减C、地址递增D、地址递减分析：最佳适应算法要求每次都分配给用户进程能够满足其要求的空闲区中最小的空闲区，所以为了提高算法效率，我们把所有的空闲区，按其大小以递增的顺序形成一空闲分区链。
这样，第一个找到的满足要求的空闲区，必然是符合要求中最小的。
所以本题的答案是A。
【例2】虚拟存储技术是（B ）。
A、扩充主存物理空间技术B、扩充主存逻辑地址空间技术C、扩充外存空间的技术D、扩充输入/输出缓冲区技术分析：所谓虚拟存储器，是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统。
具体地说，所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。
实际上，用户所看到的大容量只是一种感觉，是虚的，故称之为虚拟存储器。
虚拟存储技术是一种性能非常优越的存储器管理技术、故被广泛地应用于大、中、小型机器和微型机中。
所以本题的答案是B。
【例3】很好地解决了“零头”问题的存储管理方法是（A ）。
A、分页存储管理方式B、分段存储管理方式C、多重分区管理D、可变式分区管理分析：“零头”也就是内存碎片，是指内存中无法被利用的小空闲区。
在有些内存管理方式下，系统运行一段时间后，内存的碎片会占据相当的数量的空间。
分段存储管理方式、多重分区管理、可变式分区管理都会因为内存分配回收产生“零头”，而分页存储管理方式，按事先划分好的内存块为单位分配回收内存，所以不会产生“零头”。
所以本题的答案是A。
【例4】系统“抖动”现象的发生是由（B ）引起的。
A、交换的信息量过大B、置换算法选择不当C、内存容量不足D、请求分页管理方案分析：“抖动”现象是指刚被换出的页很快又要被访问，为此，又要换出其他页，而该页又很快被访问，如此频繁地置换页面，以致大部分时间都花在页面置换上。
汤子瀛计算机操作系统(西电)习题答案与讲解
1. 可采用哪几种方式将程序装入内存?它们分别适用于何种场合?a. 首先由编译程序将用户源代码编译成若干目标模块，再由链接程序将编译后形成的目标模块和所需的库函数链接在一起，组成一个装入模块，再由装入程序将装入模块装入内存；b. 装入模块的方式有:绝对装入方式，可重定位方式和动态运行时装入方式；c. 绝对装入方式适用于单道程序环境下；d. 可重定位方式适用于多道程序环境下；e. 动态运行时装入方式也适用于多道程序环境下.2. 何谓静态链接及装入时动态链接和运行时的动态链接?a. 静态链接是指事先进行链接形成一个完整的装入模块，以后不再拆开的链接方---式；b. 装入时动态链接是指目标模块在装入内存时，边装入边链接的链接方式；c. 运行时的动态链接是将某些目标模块的链接推迟到执行时才进行.3. 在进行程序链接时，应完成哪些工作? a. 对相对地址进行修改；b. 变换外部调用符号.4. 在动态分区分配方式中，可利用哪些分区分配算法?a. 首次适应算法；b. 循环首次适应算法；c. 最佳适应算法.5. 在动态分区分配方式中，应如何将各空闲分区链接成空闲分区链?应在每个分区的起始地址部分设置一些用于控制分区分配的信息，以及用于链接各分区的前向指针；在分区尾部则设置一后向指针，通过前，后向指针将所有的分区链接成一个双向链.6. 为什么要引入动态重定位?如何实现?a. 为了在程序执行过程中，每当访问指令或数据时，将要访问的程序或数据的逻辑地址转换成物理地址，引入了动态重定位.b. 可在系统中增加一个重定位寄存器，用它来装入(存放)程序在内存中的起始地址，程序在执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加而形成的,从而实现动态重定位.8. 在采用首次适应算法回收内存时，可能出现哪几种情况?应怎样处理这些情况?a. 回收区与插入点的前一个分区相邻接，此时可将回收区与插入点的前一分区合并，不再为回收分区分配新表项，而只修改前邻接分区的大小；b. 回收分区与插入点的后一分区相邻接，此时合并两区，然后用回收区的首址作为新空闲区的首址，大小为两者之和；c. 回收区同时与插入点的前后两个分区邻接，此时将三个分区合并，使用前邻接分区的首址，大小为三区之和，取消后邻接分区的表项；d. 回收区没有邻接空闲分区，则应为回收区单独建立一个新表项，填写回收区的首址和大小，并根据其首址，插入到空闲链中的适当位置.9. 在系统中引入对换后带有哪些好处?能将内存中暂时不运行的进程或暂时不用的程序和数据，换到外存上，以腾出足够的内存空间，把已具备运行条件的进程或进程所需的程序和数据换入内存，从而大大地提高了内存的利用率.10 为实现对换，系统应具备哪几方面功能? 对对换空间的管理；进程的换出；进程的换入.11 在以进程为单位进行对换时，每次是否都将整个进程换出?为什么?a. 以进程为单位进行对换时，每次都将整个进程换出；b. 目的为了解决内存紧张的问题，提高内存的利用率. 13 请较详细地说明，引入分页存储管理(估计印错了，是分段存储管理)是为了满足用户哪几方面的需要? a. 方便了编程；b. 实现了分段共享；c. 实现了分段保护；d. 实现了动态链接；e. 实现了动态增长.14 在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换?