操作系统 计算题
四、计算题
1．有以下三个作业，分别采用先来先服务和短作业优先作业调度算法。试问它们的平均周转时间各是什么？是否还可以给出一种更好的调度算法，使其平均周转时间优于这两种调度算法？
解：（1）采用先来先服务作业调度算法时的实施过程如下。
这时，作业的调度顺序是1→2→3。其平均周转时间为：（8 + 11.6 + 12）/ 3 = 10.53 （2）采用短作业优先作业调度算法时的实施过程如下。
这里要注意，在作业1运行完毕进行作业调度时，作业2和3都已经到达。由于是实行短作业优先作业调度算法，因此先调度作业3运行，最后调度作业2运行。所以，这时的作业调度顺序是1→3→2。其平均周转时间为：（8 + 8 + 12.6）/ 3 = 9.53
（3）还可以有更好的作业调度算法，使其平均周转时间优于这两种调度算法。例如，如果知道在作业1后面会来两个短作业，那么作业1到达后，先不投入运行。而是等所有作业到齐后，再按照短作业优先作业调度算法进行调度，具体实施过程如下。
这时的作业调度顺序是3→2→1。其平均周转时间为：（1 + 5.6 + 14）/ 3 = 6.87 2．有一组作业，它们的到达时间和所需CPU时间如下所示，分别采用先来先服务和短作业优先作业调度算法，给出它们的调度顺序、作业周转时间以及平均周转时间。
解：（1）采用先来先服务作业调度算法时的实施过程如下：
这时，作业的调度顺序是1→2→3→4，其平均周转时间为：（70 + 60 + 60 + 45）/ 4 = 58.75 （2）采用短作业优先作业调度算法时的实施过程如下：
这时，作业的调度顺序是1→4→3→2，其平均周转时间为：（70 + 5 + 35 + 75）/ 4 = 46.25
三、简答题
1.对临界区的管理应遵循哪些基本准则？
答：为了合理利用临界资源，保证进程互斥地进入临界区，对临界区的管理应遵循以下准则：
（1）空闲让进。当无进程处于临界区时，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。
（2）忙则等待。当已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。
（3）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。
（4）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。
2.什么是死锁？死锁的预防措施有哪些？
答：死锁是指多个并发执行的进程因竞争系统资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。
由于产生死锁的4个必要条件必须同时存在，系统才会产生死锁，所以，只要使4个必要条件中至少有一个不能成立，就可以达到预防死锁的目的。（1）破坏“请求和保持”条件，优点是简单、易于实现且很安全；（2）破坏“不剥夺”条件，在采用这种方法预防死锁时，进程是在需要资源时才提出请求。这样，一个已经保持了某些资源的进程，当它再提出新的资源要求而不能立即得到满足时，必须释放它已经保持的所有资源，待以后需要时再重新申请。这种预防死锁方法，实现起来比较复杂，且要付出很大代价。（3）破坏“循环等待”条件，在这种方法中规定，系统将所有的资源按类型进行线形排队，并赋予不同的序号。这种预防死锁的策略与前两种策略比较，其资源利用率和系统吞吐量，都有较明显的改善。由于互斥性是某些资源的固有特性，所以一般不破坏互斥条件。
3.进程之间有哪些基本的通信方式？分别有什么特点？
答：进程通信根据交换信息量的多少分为高级通信和低级通信。低级通信一般只传送一个或几个字节的信息，以达到控制进程执行速度的作用（如P、V操作）；高级通信则要传送大量数据，目的不是为了控制进程的执行速度，而是为了交换信息。
高级进程通信方式有很多种，大致可归为三类：共享存储器、管道通信和消息传递。（1）共享存储器：在内存种分配一片空间作为共享存储区。需要进行通信的进程把它附加到自己的地址空间中，不需要时则把它取消。（2）管道通信：它是连接两个命令的一个打开文件。一个命令向该文件中写入数据，为写者；另一个命令从该文件中读出数据，为读者。（3）消息传递：它以消息为单位在进程间进行数据交换。
三、简答题
1.将一个程序装入内存通常有哪几种方式？
