沈阳工业大学计算机操作系统

沈阳工业大学共4页第1页装订线计算机操作系统试题（2008/2009学年第二学期）一二三四五六七八九十总分一．概念（每小题2分，共10分）：1．操作系统计算机系统中最重要最基本的系统软件.是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。2．文件的逻辑结构和文件的物理结构文件的逻辑结构是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及结构，它独立于文件的物理特性。文件的物理结构，又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式3．临界区进程中访问临界资源的代码。4．动态重定位将逻辑地址转换为物理地址的调整过程是在指令执行时进行的称为动态重定位.5．设备独立性应用程序独立于具体使用的物理设备。即，在应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备。二．填空（每空1分，共10分）1．设计现代OS的主要目标是：用户使用的方便性，资源管理的有效性，以及可扩充性和开放性。2．若资源信号量S的初值为8，当前值为-5，则表示在该信号量的阻塞队列中有5个等待进程。3．当前高级通信机制有共享存储器系统，消息传递系统，和管道通信系统。4．在段页存储管理的系统中，每道程序都有一张段表和一组页表。5．磁盘访问时间由寻道时间和旋转延迟以及传输时间三部分组成。三．简答题（每小题５分，共30分）1．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？答：并发、共享、虚拟、异步（3分）。最基本特征是：并发（2分）。2．同步机制应遵循的准则是什么？，并请解释每条准则的具体含义。答：⑴.空闲让进：当无进程进入临界区时，表明临界资源处于空闲状态，应允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区，以有效地利用临界资源。⑵.则等待：当有进程进入临界区时，表明临界资源正在被访问，因而其他试图进入临界区的进程必须等待，以保证对临界资源的互斥访问。⑶.有限等待：对要求访问临界资源的进程，应保证在有限时间内能进入自己的临界区，以免陷入“死等”状态。⑷.让权等待：当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免进程陷入“忙等”状态。3．什么是文件的逻辑结构和文件的物理结构？答：文件的逻辑结构是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及结构，它独立于文件的物理特性。文件的物理结构，又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式试比较先来先服务（FCFS）和短进程优先（SPF）两种进程调度算法班级学号姓名沈阳工业大学共4页第2页4．何谓死锁定理？系统S状态的资源分配图如下，判断S状态是否为死锁状态？答：S状态为死锁状态的充分条件是：当且仅当S状态的资源分配图是不可完全简化的。该充分条件称为死锁定理。（3分）S状态不可完全简化，S状态为死锁状态（2分）5．详细说明在具有“快表”的分页存储管理方式中，如何实现地址变换?答：在具有“快表”的分页存储管理方式中，当进程要访问某个逻辑地址中的数据时（CPU给出有效地址后），分页地址变换机构会自动地将有效地址分为页号和页内地址两部分，先将页号与页表长度进行比较，如果页号大于或等于页表长度，则表示本次所访问的地址已超出进程的地址空间，这一错误将被系统发现并产生一地址越界中断。若未出现越界错误，由地址变换机构自动将页号送入“快表”，并将此页号与“快表”中的所有页号进行比较，若其中有匹配的页号，直接从“快表”中读出该页所对应的物理块号，如无匹配的页号，以页号为索引，检索页表，找到相应页对应的物理块号，并更新“快表”，将检索页表找到的页表项存入“快表”的一个寄存器单元中，如果“快表”已满，则OS必须找到一个老的且已被认为今后可能不在需要的页表项，将它换出（3分）。最后，将物理块号与页内地址拼接，即形成访问内存的物理地址（2分）。6．何为虚拟设备？实现虚拟设备时所依赖的关键技术是什么？答：虚拟设备是指一台物理设备在采用虚拟技术后，可变成多台逻辑上的设备。（3分）实现虚拟设备时所依赖的关键技术是SPOOLing技术。（2分）四．综合题（每小题10分，共50分）1．在请求分页管理系统中，若一进程分得的物理块数为3，页面走向为：0，0，1，0，2，1，1，0，4，4，0，0，1，7，1，4，1，4，7，1页面置换算法采用最近最久未使用（LRU）页面置换算法求：访问过程中所发生的缺页中断次数及缺页率。