首先，必须配置一段表寄存器，在其中存放段表始址和段长TL. 进行地址变换时，先利用段号S，与段长TL进行比较，若S<TL，表示未越界，(若S>=TL,表示段号太大，访问越界，产生越界中断信号)于是利用段表始址和段号来求出该段对应的段表项在段表中的位置，从中求出该段的页表始址，并利用逻辑地址中的段内页号P来获得对应页的页表项位置，从中读出该页所在的物理块号b，再用块号b和页内地址构成物理地址.15 为什么说分段系统较之分页系统更易于实现信息共享和保护?a. 对于分页系统，每个页面是分散存储的，为了实现信息共享和保护，则页面之间需要一一对应起来，为此需要建立大量的页表项；b. 而对于分段系统，每个段都从0开始编址，并采用一段连续的地址空间，这样在实现共享和保护时，只需为所要共享和保护的程序设置一个段表项，将其中的基址与内存地址一一对应起来即可.16 分页和分段有何区别?a. 分页和分段都采用离散分配的方式，且都要通过地址映射机构来实现地址变换，这是它们的共同点；b. 对于它们的不同点有三，第一，从功能上看，页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率，即满足系统管理的需要，而不是用户的需要；而段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息，目的是为了能更好地满足用户的需要；c. 页的大小固定且由系统确定，而段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序；d. 分页的作业地址空间是一维的，而分段的作业地址空间是二维的.17 试全面比较连续分配和离散分配方式.a. 连续分配是指为一个用户程序分配一个连续的地址空间，包括单一连续分配方式和分区式分配方式，前者内存分为系统区和用户区，系统区供操作系统使用，用户区供用户使用，是最简单的一种存储方式，但只能用于单用户单任务的操作系统中；分区式分配方式分为固定分区和动态分区，固定分区是最简单的多道程序的存储管理方式，由于每个分区的大小固定，必然会造成存储空间的浪费；动态分区是根据进程的实际需要，动态地为之分配连续的内存空间，常用三种分配算法: 首次适应算法FF，该法容易留下许多难以利用的小空闲分区，加大查找开销；循环首次适应算法，该算法能使内存中的空闲分区分布均匀，但会致使缺少大的空闲分区；最佳适应算法，该算法也易留下许多难以利用的小空闲区；b. 离散分配方式基于将一个进程直接分散地分配到许多不相邻的分区中的思想，分为分页式存储管理，分段存储管理和段页式存储管理. 分页式存储管理旨在提高内存利用率，满足系统管理的需要，分段式存储管理则旨在满足用户(程序员)的需要，在实现共享和保护方面优于分页式存储管理，而段页式存储管理则是将两者结合起来，取长补短，即具有分段系统便于实现，可共享，易于保护，可动态链接等优点，又能像分页系统那样很好的解决外部碎片的问题，以及为各个分段可离散分配内存等问题，显然是一种比较有效的存储管理方式；综上可见，连续分配方式和离散分配方式各有各自的特点，应根据实际情况加以改进和利用. 主题：汤子瀛计算机操作系统(西电)答案--第六章1. 在请求分页系统中，其页表项中包含那些数据项? 它们的作用是什么?a. 在请求分页系统中，其页表项中包含的数据项有页号，物理块号，状态位P，访问字段A，修改位M和外存地址；b. 其中状态位P指示该页是否调入内存，供程序访问时参考；c. 访问字段A用于记录本页在一段时间内被访问的次数，或最近已有多长时间未被访问，提供给置换算法选择换出页面时参考；d. 修改位M表示该页在调入内存后是否被修改过；e. 外存地址用于指出该页在外存上的地址，通常是物理块号，供调入该页时使用.2. 一个计算机系统的虚拟存储器，其最大容量和实际容量分别由什么决定?a. 最大容量由内存和外存之和决定；b. 实际容量由内存决定.3. 虚拟存贮器有那些特征? 其中最本质的特征是什么?a. 虚拟存储器具有离散性，多次性，对换性和虚拟性的特征；b. 其中最本质的特征是离散性，在此基础上又形成了多次性和对换性，所表现出来的最重要的特征是虚拟性.4. 实现虚拟存储器要那些硬件支持?a. 对于为实现请求分页存储管理方式的系统，除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外，还需要有页表机制，缺页中断机构以及地址变换机构；b. 对于为实现请求分段存储管理方式的系统，除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外，还需要有段表机制，缺段中断机构以及地址变换机构；7. 在请求分页系统中，应从何处将所需页面调入内存?a. 在进行地址变换时，首先去检索快表，试图从中找出所要访问的页，若找到，便修改页表项中的访问位，对于写指令，还须将修改位置1，然后利用页表项中给出的物理块号和页内地址，形成物理地址；b. 如果在快表中未找到该页的页表项，则应再到内存中去查找页表，再从找到的页表项中的状态位来了解该页是否已调入内存，如果该页已调入内存，应将此页的页表项写入快表，当快表已满时，应先调出按某种算法所确定的页的页表项，然后再写入该页的页表项；c. 如果该页尚未调入内存，这时便应产生缺页中断，请求OS从外存中把该页调入内存;d. 