答：（1）绝对装入方式。绝对装入方式是由装入程序根据装入模块中的地址将程序和数据装入内存。程序中所使用的绝对地址，既可在编译或汇编时给出，也可由程序员直接赋予。采用绝对装入方式的前提是地址空间的容量要足够且可用。这种方式对于单道程序是可行的。但对于多道程序来讲，程序员需要准确地了解内存分区及使用的情况，正确定位程序或数据的内存地址，避免冲突的发生，而且一旦程序或数据被修改后，可能需要改变程序中的所有地址。
（2）可重定位装入方式。可重定位装入又称静态重定位装入，装入程序根据内存当前的实际使用情况，将装入模块装入到内存适当的地方，地址变换在装入时一次完成。这种方式采用相对地址来存放程序和数据。一般设定程序的地址空间从0开始，当需要装入该程序时，通过转换来确定它们在内存中的实际位置。
（3）动态运行时装入方式。动态运行时装入又称动态重定位装入，在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。因此，装入内存后的所有地址都仍是相对地址。为使地址转换不影响指令的执行速度，这种方式需要特殊硬件的支持。
2. 简述基本分页存储管理的主要优缺点。
答：基本分页存储管理的主要优点有：不要求作业或进程的程序和数据在内存中连续存放，从而有效地解决了碎片问题；提高了内存的利用率，又有利于组织多道程序运行。主要缺点有：采用动态地址转换机构降低了CPU的速度；由于作业的地址空间不一定是存储块的整数倍，因而最后一个存储块往往是装不满的，即出现了块内碎片问题；要求运行的作业必须全部装入内存才能运行，如果现有的空闲块不足以满足该作业的要求，作业只能等待，浪费了内存空闲空间。
3. 什么是虚拟存储器？虚拟存储器具有哪些特征？
答：所谓虚拟存储器，是指具有请求调入功能和置换功能，把内存和外存结合起来使用，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。其逻辑容量和内存大小无直接关系，主要由内存容量和外存容量之和所决定，其运行速度接近于内存速度，而成本却又接近于外存。
虚拟存储器的特征可以概括为以下4点：
（1）离散性：装入虚拟存储器的进程都是离散存放的，这是虚拟存储器的基础。
（2）多次性：一个作业被分成多次调入内存运行，即在作业运行时没必要将其全部装入，只需将当前要运行的那部分程序和数据装入内存，以后每当运行到尚未调入的那部分程序时，再将它调入。
（3）对换性：允许在作业的运行过程中进行换进、换出。在进程运行期间，允许将那些暂不使用的程序和数据，从内存调至外存的对换区（换出），待以后需要时再将它们从外存调至内存（换进）。
（4）虚拟性：指能够从逻辑上扩充内存容量，虚拟出一个较大的逻辑空间，使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。
4. 简述分页与分段的区别。
答：分段和分页的区别：段式管理和页式管理都采用离散分配方式，且地址转换都需要硬件的支持。但它们也存在以下几个方面的不同：
（1）页是信息的物理单位，分页是为了提高内存的利用率，与源程序的逻辑结构无关，由系统自动完成，对用户是不可见的；段是信息的逻辑单位，分段是为了满足用户的需要，段对用户是可见的。
（2）页的大小固定不变，由系统决定，页只能以页大小的整数倍地址开始；段的大小不固定，由用户编写的程序决定，段可以从内存的任何地址开始。
（3）分页的逻辑地址空间是一维的，用一个记忆符就可以表示一个地址；分段的地址空间是二维的，为了标志一个地址，用户必须给出段号和段内地址。
（4）页是信息的物理单位，页的共享和保护受到限制；段是信息的逻辑单位，段可以充分实现共享和保护。
（5）段式管理与分区管理一样可能产生内存碎片，而页式管理则能很好地消除碎片。
5. 常用的页面置换算法有哪几种？试比较它们的优缺点。
答：常用的页面置换算法有最佳置换算法、先进先出置换算法、最近最久未使用置换算法和Clock置换算法。
最佳置换算法性能最好，是一种理想情况下的页面置换算法，但无法实现；先进先出置换算法简单，易实现，性能最差，可能出现Belady现象，淘汰驻留内存时间最长的页面，
不实用；最近最久未使用置换算法性能较好，是对最佳置换算法最好的逼近，根据历史信息选择淘汰页面，常被采用，但对硬件要求较高；Clock置换算法易发生缺页中断。