答：页面0，0，1，0，2，1，1，0，4，4，0，0，1，7，1，4，1，4，7，1块1000004块211111块32477缺页（缺）（缺）（缺）缺缺缺（上述每一正确步骤：2分）分3块缺页3（6）次（2分），缺页率3（6）/20*100%=15（30）%（2分）2．系统中有5个进程共享4类资源A,B,C,D。其中A类资源有3个，B类资源有10个，C类资源有12个，D类资源有13个，在银行家算法中，若系统“瞬态”出现下述资源分配情况：ProcessAllocationNeedAvailableABCDABCDABCDP000120001P110000750P213541004P306320020P400143642问：⑴。该状态是否安全？为什么？（5分）⑵．若进程P1提出请求Request(1,0,2,0)后，系统能否将资源分配给它？（5分）答：⑴。根据题中给出的四类资源的数目和分配矩阵Allocation,可计算出当前系统可用资源向量为Available(A,B,C,D)={1,1,2,1}.按银行家算法,此时存在安全序列该状态安全(要求给出一个安全序列,否则扣2分)。（5分）⑵．P1Request(1,0,2,0)=Need[0,7,5,0P1请求超出了它声明要求资源的最大数目，因此系统不能将资源分配给它。（5分）P1P2Fig:S状态的资源分配图R1R2沈阳工业大学共4页第3页3．在利用消息缓冲队列通讯机制时，在设置消息缓冲队列的同时，还应增加用于对消息队列进行操作和实现同步的信号量，其中，S是用于实现进程同步的信号量，表示接收者进程可接收消息的数目；Mutex是用于实现进程互斥的信号量。试问：(1).假定消息链长度没有限制，S和Mutex的初植应为多少？（4分）(2).画出接受原语的流程框图（8分）答：S初值为0(2分)Mutex初值为1(2分)接收者进程上述每一步骤1分4．试修改下面生产者—消费者问题解法中的错误：producer:consumer:beginbeginrepeatrepeat.wait(mutex);produceaniteminnextp;wait(empty);wait(mutex);nextc:=buffer(out);wait(full);out:=out+1;buffer(in):=nextp;signal(mutex);signal(mutex);consumeiteminnextc;untilfalse;untilfalse;endend答：producer:consumer:....wait(empty);（2分）wait(full);（2分）wait(mutex);wait(mutex);in=(in+1)modn(1分).out=(out+1)modn；(1分).signal(mutex);signal(mutex);signal(full);（2分）signal(empty);（2分）..5．四个作业J1,J2,J3,J4,它们的到达时间和计算时间如下：作业到达时间计算时间开始时间结束时间周转时间带权周转时间J18.02.08.0J28.30.510.1J38.50．110.0J49.00．410.6若这四个作业在一台处理器上按单道方式运行，采用响应比高者优先调度算法，试写出各作业的执行顺序、给出作业调度的平均周转时间及平均带权周转时间。（注:表中时间是十进制表示.如8.5是8点半,不是8点50分）答：作业到达时间计算时间开始时间结束时间周转时间带权周转时间J18.02.08.010.02.01.0J28.30.510.110.62.34.6J38.50．110.010.11.616.0J49.00．410.611.02.05.0J1先执行，10.00结束，J2,J3,J4均到达J2响应比=1+（10.0-8.3）/0.5=4.4J3响应比=1+（10.0-8.5）/0.1=16J4响应比=1+（10.0-9.0）/0.4=3.5J3响应比最高，调度J3.（3分）J3在10.1结束J2响应比=1+（10.1-8.3）/0.5=4.6J4响应比=1+（10.1-9.0）/0.4=3.75J2响应比高，调度J2（2分）Wait(s)Wait(Mutex)从消息链首取一个消息缓冲区挂在尾Signal(Mutex)从缓冲区中取出信息并复制到接受区释放缓冲区沈阳工业大学共4页第4页J2在10.6结束，此时只有J4,调度J4.（1分）调度顺序为J1→J3→J2→J4.（2分）平均周转时间=（2+2.3+1.6+2.0）/4=1.975（1分）带权平均周转时间=(1+4.6+16+5)/4=6.65（1分）沈阳工业大学共4页第5页装订线班级学号姓名沈阳工业大学共4页第6页装订线班级学号姓名沈阳工业大学共4页第7页装订线班级学号姓名沈阳工业大学共4页第8页装订线班级学号姓名