外存分为文件区和对换区，若系统有足够的对换区空间，可在进程运行前，将与该进程有关的文件拷贝到对换区，需要时从对换区调入；e. 若系统缺少足够的对换区空间，则凡是不会被修改的文件，可直接从文件区调入，需换出时可不必写入外存，但对于可能被修改的部分，在将它们换出时，便须调到对换区，以后需要时再从对换区调入.8. 在请求分页系统中，常采用哪几种页面置换算法?a. 最佳置换算法；b. 先进先出算法；c. 最近最久未使用LRU置换算法；d. Clock置换算法;e. 此外，还有最少使用置换算法和页面缓冲算法.9. 某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB. 假定某时刻为用户的第0，1，2，3页分别分配的物理块号为5，10，4，7，试将虚拟地址0A5C和093C变换为物理地址.a. 将0A5C变换为2进制为: 0000,1010,0101,1100,由于页面大小为1KB约为2的10次方，所以0A5C的页号为2，对应的物理块号为:4,所以虚拟地址0A5C的物理地址为125C;b. 将093C变换为2进制为: 0000,1001,0011,1100，页号也为2，对应的物理块号也为4，此时虚拟地址093C的物理地址为113C.10 在请求分页系统中，通常采用那种页面分配方式?为什么?a. 在请求分页系统中，有固定和可变分配两种分配方式；b. 采用固定分配方式是基于进程的类型(交互型)或根据程序员，系统管理员的建议，为每个进程分配一固定页数的内存空间，在整个运行期间不再改变；c. 采用可变分配方式有全局置换和局部置换两种，前者易于实现，后者效率高.11 在一个请求分页系统中，采用LRU页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，当分配给该作业的物理块数M分别为3和4时，试计算访问过程中所发生的缺页次数和缺页率?比较所得结果?a. 当分配给该作业的物理块数M为3时，所发生的缺页率为7，缺页率为: 7/12=0.583；b. 当分配给该作业的物理块数M为4时，所发生的缺页率为4，缺页率为: 4/12=0.333.12 在置换算法中，LRU和LFU哪个更常用?为什么?a. LRU与LFU置换算法的页面的访问图完全相同，即使用的硬件是相同的；b. 但是LFU并不能真正访问反映出页面的使用情况.13 实现LRU算法所需的硬件支持是什么?a. 寄存器，用于记录某进程在内存中各页的使用情况；b. 栈，用于保存当前使用的各个页面的页面号.14 试说明改进型Clock置换算法的基本原理.a. 因为对于修改过的页面在换出时所付出的开销将比未被修改过的页面的开销大，所以在改进型Clock算法中，出了须考虑到页面的使用情况外，还须再增加一个置换代价这一因素；b. 在选择页面作为淘汰页面时，把同时满足未使用过和未被修改作为首选淘汰页面.15 什么是抖动? 产生抖动的原因是什么?a. 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";b. 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.17 如何实现分段共享?a. 可在每个进程的段表中，用相应的表项来指向共享段在内存中起始地址；b. 配置相应的数据结构作为共享段表，可在段表项中设置共享进程计数Count，每调用一次该共享段，Count指增1，每当一个进程释放一个共享段时，Count执行减1操作，若减为0，则由系统回收该共享段的物理内存，以及取消在共享段表中该段所对应的表项；c. 对于一个共享段，应给不同的进程以不同的存取权限；d. 不同的进程可以使用不同的段号去共享该段.18 Intel 80386芯片可支持哪几种方式的存储管理?a. 不分段也不分页的存储管理方式；b. 分页不分段的存储管理方式；c. 分段不分页的存储管理方式；d. 分段分页存储管理方式.19 试说明80386的分段地址变换机构的工作原理.a. 采用段寄存器和虚地址结构；b. 在分段部件中，地址变换是将逻辑地址变换为线性地址，然后送分页部件中.(具体见P191)21 可通过哪些途径来提高内存利用率?汤子瀛计算机操作系统(西电)答案--第十三章1. UNIX系统有哪些基本特征？a. 开放性；b. 多用户，多任务环境；c. 功能强大，实现高效；d. 提供了丰富的网络功能.2. UNIX系统核心分成哪两大部分？各包含哪些功能？a. UNIX系统核心分为进程控制子系统部分和文件子系统部分；b. 进程控制子系统包含进程控制，进程通信，存贮器管理和进程调度功能；文件子系统包含文件管理，高速缓冲机制和设备驱动程序的功能.3. UNIX系统中的PCB含哪几部分？并用图来说明它们之间的关系.a. UNIX系统中的PCB含四部分:进程表项，U区，进程区表和系统区表项；b. 图见P396.4. 进程映象含哪几部分？其中系统级上下文的动态部分的作用是什么？a. 进程映象(Process Image)包含三部分：用户级上下文，寄存器上下文和系统级上下文；b. 系统级上下文的动态部分包含核心栈和若干层寄存器上下文，它的作用是当因中断或系统调用而进入核心态时，核心把一个寄存器上下文压入核心栈，退出系统调用时，核心又将弹出一个寄存器上下文，在进行上下文切换时，核心将压入老进程的上下文层，而弹出新进程的上下文层.5. 