6．试述缺页中断与一般中断的区别。
答：在计算机系统中，由于某些事件的出现，打断了当前程序的运行，而使CPU去处理出现的事件，这称为“中断”。通常，计算机的硬件结构都是在执行完一条指令后，去检查有无中断事件发生的。如果有，那么就暂停当前程序的运行，而让CPU去执行操作系统的中断处理程序，这叫“中断响应”。CPU在处理完中断后，如果不需要对CPU重新进行分配，那么就返回被中断进程的程序继续运行；如果需要进行CPU的重新分配，那么操作系统就会去调度新进程。由上面的讲述可以看出，缺页中断与一般中断的区别如下。
（1）两种中断产生的时刻不同：缺页中断是在执行一条指令中间时产生的中断，并立即转去处理；而一般中断则是在一条指令执行完毕后，当硬件中断装置发现有中断请求时才去响应和处理。
（2）处理完毕后的归属不同：缺页中断处理完后，仍返回到原指令去重新执行，因为那条指令并未执行；而一般中断则是或返回到被中断进程的下一条指令去执行，因为上一条指令已经执行完了，或重新调度，去执行别的进程程序。
三、简答题
1.在操作系统的设备管理中，为什么要引入缓冲？
答：引入缓冲的主要原因有如下几点：
（1）引入缓冲可以进一步改善CPU和I/O设备之间速度不匹配的情况。
（2）可以协调逻辑记录大小和物理记录大小不一致的问题。
（3）缓冲技术的引入还可以减少对CPU的中断次数，放宽CPU对中断响应时间的限制。
2.简述SPOOLing系统的主要特点。
答：（1）提高了I/O的速度。从对低速I/O设备进行的I/O操作变为对输入井或输出井的操作，如同脱机操作一样，提高了I/O速度，缓和了CPU与低速I/O设备速度不匹配的矛盾。
（2）将独占设备改造为共享设备。因为在SPOOLing系统中，实际上并没为任何进程分配设备，而只是在输入井或输出井中为进程分配一个存储区和建立一张I/O请求表。这样，便把独占设备改造为共享设备。
（3）实现了虚拟设备功能。多个进程同时使用一个独享设备，而对每一进程而言，都认为自己独占这一设备，不过，该设备是逻辑上的设备。
3.磁盘调度算法有哪几种？各自的特点是什么？
（1）先来先服务(FCFS)。这是一种最简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次地得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。但此算法由于未对寻道进行优化，致使平均寻道时间可能较长。
（2）最短寻道时间优先(SSTF)。该算法选择这样的进程：其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短。但这种算法不能保证平均寻道时间最短。
（3）扫描(SCAN)算法。既能获得较好的寻道性能，又能防止“饥饿”现象，故被广泛用于大、中、小型机器和网络中的磁盘调度。但SCAN也存在这样的问题：当磁头刚从里向外移动而越过了某一磁道时，恰好又有一进程请求访问此磁道，这时，该进程必须等待，待磁头继续从里向外，然后再从外向里扫描完所有要访问的磁道后，才处理该进程的请求，致使该进程的请求被大大地推迟。
（4）循环扫描(CSCAN)算法。为了减少SCAN算法的延迟问题，CSCAN算法规定磁头单向移动，例如，只是自里向外移动，当磁头移到最外的磁道并访问后，磁头立即返回到最里的欲访问的磁道，亦即将最小磁道号紧接着最大磁道号构成循环，进行循环扫描。
三、简答题
1．简述文件的概念及分类。
答：文件是在逻辑上具有完整意义的信息集合，是信息的一种组织形式，是存储在外存上的具有标志名的一组相关信息的集合。也可以说文件是一组相似记录的集合，它被用户和应用程序看作是一个实体，并可以通过名字访问。
常见的文件分类有以下几种：
按文件用途分类：（1）系统文件；（2）库文件；（3）用户文件。
按存取控制权限分类：（1）只读文件；（2）读/写文件；（3）可执行文件；（4）不保护文件。
按存放时限分类：（1）临时文件；（2）永久文件；（3）档案文件。
按文件的信息流向分类：（1）输入文件；（2）输出文件；（3）输入/输出文件。
按文件的组织形式分类：（1）普通文件；（2）目录文件；（3）特殊文件。
2.简述文件、记录和数据项三者间的关系。
