计算机操作系统大题整理

四、应用题（每小题8分，共40分）1．在一单道批处理系统中，一组作业的提交时间和运行时间见下表所示。

作业提交时间运行时间1 8.0 1.02 8.5 0.53 9.0 0.24 9.1 0.1计算以下二种作业调度算法的平均周转时间T和平均带权周转时间W。

先来先服务调度算法。

（2）短作业优先调度算法。

2．考虑某个系统在某时刻的状态如下表所示。

Allocation Max AvailableＡＢＣＤＡＢＣＤ１５２０P0 ００１２００１２P1 １０００１７５０P2 １３５４２３５６P3 ００１４０６５６使用银行家算法回答下面的问题：（1）求Need矩阵。

（2）系统是否处于安全状态？如安全，请给出一个安全序列。

（3）如果进程P1发来一个请求（0，4，2，0），这个请求能否立刻被满足？如安全，请给出一个安全序列。

(2) 安全，安全序例为：P0，P2，P1，P3……（3分）（3）能立刻被满足，满足的安全序列为：P0，P2，P1，P3……（3分）3．桌子上有一只盘子，每次只能向其中放入一只水果。

爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放桔子，儿子专等吃盘子中的桔子，女儿专等吃盘子中的苹果。

只有盘子为空时，爸爸或妈妈就可向盘子中放一只水果；仅当盘子中有自己需要的水果时，儿子或女儿可以从盘子中取出。

用信号量机制解决该问题。

答:在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为l；信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。

(2分)father(){ 。

while(1) { 。

P(S); 。

放苹果。

V(Sa); 。

}} 。

mather(){。

while(1) { 。

P(S); 。

放苹果。

V(So);。

}} 。

son(){ 。

while(1) { 。

P(So); 。

从盘中取出桔子; 。

V(S); 。

吃桔子; 。

｝。

} 。

daughter(){ 。

while(1) { 。

P(Sa); 。

从盘中取出苹果; 。

V(S); 。

吃苹果; 。

｝。

｝4．设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB，按字节编址。

若某进程最多需要6页数据存储空间，页的大小为1KB，操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框，在时刻260前的该进程访问情况见下表。

页号页框号装入时间访问位０７１３０１１４２３０１２２２００１３９１６０１当该进程执行到时刻260时，要访问逻辑地址为17CAH的数据。

请回答下列问题：（1）该逻辑地址对应的页号是多少？（2）若采用先进先出（FIFO）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。

（3）若采用时钟（Clock）置换算法，当前指针指向2号页框。

该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。

答:(1) 17CAH=0001 0111 1100 1010B，且页的大小为1KB，故页号为000101B=5…（2分）（2）采用FIFO置换算法，与最早调入的页面即0号页面置换，其所在的页框号为7，于是对应的物理地址为：0001 1111 1100 1010B=1FCAH…（3分）（3）采用Clock置换算法，首先从当前位置（2号页框）开始顺时针寻找访问位为0的页面，当指针指向的页面的访问位为1时，就把该访问位清“0”，指针遍历一周后，回到2号页框，此时2号页框的访问位为0，置换该页框的页面，于是对应的物理地址为：0000 1011 1100 1010B=0BCAH。

（3分）5．某文件系统采用多级索引的方式组织文件的数据存放，假定在文件的i_node 中设有13个地址项，其中直接索引10项，一次间接索引1项，二次间接索引1项，三次间接索引1项。

数据块的大小为4KB，磁盘地址用4个字节表示，这个文件系统允许的最大文件长度是多少？答:直接索引对应盘块大小=10×4KB=40KB (2分)一次间接索引对应盘块大小=1K×4KB=4MB (2分)二次间接索引应盘块大小=1K×1K×4KB=4GB (2三次间接索引应盘块大小=1K×1K×1K×4KB =4TB一个文件最大=40KB+4MB+4GB+4TB (1分) 四、应用题（每小题8分，共40分）1．在一单道批处理系统中，一组作业的提交时间和运行时间见下表所示。

计算以下二种作业调度算法的平均周转时间T和平均带权周转时间W。

先来先服务调度算法。

（2）短作业优先调度算法。

答:1．（1）FCFS调度的情况如下表：T＝（1.0+1.0+0.7+0.7）/4＝0.85 (2分)W＝（1.0+2.0+3.5+7.0）/4＝3.375 (2分)（2）SJF调度的情况如下表：T＝（1.0+1.3+0.2+0.2）/4＝0.675 (2分)W＝（1.0+2.0+3.5+7.0）/4＝1.65 (2分)2．桌上有一空盘，允许存放一只水果。

爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子，儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。