在UNIX系统中，用于进程控制的系统调用有哪些(主要的)？它们的主要功能是什么？a. fork，用于创建一个新进程；b. exec，改变进程的原有代码；c. exit，实现进程的自我终止；d. wait，将调用进程挂起，等待子进程终止；e. getpid，获取进程标志符；f. nice，改变进程的优先级.6. 为创建一个新进程，需做哪些工作？a. 为新进程分配一进程表项和进程标志符；b. 检查同时运行的进程数目；c. 拷贝进程表项中的数据；d. 子进程继承父进程的所有文件；e. 为子进程创建进程上下文；f. 子进程执行.7. 为何要采取进程自我终止方式？如何实现exit？a. 为了及时回收进程所占用的资源，并减少父进程的干预，UNIX系统利用exit来实现进程的自我终止；b. 实现exit，核心应该做的工作是：关闭软中断；回收资源；写记帐信息；置进程为"僵死状态".8. UNIX系统采用什么样的进程调度算法？其优先级是如何计算的？a. UNIX系统采用的是多级反馈队列轮转调度算法；b. 每隔1秒，核心按如下公式重新计算用户优先数：优先数=(最近使用CPU的时间/2)+基本用户优先数.9. 试说明信号与中断两种机制间的异同处？ a. 相似处：信号和中断都采用了相同的异步通信方式；当检测出有信号或中断请求时，都是暂停正在执行的程序而转去执行相应的处理程序；两者都是在处理完毕后返回到原来的断点；对信号或中断都可进行屏蔽； b. 差异处：中断有优先级，而信号没有优先级，即所有信号都是平等的；信号处理程序是在用户态下运行的，而中断处理程序则是在核心态下运行的；中断响应是及时的，而信号响应通常都有较大的时间延迟.10 扼要说明信号机制中信号的发送和对信号的处理功能？a. 信号的发送是指由发送进程把信号送到指定进程的信号域的某一位上；b. 对于对信号的处理功能：首先，利用系统调用signal(sig,func)预置对信号的处理方式，func=1时，该类信号被屏蔽；func=0时，进程收到信号后终止自己；func为非0，非1类整数时，func的值即作为信号处理程序的指针.然后，如果进程收到的软中断是一个已决定要忽略的信号(func=1)，进程不作任何处理返回；进程收到软中断后便退出(func=0)；执行用于设置的软中断处理程序.11 什么是管道？无名管道和有名管道的主要差别是什么？a. 管道是指能够连接一个写进程和一个读进程的，并允许它们以生产者-消费者方式进行通信的一个共享文件，又称为pipe文件；b. 无名管道是一个临时文件，是利用系统调用pipe()建立起来的无名文件，没有路径名，只有调用pipe的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符而利用该文件(管道)进行通信；有名管道是利用mknod系统调用建立的，是可以在文件系统中长期存在的，既有路径名的文件，其它进程可以知道其存在，并利用该路径名来访问该文件.12 读，写管道时应遵循哪些规则？ a. 对pipe文件大小的限制；b. 进程互斥；c. 进程写管道时，检查是否有足够的空间存放要写的数据，若有，则写入，若无，则由核心对该索引结点做出标志，然后让写进程睡眠等待，直到读进程读走数据后，再将写等待进程唤醒；d. 进程读管道时，检查是否有足够的要读的数据，若有，则进程从读指针的初始值处去读数据，每读出一块后，便增加地址项的大小，读结束后由核心修改索引结点中的读指针，并唤醒所有等待的写进程,若无，则在读完后，进程暂时进入睡眠等待，直到写进程又将数据写入管道后，再将读进程唤醒.13 在消息机制中，有哪些系统调用？并说明它们的用途.在UNIX中，消息机制向用户提供了四个系统调用：a. msgget()，用来建立一消息队列，或者获取一消息队列的描述符；b. msgsnd()，用于向指定的消息队列发送一个消息，并将该消息链接到该消息队列的尾部；c. msgrcv()，用于从指定的消息队列中接收指定类型的消息；d. msgctl()，用来读取消息队列的状态信息并进行修改.14 在共享存储区机制中，有哪些系统调用？并扼要说明它们的用途.a. shmget()，建立一共享存储区；b. shmat()，将共享存储区附接到进程的虚地址空间上；c. shmdt()，把共享存储区与新进程断开；d. shmct()，对共享存储区的状态信息进行读取和修改，也可以断开进程与共享存储区的连接.15 核心在执行shmget系统调用时，需完成哪些工作？a. 首先检查共享存储区表，若找到指定key的表项，表明该共享区已经建立，此时返回该表项的描述符shmid；b. 若未找到指定的key表项，而flag标志又为IPC_CREA T，且参数size值在系统限制值内，则分配一系统空闲区作为共享区的页表区，分配响应的内存块，再将这些块号填入页表中；c. 核心在共享存储区和系统区表中，为新建立的共享区分配一空表项，并在共享存储区表填上存储区的关键字及其大小，共享区页表的始址，指向系统区表项的指针等，最后返回共享存储区的描述符---shmid.16 在信号量集机制中，有哪些系统调用？并说明它们的用途.a. semget()，建立信号量集；b. semop()，对信号量进行操作.17 核心是如何对信号量进行操纵的？