答：数据项是计算机中操作系统处理的最小信息单位，是基本数据单元；记录是相关数据项的集合；文件是一组相似记录的集合，它被用户和应用程序看作是一个实体，并可以通过名字访问。即：文件是相关“记录”的集合，而记录是相关“数据项”的集合，数据项是文件中不可再分解的最小“数据单位”。
3.文件控制块包含哪些内容？
答：FCB一般应该包括以下内容：
(1)有关文件存取控制的信息。如文件名、用户名、文件主存取权限、授权者存取权限、文件类型和文件属性，即读写文件、执行文件、只读文件等。
(2)有关文件结构的信息。文件的逻辑结构，如记录类型、记录个数、记录长度、成组因子数等。文件的物理结构，如文件所在设备名，文件物理结构类型，记录存放在外存的相对位置或文件第一块的物理块号，也可指出文件索引的所在位置等。
(3)有关文件使用信息。它包括已打开该文件的进程数、文件被修改的情况、文件当前大小等。
(4)有关文件管理信息。如文件建立日期、文件最近修改日期、文件访问日期、文件保留日期、记账信息等。
4.简述文件目录的作用。
答：文件目录一般包含文件控制块和索引结点。文件目录是文件系统的关键数据结构，它是文件系统实现“按名存取”的重要手段。为实现“按名存取”，必须建立文件名与外存空间中的物理地址的对应关系，体现这种对应关系的数据结构称为文件目录。
5.什么是文件的逻辑结构？
答：文件的逻辑结构就是从用户观点出发所见到的文件结构，通常分为两种形式——记录式文件和流式文件。记录式文件在逻辑上总是被看成一组顺序的记录集合，是一种有结构的文件组织。它又分成定长记录文件和变长记录文件。流式文件又称无结构文件，是指文件内部不再划分记录。它是由一组相关信息组合成的有序字符流。
6.简述文件的检索过程。
答：每当建立一个新文件时，系统就要为它设立一个FCB，其中记录了这个文件的所有属性信息。多个文件的FCB便组成了文件目录，文件目录也用文件形式保存起来，这个文件
就是目录文件。当用户要求存取某个文件时，系统查找目录文件，先找到相对应的文件目录，然后，比较文件名就可以找到所寻文件的文件控制块FCB（文件目录项），再通过FCB指出的文件的文件信息相对位置或文件信息首块物理位置等，就能依次存取文件信息。
7.简述文件存储空间管理的几种常用的方法的优缺点。
答：文件存储空间管理的几种常用的方法：空闲表法、空闲链表法、位示图法、成组链接法。
空闲表法在内存分配上，虽然很少采用连续分配方式，然而在外在的管理中，由于它具有较高的分配速度，可以减少访问磁盘的I/O频率，因而在诸多分析方式中仍然占有一席之地。
空闲链表法是将所有空闲盘区拉成一条空闲链表。根据构成链所用基本元素的不同，可以把链表分成两种形式。空闲盘块链：这种方法的优点是分配和回收一个盘块的过程非常简单，但在为一个文件分配盘块时，可能要多次重复操作。空闲盘区链：这是将磁盘上的所有空闲盘区（每个盘区可包含若干个盘块）拉成一条链。在每个盘区上，除含有用于指示下一个空闲盘区的指针外，还应有能指明本盘区大小（盘块数）的信息。分配盘区的方法与内存的动态分区分配类似，通常采用首次适应算法。在回收盘区时，同样也要将回收区与相邻的空闲盘区合并。在采用首次适应算法时，为了提高对空闲盘区的检索速度，可以采用显式链接方法，即在内存中为空闲盘区建立一张链表。
由于空闲表和空闲链表法在分配和回收空闲块时，都需在外存上查找空闲块号或链接块号，这需经过设备管理程序启动外设才能完成。为提高空闲表的分配、回收速度，可以采用位示图进行管理。空闲表和空闲链表法不适用于大型文件系统，因为这会使空闲块表或空闲块链太长。成组链接法是一种结合上述两种方法而形成的空闲块管理方法。通常在UNIX/Linux系统中采用。它的实现方法是：将若干个空闲块归为一组，将每组中的所有空闲块号放入其前一组的第一个空闲块号指示的磁盘块中，而将第一组中的所有空闲块号放入文件系统的超级块中的空闲块号表中。
8．为什么在使用文件之前，总是先将其打开后再用？
答：有关文件的信息都存放在该文件的FCB里，只有找到文件的FCB，才能获得它的一切信息。但FCB是在磁盘里。因此，只要对文件进行操作，就要到磁盘里去找它的FCB。这种做法，无疑影响了文件操作的执行速度。正因为如此，操作系统才考虑在对文件进行操作前，先将其打开，把文件的FCB内容复制到内存中来。这样，查找文件的FCB，就不必每次都要去访问磁盘。
9.简述常见的文件保护方法。
答：通常，可以采用存取控制矩阵、存取控制表、权限表和口令等方法，来达到保护文件不受侵犯的目的。参见教材6.5.3。
