大工19秋《操作系统概论》期末考试复习题

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大连理工大学网络教育学院

2019年秋《操作系统概论》

期末考试复习题

☆注意事项：本复习题满分共：400分。

一、名词解释

1.可执行文件：目标代码再经链接程序链接后形成的二进制文件。

2.文件的结构：文件中信息的组织方式称为文件的组织结构，简称文件的结构。

二、简答题

1.假设有n个进程共享用一个临界区，若使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问，则信号量值最小是多少？最大是多少？

最小值：-（n-1）最大值：该临界区控制的临界资源总数。

2.有一请求分页存储管理系统，页面大小为每页100字节。有一个50×50的整型数组按行连续存放，每个整数占两个字节，将数组初始化为0的程序描述如下：

int a[50][50];

int i,j;

for (i=0;i<=49;i++)

for (j=0;j<=49;j++)

a[i][j]=0;

若在程序执行时内存中只有一个存储块用来存放数组信息，试问该程序执行时产生多少次缺页中断? 写出计算过程。

【答案】

由题目可知，该数组中有2500个整数，每个整数占用2个字节，共需存储空间5000个字节（1分）；而页面大小为每页100字节，数组占用空间50页。假设数据从该作业的第m页开始存放，则数组分布在第m 页到第m+49页中，它在主存中的排列顺序为：

a[0][0]，a[0][l]，…，a[0][49] 第m页

a[1][0]，a[1][1]，…，a[1][49] 第m+l页

┇

a[49][0]，a[49][1]，…，a[49][49] 第m+49页

由于该初始化程序是按行进行的，因此每次缺页中断调进一页后，位于该页内的数组元素全部赋予0值，然后再调入下一页，所以涉及的页面走向为m，m+l，…，m+49，故缺页次数为50次。

3.设一个程序占用的逻辑地址空间有8页，每页1024字节，映射到32块的物理内存上，该程序的逻辑地址空间需要多少位来表示？

答：13位，页号需要3位，因为2^3=8，页内地址需要10位，因为2^10=1024，共13位。

4.设作业的虚拟地址是32位，其中高12位为段号，低20位为段内相对地址，则：

（1）一个作业最多可以有多少段？12

2段

（2）每段的最大长度为多少字节？20

2 B

5.在分页存储管理系统中，页面访问序列为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当采用固定分配方式时，分配给该作业在分页存储管理系统中的物理块数为3时，采用最佳置换算法(OPT算法)时，根据算法完善以下表格。并计算缺页率（假设开始执行时主存中没有页面）

解：根据所给页面走向，使用最佳页面淘汰算法时，页面置换情况如下：

缺页率为：7/12

6.在单道环境下，分别采用FCFS和SJF的算法完成作业调度。试说明作业的调度顺序及平均周转时间和带权平均周转时间。完成下表，并评价对于本题哪个算法更好一些。

答：（1）若按FCFS算法，作业1先进入，首先被执行。到10：30时作业2、3、4都已到达。由于按照FCFS 算法，作业2、3、4随后依次到达。调度顺序依次为1、2、3、4。完成时刻和周转时间如下表。

（2）若按SJF算法，因作业1先到并被首先执行。到10：30时，作业2、3、4都到达。按照SJF算法，作业4最短被调度先执行，依次类推，因此调度顺序为1、4、3、2。完成时刻和周转时间如下表示。

T FCFS = （30+80+110+120）/4 = 85（min）

T SJF = （30+140+70+20）/4 = 65（min）

W FCFS = （30/30+80/60+110/40+120/20）/4 = 2.77 (min)

W SJF = （30/30+140/60+70/40+20/20）/4 = 1.52 (min)

由于好的算法要求T和W都小,所以本题中SJF算法比FCFS更好.

7.文件的逻辑结构有哪些要求？常用的文件的逻辑结构有哪些？

答：文件的逻辑结构的要求：存取迅速、易于修正更改、维护简便、可靠性、存储的经济性。

常用的文件的逻辑结构：顺序文件、索引顺序文件、索引文件、直接或哈希文件。

8.简单介绍通道的基本定义、作用。

答：（1）定义：一个专用的输入输出I／O处理器。

（2）作用：负责和控制I/O设备的工作。

9、简述操作系统提供的服务功能。

答：（1）处理机的管理；

（2）存储器管理；

（3）设备管理；

（4）软件资源管理；

（5）用户接口管理。

10、什么是临界资源？什么是临界区？

答：每次只允许一个进程使用的资源称为临界资源。

每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界段，又称临界区。每次只准许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入。进程进入临界区要满足一定的条件，以保证临界资源的安全使用，使系统正常运行。

11、试说明PCB的作用，为什么说PCB是进程存在的唯一标志？

答： PCB是保存进程的状态和控制进程转换的标志，也是进程存在的唯一表识。系统创建进程则产生PCB，撤消进程系统就要收回PCB。PCB中的内容很多，主要有描述信息、管理信息、资源清单、现场保护区等。操作系统通过PCB表（或队列）来控制和管理进程。

12、为什么要引入缓冲技术？

答：尽管中断、DMA和通道技术使得系统设备和设备、设备和CPU等得以并行工作，但外围设备和CPU在信息传输处理速度不匹配的问题仍然客观存在，因此，为了匹配外设和CPU之间的处理速度，为了减少CPU 的中断次数和中断处理时间，解决DMA和通道方式时的瓶颈问题，提高系统设备的利用率和并行性，在设备管理中引入了用来暂存数据的缓冲技术。

13、在分页存储管理系统中，页面访问序列4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当采用固定分配方式时，分配给该作业的物理块数为3时，试计算采用最近未使用置换算法时的缺页率(假设开始执行时主存中没有页面)，并将所得结果填表并计算缺页率。