a. 核心根据sem_op来改变信号量的值，可分为3种情况；b. sem_op的值为正，则将其值加到信号量的值上，它相当于通常的V操作；c. sem_op的值为负，相当于P操作，若信号量的值大于操作值的绝对值，则核心将一个负整数加到信号量值上，否则，核心将已经操作了的信号量，恢复到系统调用开始时的值；d. 若(sem_flg&IPC_NOWAIT)为真，便立即返回，否则，让进程睡眠等待.18 为实现请求调页管理，在UNIX系统中，配置了哪些数据结构？a. 页表；b. 磁盘块描述表；c. 页框数据表；d. 对换使用表.19 在UNIX系统中，如何改变有效页的年龄？并用实例说明之.a. 一个页可计数的最大年龄，取决于它的硬件设施；b. 对于只设置两位作为年龄域时，其有效页的年龄只能取值为0，1，2，3，当该页的年龄为0，1，2时，该页处于不可换出状态，而当其年龄达到3时，则可为换出状态，每当内存中的空闲页面数低于某规定的低限时，核心便唤醒换页进程，又换页进程取检查内存中的每一个活动的，非上锁的区，对所有有效区的年龄字段加1，对于那些年龄已增至3的页便不再加1，而是将它们换出，如果这种页已被进程访问过，便将年龄域中的年龄降为0. 20 当需访问的缺页是在可执行文件上或在对换设备上时，应如何将它调入内存？核心先为缺页分配一内存页，修改该页表项，使之指向内存页，并将页面数据表项放入相应的散列队列中，然后把该页从对换设备上调入内存，当I/O操作完成时，核心把请求调入该页的进程唤醒.21 在将一页换出时，可分为哪几种情况？应如何处理这些情况？a. 若在对换设备上已有被换出页的拷贝，且被换出页的内容未被修改，则此时核心不必将该页重写回对换设备上，而只需将该页的页表项中的有效位清零，并将页框数据表项中的引用计数减1，最后将该页表项放入空闲页链表中；b. 若在对换设备上没有被换出的拷贝，则换出进程应将该页写到对换设备上，可采用页面链集中写入；c. 在对换设备上已有换出页的副本，但该页内容已被修改过，此时核心将该页在对换设备上的原有空间释放，再重新将该页拷贝到对换设备上，使在对换设备上的拷贝内容总是最新的.。
2011操作系统经典习题及解答100题
一、操作系统概述习题及解答:1．硬件将处理机划分为两种状态，即管态和目态，这样做给操作系统设计带来什么好处?答：便于设计安全可靠的操作系统。
管态和目态是计算机硬件为保护操作系统免受用户程序的干扰和破坏而引入的两种状态。
通常操作系统在管态下运行，可以执行所有机器指令；而用户程序在目态下运行，只能执行非特权指令。
如果用户程序企图在目态下执行特权指令，将会引起保护性中断，由操作系统终止该程序的执行，从而保护了操作系统。
2．何谓特权指令? 举例说明之。
如果允许用户进程执行特权指令会带来什么后果?答：在现代计算机中，一般都提供一些专门供操作系统使用的特殊指令，这些指令只能在管态执行，称为特权指令。
这些指令包括：停机指令、置PSW指令、中断操作指令（开中断、关中断、屏蔽中断）、输入输出指令等。
用户程序不能执行这些特权指令。
如果允许用户程序执行特权指令，有可能干扰操作系统的正常运行，甚至有可能使整个系统崩溃。
3．中断向量在机器中的存储位置是由硬件确定的，还是由软件确定的?答：中断向量在机器中的存放位置是由硬件确定的。
例如，在INTEL 80x86 CPU 中，内存空间0x00000—0x003ff为中断向量空间。
4．中断向量的内容是由操作系统程序确定的，还是由用户程序确定的?答：由操作系统程序确定的。
向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字（中断处理程序运行环境），中断处理程序是由操作系统装入内存的，操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。
5．中断向量内的处理机状态位应当标明是管态还是目态? 为什么?答：应当标明是管态。
这样才能保证中断发生后进入操作系统规定的中断处理程序。
6．中断与程序并发之间的关系是什么？答：中断是程序并发的前提条件。
如果没有中断，操作系统不能获得系统控制权，无法按调度算法对处机进行重新分配，一个程序将一直运行到结束而不会被打断。
7．说明“栈”和“堆”的差别．答：栈是一块按后进先出规则访问的存储区域，用来实现中断嵌套和子程序调用的参数和返回断点。
操作系统例题讲解
一、调度算法
对如下表所示的 5 个进程：
进程
到 达 时 间 （ ms）
优先级
P1
2
3
P2
0
1
P3
4
4
P4
0
2
P5
5
5
采用可剥夺的静态最高优先数算法进行调度（不考虑系统开销）。
问 题： ⑴ 画出对上述 5 个进程调度结果的 Gantt 图； ⑵ 计算 5 个进程的平均周转时间、平均带权周转时间。
四、文件系统
（1）给出“用户打开文件表”和“系统打开文件表”的形式，并图示二者之间的联系； （2）说明“写文件”系统调用命令 write(fd,buf,count)的实现过程。
解：⑴ 用户打开文件表和系统打开文件表图示如下：
文件 打开 读写 系统打开 描述符 方式 指针 文件表入口
fd1
进程 P1 的用户打开文件表
解： ⑴ 调度结果的 Gantt 图如下：
CPU 阵发时间（ms） 3 2 3 4 2
P4
P1
P3
P5