二、简答题
1.简述数据加密模型的含义。
答：数据加密过程就是通过加密系统把原始的数字信息（明文），通过数据加密系统的加密方法将其变换成与明文完全不同的数字信息（密文）的过程。密文经过网络传输到达目的地后，再用数据加密系统的解密方法将密文还原成为明文。
一个数据加密模型如下图所示。
它由4部分组成：
（1）明文（plain text）：被加密的文本称为明文。
（2）密文（cipher text）：加密后的文本称为密文。
（3）加密（解密）算法：用于实现从明文（密文）到密文（明文）转换的公式、规则或程序。
（4）密钥：是一个具有特定长度的数字串，密钥的值是从大量的随机数中选取的。密钥是加密和解密算法中的关键参数。
2.简述系统安全性的内容与性质。
答：系统安全性包括３个方面的内容，即逻辑安全、物理安全和安全管理。其中，逻辑安全是指系统中信息资源的安全；物理安全是指系统设备及相关设施受到物理保护，使之免遭破坏或丢失；安全管理包括各种安全管理的政策和机制。逻辑安全包括以下几方面:（1）保密性；（2）完整性；（3）可用性：要保证计算机网络系统的安全、可靠，必须保证系统实体有安全的物理环境条件。这个安全的物理环境条件是指机房及其设施的安全，主要包括以下内容：（1）计算机系统的环境条件。（2）机房场地环境的选择。（3）机房的安全防护。
系统安全性的性质：系统安全问题涉及的面较广，不仅与系统中所使用的硬件、软件设备的安全性能有关，而且与构造系统时所采用的方法有关，从而导致系统安全问题的性质更为复杂，主要表现为多面性、动态性、层次性和适度性。
3.简要说明DES加密处理的过程。
答：第一阶段：先将明文分出64位的明文段，然后对64位明文段做初始易位处理，得到ｘ，将其左移32位，记为L0，右移32位，记为R0。
第二阶段：对初始易位结果X0进行16次迭代处理，每一次使用56位加密密钥Ki。输出的左32位Li是输入的右32位Ri-1的复制；而输出的右32位Ri，则是在密钥Ki的控制下，对输入的右32位Ri-1做函数f的变换后的结果，再与输入的左32位Li-1进行异或运算而形成的，即：
Li=Ri－1
Ri=f(Ri－1,Ki)⊕Li－1
第三阶段：把经过16次迭代处理的结果(64位)的左32位与右32位互易位置。第四阶段：进行初始易位的逆变换。
4.使用哪些方法可以提高用户认证的安全性？
答：用以提高用户认证的安全性的方法有：使用加密技术和身份验证、数字签名、生物标志的认证技术、智能卡识别技术等。
5.列举几种采用生物识别技术的认证。
答：指纹或声音、智能卡。
6.简述如何进行职业道德教育与法制建设。
答：（1）为了保证计算机系统的安全，对从事计算机工作人员的职业道德教育也是十分重要的。国家必须制定出有关的准则，从管理制度及社会宣传教育等各方面综合考虑加以解决。所有计算机用户，特别是管理者，除了要加强业务学习外，更需要加强道德修养。
（2）由于计算机犯罪已经是造成对国家安全、社会稳定、财产金融、经济建设、私人保密权利等的巨大威胁，因此，国家必须从法律和政策上采取有效对策。而且，由于计算机犯罪的最大特点是高技术智能犯罪，对于熟悉计算机的人，掌握作案技术很容易，而且盗窃大量钱财和信息不易被发现，甚至不留痕迹，这给侦破工作带来了极大困难。这一犯罪特点也给传统法律提出了新的问题，因为，原有法规中的内容，用于裁定计算机犯罪时已很不适应，甚至有点牵强附会。因此，有必要制定新的法规。
总之，要想保证系统的安全，除了需要发展安全技术外，更需要培养用户的安全意识，加强计算机专业人员的职业道德教育，以及完善防范计算机犯罪的法制建设。
四、计算题
1．有两个用户进程A和B，在执行过程中都要使用系统中同一台打印机输出各自的计算结果。
（1）试说明A、B两进程之间存在什么样的制约关系？
（2）为保证这两个进程能正确地打印出各自的结果，试写出利用记录型信号量机制实现进程的同步算法。
答：（1）A、B两进程之间存在互斥的制约关系。因为打印机属于临界资源，必须一个进程使用完之后另一个进程才能使用。
（2）设mutex用于互斥的信号量，初值为1。
进程A 进程B
... ...
... ...
P(mutex) P(mutex)
申请打印机申请打印机
使用打印机使用打印机
V(mutex) V(mutex)
... ...