规定当盘空时一次只能放一只水果供吃者取用，请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。

答:在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为l；信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。

father(){ 。

while(1) { 。

P(S); 。

将水果放入盘中; 。

if（放入的是桔子）V(So); 。

else V(Sa);。

}。

} 。

son(){。

while(1) { 。

P(So); 。

从盘中取出桔子; 。

V(S); 。

吃桔子; 。

｝。

} 。

daughter(){ 。

while(1) { 。

P(Sa); 。

从盘中取出苹果; V(S); 。

吃苹果; 。

｝。

｝ (2分)若干个等待访问磁盘者依次要访问的磁道为20，44，40，4，80，12，76，假设每移动一个磁道需要3ms时间，移动臂当前位于40号磁道，请按下列算法分别计算为完成上述各次访问总共花费的寻道时间。

（1）先来先服务算法；（2）最短寻道时间优先算法。

答:先来先服务算法：访问序列：20，44，40，4，80，12，76访问时间 =（20+24+4+36+76+68+64*3ms=876ms最短寻道时间优先算法：访问序列：40，44，20，12，4，76，80访问时间 =（0+4+24+8+8+72+4）*3ms=360ms4．某文件系统采用多级索引的方式组织文件的数据存放，假定在文件的i_node 中设有13个地址项，其中直接索引10项，一次间接索引1项，二次间接索引1项，三次间接索引1项。

数据块的大小为2K，磁盘地址用4个字节表示。

问：这个文件系统允许的最大文件长度是多少？答.直接索引对应盘块大小=10×2KB=20KB (2分)一次间接索引对应盘块大小=512×2KB=1MB (2分)二次间接索引应盘块大小=512×512×2KB=512MB (2分)三次间接索引应盘块大小=512×512×512×2KB =256GB (1分)一个文件最大=20KB+1MB+512MB+256GB (1分)5．某进程已分配到4个页框，如下表所示。

当进程访问第4页时，产生缺页中断。

请分别用FIFO、LRU和改进的CLOCK算法，决定缺页中断服务程序选择换出的页面。

答.FIFO 换出进入内存时间最久的页面，装入时间20最久，故第3页换出。

（2分）LRU 最近最长时间未用的页，第1页最近被访问时间最久，故第1页换出。

（3分）改进的CLOCK 表中第1页的访问位为0，和修改位都为0，故第1页换出。

（3分）四、解答题(共20分)1．什么是操作系统?它的主要功能是什么?(共8分)答：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件(或程序集合)，是用户与计算机之间的接口。

(3分)操作系统的主要功能包括：存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理以及用户接口管理。

(5分)2．操作系统中存储器管理的主要功能是什么?什么叫虚拟存储器?(共8分)答：存储器管理的主要功能是：内存分配，地址映射，内存保护，内存扩充。

(4分)虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的存储空间，在这种计算机系统中虚地址被映象成实地址。

或者：简单地说，虚拟存储器是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。

3．什么是文件的逻辑组织和物理组织?(共4分)答：文件的逻辑组织——用户对文件的观察和使用是从自身处理文件中数据时采用的组织方式来看待文件组织形式。

这种从用户观点出发所见到的文件组织形式称为文件的逻辑组织。

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。

五、应用题(共20分)1．(8分)某分时系统的进程出现如下图所示的状态变化。

试问：(1)你认为该系统采用的是哪一种进程调度算法?(2)写出图中所示的每一个状态变化的原因(从①到⑥)。

解：(1)该分时系统采用的进程调度算法是时间片轮转法。

(2分)(2)状态变化的原因如下：①进程被选中，变成运行态；②时间片到，运行的进程排入就绪队列尾部；③运行的进程启动打印机，等待打印；④打印工作结束，阻塞的进程排入就绪队列尾部；⑤等待磁盘读文件工作；⑥磁盘传输信息结束，阻塞的进程排入就绪队列尾部。

2．(12分)在一个请求分页存储管理系统中，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分别为3、4时，试计算采用下述页面淘汰算法时的缺页次数(假设开始执行时主存中没有页面)，并比较所得结果。

(1)最佳置换法(OPT)(2)先进先出法(FIFO)解：(1)根据所给页面走向，使用最佳页面置换算法时，页面置换情况如下：因此，缺页次数为7；(计算过程1分，结果正确1分，共2分)因此，缺页次数为6。

(计算过程1分，结果正确1分，共2分)由上述结果可以看出，增加分配给作业的内存块数可以降低缺页次数。

(2)根据所给页面走向，使用先进先出页面置换算法时，页面置换情况如下：因此，缺页次数为9。

(计算过程1分，结果正确1分，共2分)因此，缺页次数为10。

(计算过程1分，结果正确1分，共2分)由上述结果可以看出，对先进先出算法而言，增加分配给作业的内存块数反而出现缺页次数增加的异常现象。

(2分)一、填空题（每空1分，共10分）1．操作系统的主要功能是处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户接口管理。

2.进程由程序、相关的数据段、PCB（或进程控制块）组成。

3、对于分时系统和实时系统，从可靠性上看实时系统更强；若从交互性来看分时系统更强。