P3
P1
P4
P2
0
2
(2) 时间计算：
4
5
7
9
10
12
14
进程 P1
到达时间 （ms）
2
优先级 3
运行时间 （ms）
3
开始时间 （ms）
2
完成时间 （ms）
10
周转时间 （ms）
8
带权周转 时间（ms）
-2-
⑵ 总寻道时间=1×155=155（ms） 一次访盘的旋转时间=1/(2R)=1/(2×7500/min)=(60×1000)/(2×7500)ms=4(ms) 请求序列共 12 次访盘，总旋转延迟时间=4×12=48(ms) 1 次访盘的传输时间=1/(R×32)=(60×1000)/(7500×32)=1/4ms 12 次访盘总传输时间=1/4×12=3(ms) 总访盘处理时间=155+48+3=206(ms)
计算机四级操作系统真题及解析(6)
计算机四级操作系统真题及解析（6）一、单选题1)从计算机应用角度来看，操作系统的主要作用是提供A)人机交互接口B)软件开发基础C)第一道安全防线D)虚拟机和扩展机答案：A2)共享性是操作系统的特征之一，下列共享设备中，哪种设备可以共享但是不能被抢占使用？A)CPUB)打印机C)硬盘D)内存答案：B3)内核态和用户态是用于操作系统运行安全而设置的一种状态标志，其含义是指A)操作系统所处的状态B)CPU在运行时所处的状态C)内存在运行时所处的状态D)安全系统所处的状态答案：B4)外部I/O设备向处理器发出的中断信号又称为A)中断请求B)中断断点C)中断屏蔽D)中断优先级排队答案：A5)编写程序时通常会使用过程调用和系统调用，下列选项中，系统调用不能实现的功能是A)从当前程序跳转到调用程序B)调用程序多次嵌套与递归C)调用程序一般与当前程序有关D)调用结束后返回原程序答案：B6)计算机操作系统中，所谓进程的唯一“标志”是指A)进程控制块B)程序指令代码C)程序堆栈段D)程序变量和数组答案：A7)某一单核处理机的计算机系统中共有20个进程，那么，处于运行状态的进程最少为几个？A)1B)20C)19D)0答案：D8)当用户在编程中需要创建一个进程时，他可以采用下列哪一种方法？A)调用进程创建原语由操作系统创建进程B)填写进程控制块的数据结构并提交系统C)填写进程控制块的数据结构并将其放入就绪队列D)将用户所在进程的进程控制块复制一份给新进程答案：A9)对于如下C语言程序int main(){printf("Hello World\n");printf("Hello World\n");}在UNIX操作系统中正确编译链接后，其正确的运行结果是A)共打印出2行Hello WorldB)共打印出3行Hello WorldC)共打印出4行Hello WorldD)共打印出5行Hello World答案：B10)有如下C语言程序void * th_f(void * arg){printf("Hello World");pthread_join(2);}int main(void){pthread_t tid;int st;st = pthread_create(&tid, NULL, th_f, NULL);if(st==0)printf("Oops, I can not createthread\n");exit(NULL);}针对上述程序，下列叙述中哪一个是正确的？A)线程th_f运行后主动退出B)线程th_f运行后等待一个特定的线程退出C)线程th_f运行后主动释放CPU给其他线程D)线程th_f运行后进入死循环11)某系统在打印数据时，读数据进程、处理数据进程和打印结果进程之间的相互关系是A)互斥关系B)同步关系C)前趋关系D)后趋关系答案：B12)为了保证临界资源的正确使用，进程在结束对临界资源的访问后必须通过下列哪一区才能离开？A)进入区B)临界区C)退出区D)剩余区答案：C13)利用内存中若干公共缓冲区组织成队列，以实现进程之间信息交换的通信方式称为A)共享内存B)消息机制C)管道通信D)套接字答案：B14)下列存储管理方案中，需要采用移动技术解决碎片问题的是A)固定分区B)可变分区C)页式D)段页式答案：B15)在虚拟页式系统中进行页面置换时，首先置换最长时间未被使用过的页面，这一策略称为A)先进先出页面置换算法(FIFO)B)最近最少使用页面置换算法(LRU)C)最近最不常用页面置换算法(LFU)D)理想页面置换算法(OPT)答案：B16)简单页式存储管理方案中，若地址用22位二进制表示，页内地址部分占12个二进制位，则最大允许进程有多少个页面？A)2048B)1024C)512D)256答案：B17)下列关于页式存储管理方案的叙述中，哪一个是错误的？A)页表长度寄存器保存了正在运行进程的页表长度B)页内地址是地址的高位部分C)大多数32位的操作系统采用了二级页表D)页表在内存可以不连续存放答案：B18)有一个虚拟页式存储系统，采用最近最少使用（LRU）页面置换算法，系统分给每个进程3页内存，其中一页用来存放程序和变量i,j（不作他用）。