2．有一个阅览室，共有100个座位，用一张表来管理它，每个表目记录座号和读者姓名。读者进入时要先在表上登记，退出时要注销登记。试用信号量及其P、V操作来描述各个读者“进入”和“注销”工作之间的同步关系。
解：在管理读者“进入”和“注销”阅览室的工作中，存在这样一些制约关系：
（1）100个座位是读者共同使用的资源，因此要用一个资源分配信号量来管理它；
（2）读者“进入”阅览室时，要申请座位。只有申请到座位才能进入，否则应该等待到座位的释放；
（3）没有读者时，不能做“注销”工作，必须等到有了读者才能做。
因此，可以设置两个信号量：
S1：初值为100，管理座位的分配；
S2：初值为0，控制“注销”与“进入”间取得同步。
“进入”与“注销”两个进程的流程如下图所示。
在读者进入时，调用“进入”进程，通过P(S1)来申请座位。如果申请到，就可以办理阅览手续。如果100个座位都申请完毕，那么第101个读者就只有在关于S1的队列上等待，等到有人调用“注销”进程执行V(S1)。在有读者离去时，就调用“注销”进程。
四、计算题
1.
已知页面大小为10244000、5012转化为相应的物理地址。
解：物理地址由页号P和页内地址W两部分组成，P等于逻辑地址除以页面大小的除数，W等于逻辑地址除以页面大小的余数，物理块号和页面大小相同。
则逻辑地址为1011的物理地址算法如下：P=[1011/1024]=0,W=1011,据页表可知页号为0的页对应的是物理块号为2的块，所以物理地址=2*1024+1011=3059；
同理，逻辑地址为2148的物理地址：P=[2148/1024]=2,W=100。页号为2对应物理块号1，物理地址=1*1024+100=1124；
逻辑地址为4000的物理地址：P=[4000/1024]=3,W=904。页号为3对应物理块号6，物理地址=6*1024+904=7048；
逻辑地址为5012的物理地址：P=[5012/1024]=4。页号为4的页面在页表中没有，所以要产生页面中断，请求将外存中的页面调入内存。
2．在可变分区存储管理中，按地址法组织当前的空闲分区，其大小分别为10KB，4KB，20KB，18KB，7KB，9KB，12KB和15KB，现在依次有3个存储请求为12KB，10KB，9KB，问使用最先适应算法时的分配情形如何？那么最佳适应算法、最坏适应算法呢？
解：用表来说明实行各种分配算法时的情形。
（1）最先适应算法：
（2）最佳适应算法：
（3）最坏适应算法：
可见，分配算法不同，选择的分配对象也不一样。
3．某请求分页式存储管理系统，接收一个共7页的作业。作业运行时的页面走向如下：1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6。若采用最近最久未用页面淘汰算法，作业在得到2块和4块内存空间时，各会产生出多少次缺页中断？如果采用先进先出页面淘汰算法时，结果又如何？
解：（1）采用最近最久未用（LRU）页面淘汰算法，作业在得到2块内存空间时所产生的缺页中断次数为18次，如下图（a）所示；在得到4块内存空间时所产生的缺页中断次数为10次，如下图（b）所示。
（2）采用先进先出（FIFO）页面淘汰算法，作业在得到2块内存空间时所产生的缺页中断次数为18次，如下图（a）所示；在得到4块内存空间时所产生的缺页中断次数为14次，如下图（b）所示。
四、计算题
磁盘请求以10、22、20、2、40、6、38柱面的次序到达磁盘驱动器。移动臂移动一个柱面需要6ms，分别实行先来先服务算法、最短寻道时间优先算法和扫描算法时，各需要多少总的查找时间？假定磁臂起始时定位于柱面20。
解：（1）先来先服务算法：调度的顺序是20→10→22→20→2→40→6→38，总共划过的柱面数是10+12+2+18+38+34+32=146，因此总的查找时间为：146×6=876ms。
（2）最短寻道时间优先：调度的顺序是20→22→10→6→2→38→40（由于磁臂起始时定位于柱面20，所以可以把后面第20柱面的访问立即进行），总共划过的柱面数是2+12+4+4+36+2=60，因此总的查找时间为：60×6=360ms。