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⑤对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的 I/O 请求， 自动地构成通道程序。 【例 4】什么叫设备独立性？怎么实现设备独立性？ 答：设备独立性的含义是：应用程序独立于具体使用的物理设备。为了实 现设备的独立性， 在操作系统中引入了逻辑设备名和物理设备名两个概念。 在实现了设备独立性的系统中，I/O 进程申请设备是以逻辑设备名申请的。 【例 5】设备分配算法有哪些？ 答：在设备管理中设备的分配算法比较简单，主要有两种算法： ①先来先服务算法。当有多个进程申请一个设备时，该算法根据进程申 请设备的先后次序，将这些进程排列成一个设备请求队列，设备分配程序 总是把设备首先分配给队首进程。 ②优先权高者优先算法。这种算法中，系统首先把设备分配给优先权高 的进程，使高优先权的进程能够尽快完成。对于同优先权的进程，系统按 照先来先服务的方法分配设备。 【例 6】什么是 Spooling 技术？Spooling 系统有哪几部分组成？ 答：Spooling 技术是一种虚拟设备技术，它可以把一台独占设备改造为虚拟 设备， 在进程所需的物理设备不存在或被占用的情况下， 使用该设备。 Spooling 技术是对脱机输入、输出系统的模拟，所以又叫作假脱机操作。Spooling 系 统主要有以下三部分组成：输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、 输入进程和输出进程。 【例 7】为什么要在操作系统中引入缓冲？ 答：①缓和 CPU 与 I/O 设备间速度不匹配的矛盾。②减少对 CPU 的断频率，
信息传送， CPU 必须重复测试外设的状态， 仅当外设是处在准备好的状态时， CPU 才能与外设交换信息。所以，在程序查询 I/O 方式的接口电路中必须设 置一状态端口， 以使 CPU 通过执行输入指令了解外设的状态。 当采用程序查 询传送方式时，每当程序要使用某一外设进行 I/O 操作时，CPU 要执行一段 循环测试程序，以实现在外设准备好时执行一条输入/输出指令，进行一个 字节或字的数据传送操作。在这种方式下，CPU 的大量时间消耗在等待输入 输出的循环检测上，使 CPU 与外设串行工作，严重影响了 CPU 和外设的使用 效率，致使整个系统效率很低。⑵I/O 中断方式引入中断技术后，每当设备 完成 I/O 操作时，便向 CPU 发出中断请求信号，通知 CPU 外设已准备好，可 以进行数据传送操作。这样，CPU 一旦启动 I/O 设备后便可执行其它程序， 仅在收到 I/O 中断请求时才执行其中断服务程序，进行 I/O 处理和 I/O 操作。 程序中断传送方式改善了 CPU 的利用率，并使 CPU 与外设并行操作。但 I/O 数据的处理和 I/O 操作的控制都是由 CPU 承担的， 仍然消耗了 CPU 不少时间。 ⑶直接存储器访问（DMA）方式虽然 I/O 中断方式比程序查询方式更有效， 但须注意，它仍是以字节或字为单位进行输入输出的，每当完成一个字节 或字时，控制器便要向 CPU 请求一次中断。换言之，采用 I/O 中断方式时的 CPU，是以字节或字为单位进行干预的。如果将这种方式用于块设备的 I/O， 显然是低效的。例如，为了从磁盘中读出 1KB 的数据块，需要中断 CPU 1K 次。 为了进一步减少 CPU 对 I/O 的干预而引入了直接存储器访问（DMA）方式。 ⑷ I/O 通道方式 I/O 通道方式时 DMA 方式的发展， 它会进一步较少对 CPU 的干预， 即把对一个数据块的读（或写）为单位的干预，减少为对一组数据块的读 （或写）即有关的控制和管理为单位的干预。I/O 通道有自己的指令系统，
4．CPU 输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这一矛盾，可 采用（C） 。 A、并行技术 存储技术 5．在采用 SPOOLING 技术的系统中，用户的打印数据首先被送到（C） 。 B、通道技术 C、缓冲技术 D、虚拟
A、打印机
B、磁盘的输入井
C、磁盘的输出井
D、终端
6．设备管理程序对设备的管理是借助一些数据结构来进行的，下面的（B） 不属于设备管理的数据结构。 D、CHCT 7．缓冲技术中的缓冲池在（B）中 A、外存 器 8．通道是一种（C） A、I/O 断口 通道 9． （D）算法是设备分配常用的一种算法。 A、短作用优先 来先服务 10．下列设备不属于系统设备的是（C） A、鼠标 盘 11． 如果 I/O 设备与存储设备进行数据交换不经过 CPU 来完成， 这种数据交换 方式是（C） 。 A、中断方式 查询方式 二、填空题 1．I/O 控制方式的发展经历了 4 个阶段，分别是程序查询方式、 I/O 中断方 B、无条件存取方式 C、DMA 方式 D、程序 B、键盘 C、扫描仪 D、磁 B、最佳适应 C、首次适应 D、先 B、共享文件 C、I/O 专用处理器 D、数据 B、内存 C、ROM D、寄存 A、DCT B、JCB C、COCT
即通道程序， 可以与 CPU 并行操作， 独立管理外设和实现主存和外设之间的 信息传输，使 CPU 摆脱了繁忙的 I/O 操作。在配置通道的计算机系统中，不 仅能实现 CPU 与通道的并行操作， 而是通道与通道、 各通道的外设之间均能 实现并行操作，因而有效地提高了整个系统的使用效率。 3．设备分配策略与哪些因素有关？ 答：设备分配策略与下列因素有关： （1）I/O 设备的固有属性，对于独占设 备，共享设备、虚拟设备等具有不同属性的设备，通常采用相应的分配算 法。 （2）设备分配算法，常见的有先来先服务算法、优先级高者优先算法 （3）设备分配的安全性，即避免死锁的产生。 （4）设备独立性，设备独立 性指应用程序独立于具体使用的物理设备。 4．什么虚拟设备？简述共享打印机的工作原理。 答：虚拟设备是通过某种技术将一台独占设备改造为可以供多个用户共享 的共享设备。共享打印机的工作流程如下：当用户进程请求打印输出时， Spooling 系统同意为他打印输出，但并不真正把打印机分配给该用户进程， 而只为它做两件事：①由输出进程在输出井中为之申请—空闲盘块区，并 将要打印的数据送人其中；②输出进程再为用户进程申请一张空白的用户 请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列 上。如果还有进程要求打印输出，系统仍可接受该请求，也同样为该进程 做上述两件事。如果打印机空闲，输出进程将从请求打印队列的队首取出 —张请求打印表，根据表中的要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓 冲区，再由打印机进行打印。打印完毕，输出进程再查看请求打印队列中 是否还有等待要打印的请求表。若有，再取出一张表，并根据其中的要求
三、问答题 1．简述独占设备的一般分配过程 答：对于具有通道的系统，在进程提出 I/O 请求后，系统的设备分配程序可 按下述步骤进行设备分配：①分配设备。首先根据物理设备名、查找系统 设备表 SDT，从中找出该设备的 DCT，根据表中的设备状态字段，可知该设 备是否正忙。若忙，便将请求 I/O 的进程的 PCB 挂在设备队列上；否则，便 按照—定的算法来计算本次设备分配的安全性，如果不会导致系统进入不 安全状态， 便将设备分配给请求进程； 否则， 仍将其 PCB 插入设备等待队列。 ②分配控制器。在系统把设备分配给请求 I/O 的进程后，再到其 DCT 中找出 与该设备连接的控制器的控制器表（COCT） ，从表内的状态字段中可知该控 制器是否忙碌。若忙，便将请求 I/O 的进程的 PCB 挂在该控制器的等待队列 上；否则，将该控制器分配给进程。③分配通道。在该 COCT 中又可找到与 该控制器连接的通道的通道表（CHCT） ，再根据 CHCT 内的状态信息可知该通 道是否忙碌，若忙，便将请求 I/O 的进程挂在该通道的等待队列上；否则， 将该通道分配给进程。只有在设备、控制器和通道三者都分配成功时，这 次的设备分配才算成功；然后、便可启动该 I/O 设备进行数据传送。 2．I/O 控制方式有几种？各有什么特点？ 答：I/O 控制方式的发展经历了四个阶段：程序查询方式，I/O 中断方式，DMA 方式和 I/O 通道方式。 ⑴程序查询方式在早期计算机或现代一些简单的微型 计算机系统中， 采用程序查询 I/O 方式。 程序查询是一种用程序直接控制 I/O 操作的方式。CPU 与外设的活动本质上是异步的，为了实现 CPU 与外设间的
式 、DMA 方式
和 I/O 通道方式 。
2．从资源分配角度出发，I/O 设备可以分为独占设备、共享设备和虚拟设备 三种类型。 3．按设备所属关系分类，可分为系统设备和用户设备两类。 4．通道指专门用于负责输入/输出工作的处理机，通道所执行的程序称为 通道程序。 5．通道是一个独立于 CPU 的专管输入/输出的处理机的处理机，它控制外设 与内存之间的信息交换。 6．虚拟设备是通过虚拟技术把独占设备变成能为若干用户共享的设备。 7．打印机是独占设备，磁盘是共享设备。 8．根据信息交换方式，通道可分成 3 种类型，分别是字节多路通道、数组 选择通道和数组多路通道。 9．设备驱动程序是 I/O 进程和设备控制器之间的一个通信程序。 10．设备独立性的含义是应用程序独立于具体使用的物理设备。 11、为了防止进程对系统资源的无序竞争，所有设备必须由系统统一分配。 12．在实现了设备独立性的系统中，I/O 进程申请设备是以逻辑设备名来申 请的。 13．设备分配算法有先来先服务和优先权高者优先两种。 14．现代计算机 I/O 系统的结构，由通道、设备控制器和设备三级组成。 15．SPOOLING 系统由输入井输出井、输入缓冲区输出缓冲区和输入进程输出 进程三部分组成。
练习题及参考答案 一、单项选择题 1． （A ）是操作系统中采用的以空间换时间的技术。 A、缓冲技术 储技术 2．通道又称 I/O 处理机，它用于实现（A ）之间的信息传输。 A、主存与外设 存 3．对于磁盘来书，输入输出操作的信息传送单位为（D ） 。 A、字节 B、字 C、文件 D、块 B、CPU 与外设 C、主存与外存 D、CPU 与外 B、并行技术 C、通道技术 D、虚拟存
放宽对中断响应时间的限制。③提高 CPU 和 I/O 设备的并行性。 【例 8】.用于设备分配的数据结构有哪些？它们之间的关系是什么？ 答：用于设备分配的数据结构有：设备控制表 DCT、系统设备表 SDT、 控 制器表 COCT 和通道控制表 CHCT。SDT 整个系统一张，每个设备有一张 DCT， 每个控制器有一张 COCT，每个通道有一张 CHCT。SDT 中有一个 DCT 指针，DCT 中有一个 COCT 指针，COCT 中有一个 CHCT 指针。