（3）扫描算法（初始由外向里移动）：调度的顺序是20→22→38→40→10→6→2（由于磁臂起始时定位于柱面20，所以可以把后面第20柱面的访问立即进行），总共划过的柱面数是2+16+2+30+4+4=58，因此总的查找时间为：58×6=348ms。
操作系统计算题答案
1.设某进程所需要的服务时间t=k ?q,k 为时间的个数,q 为时间长度且为常数.当t 为一定值时,令q →0,则有k →∞.从而服务时间为t 的进程的响应时间T 是t 的连续函数.对应于时间片调度方式RR,先来先服务方式FCFS 和线性优先级调度方式SRR,其响应时间函数分别为: T rr (t)=()λμμ-?t T fc (t)=()λμ-1 T sr (t)= ()()() '11 λμμλμ-?-- -t 其中' λ=( )λ?-a b 1=r λ? 取(μλ,)=(50,100),分别改变r 的值,计算 T rr (t), T fc (t)和 T sr (t),并画出其时间变化 图. 2.对实时系统的频率单调调度算法,对于由3个周期组成的实时任务序列,设每个周期为 T i (i=1,2,3),其相应任务的执行时间为 C i (i=1,2,3).计算说明当进程执行时间与周期比 之和为0.7时,能否保证用户所要求的时限(32=1.266). 3.有5个批处理作业(A,B,C,D,E)几乎同时到达一个计算中心,估计运行时间分别为2,4,6,8,10分钟,它们的优先数分别为1,2,3,4,5(数值小的优先级低),在使用最高优先级优先调度算法时,计算作业的平均周转时间. 解答： 1.对(,λμ)=(50，100) T rr (t)=t,T fc (t)=1/50,T sr (t)=1/50-(1-100t)/(100-50t) 0r →时，T sr (t)→1/100+t 1r →时, T sr (t)→2t 图象如下： 只有T sr (t)受r 值影响，且r 值增大，T sr (t)的斜率增大，y 截距由1/100趋向0，服务时间也增加。 题目： 4.假定某页式管理系统,主存为64KB,分成16块,块号为0,1,2,3,4,K K ,15,设某作业有4
操作系统习题答案整理
内存 1通常情况下，在下列存储管理方式中，（）支持多道程序设计、管理最简单，但存储碎片多；（）使内存碎片尽可能少，而且使内存利用率最高。 Ⅰ．段式；Ⅱ．页式；Ⅲ．段页式；Ⅳ．固定分区；Ⅴ．可变分区 正确答案：Ⅳ；Ⅰ 2为使虚存系统有效地发挥其预期的作用，所运行的程序应具有的特性是（）。 正确答案：该程序应具有较好的局部性(Locality) 3提高内存利用率主要是通过内存分配功能实现的，内存分配的基本任务是为每道程序（）。使每道程序能在不受干扰的环境下运行，主要是通过（）功能实现的。 Ⅰ．分配内存；Ⅱ．内存保护；Ⅲ．地址映射；Ⅳ．对换；Ⅴ．内存扩充；Ⅵ．逻辑地址到物理地址的变换；Ⅶ．内存到外存间交换；Ⅷ．允许用户程序的地址空间大于内存空间。 正确答案：Ⅰ；Ⅱ 4适合多道程序运行的存储管理中，存储保护是 正确答案：为了防止各道作业相互干扰 5下面哪种内存管理方法有利于程序的动态链接（） 正确答案：分段存储管理 6在请求分页系统的页表增加了若干项，其中状态位供（）参考。 正确答案：程序访问 7从下面关于请求分段存储管理的叙述中，选出一条正确的叙述（）。 正确答案：分段的尺寸受内存空间的限制，但作业总的尺寸不受内存空间的限制 8虚拟存储器的特征是基于（）。 正确答案：局部性原理 9实现虚拟存储器最关键的技术是（）。 正确答案：请求调页(段) 10“抖动”现象的发生是由（）引起的。 正确答案：置换算法选择不当 11 在请求分页系统的页表增加了若干项，其中修改位供（）参考。 正确答案：换出页面 12 虚拟存储器是正确答案：程序访问比内存更大的地址空间 13测得某个请求调页的计算机系统部分状态数据为：CPU利用率20％，用于对换空间的硬盘的利用率％，其他设备的利用率5％。由此断定系统出现异常。此种情况下（）能提高CPU的利用率。 正确答案：减少运行的进程数 14在请求调页系统中，若逻辑地址中的页号超过页表控制寄存器中的页表长度，则会引起（）。 正确答案：越界中断 15 测得某个请求调页的计算机系统部分状态数据为：CPU利用率20％，用于对换空间的硬盘的利用率％，其他设备的利用率5％。由此断定系统出现异常。此种情况下（）能提高CPU的利用率。 正确答案：加内存条，增加物理空间容量 16 对外存对换区的管理应以（）为主要目标，对外存文件区的管理应以（）为主要目标。 Ⅰ．提高系统吞吐量；Ⅱ．提高存储空间的利用率；Ⅲ．降低存储费用；Ⅳ．提高换入换出速度。 正确答案：Ⅳ；Ⅱ 17 在请求调页系统中，若所需的页不在内存中，则会引起（）。 正确答案：缺页中断 18 虚拟存储器一般都引入关联存储器技术，关联存储器是 正确答案：按内容寻址 19 在请求分页系统的页表增加了若干项，其中访问位供（）参考。 正确答案：置换算法 20 在动态分区式内存管理中，倾向于优先使用低址部分空闲区的算法是（）；能使内存空间中空闲区分布得较均匀的算法是（）；每次分配时，把既能满足要求，又是最小的空闲区分配给进程的算法是（）。 Ⅰ．最佳适应算法；Ⅱ．最坏适应算法；Ⅲ．首次适应算法；Ⅳ．循环首次适应算法（即Next fit）。 正确答案：Ⅲ；Ⅳ；Ⅰ
第二章 操作系统进程(练习题标准答案)
第二章操作系统进程(练习题答案)
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第二章进程管理 1.操作系统主要是对计算机系统全部 (1) 进行管理，以方便用户、提高计算机使 用效率的一种系统软件。它的主要功能有：处理机管理、存储管理、文件管理、 (2) 管 理和设备管理等。Windows和Unix是最常用的两类操作系统。前者是一个具有图形界面的 窗口式的 (3) 系统软件，后者是一个基本上采用 (4) 语言编制而成的 的系统软件。在 (5) 操作系统控制下，计算机能及时处理由过程控制反馈的信息 并作出响应。 供选答案： (1): A. 应用软件 B. 系统软硬件 C. 资源 D. 设备 (2): A. 数据 B. 作业 C. 中断 D. I/O (3): A. 分时 B. 多任务 C. 多用户 D. 实时 (4): A. PASCAL B. 宏 C. 汇编 D. C (5): A. 网络 B. 分时 C. 批处理 D. 实时 答案：CBBDD 2.操作系统是对计算机资源进行的 (1) 系统软件，是 (2) 的接口。 在处理机管理中，进程是一个重要的概念，它由程序块、 (3) 和数据块三部 分组成，它有3种基本状态，不可能发生的状态转换是 (4) 。 虚拟存储器的作用是允许程序直接访问比内存更大的地址空间，它通常使用 (5) 作为它的一个主要组成部分。 供选答案： (1): A. 输入和输出 B. 键盘操作 C. 管理和控制 D. 汇编和执行 (2): A. 软件和硬件 B. 主机和外设 C. 高级语言和机器语言 D. 用户和计算机 (3): A. 进程控制块 B. 作业控制块 C. 文件控制块 D. 设备控制块 (4): A. 运行态转换为就绪态 B. 就绪态转换为运行态 C. 运行态转换为等待态 D. 等待态转换为运行态 (5): A. 软盘 B. 硬盘 C. CDROM D. 寄存器 答案：CDADB 3.在计算机系统中，允许多个程序同时进入内存并运行，这种方法称为 D。 A. Spodling技术 B. 虚拟存储技术 C. 缓冲技术 D. 多道程序设计技术 4.分时系统追求的目标是 C。 A. 高吞吐率 B. 充分利用内存 C. 快速响应 D. 减少系统开销 5.引入多道程序的目的是 D。
《操作系统》练习题及参考答案
《操作系统》练习题及参考答案 一、单项选择题（每小题1分，共15分） 1.操作系统是一种（） A.系统软件 B.系统硬件 C.应用软件 D.支援软件 2.MS—DOS的存贮管理采用了（） A.段式存贮管理 B.段页式存贮管理 C.单用户连续存贮管理 D.固定式分区存贮管理 3.用户程序在目态下使用特权指令将引起的中断是属于（） A.硬件故障中断 B.程序中断 C.外部中断 D.访管中断 4.MS—DOS中用于软盘整盘复制的命令是（） https://www.wendangku.net/doc/e012458503.html,P B.DISKCOPY C.SYS D.BACKUP 5.位示图方法可用于（） A.盘空间的管理 B.盘的驱动调度 C.文件目录的查找 D.页式虚拟存贮管理中的页面调度 6.下列算法中用于磁盘移臂调度的是（） A.时间片轮转法 B.LRU算法 C.最短寻找时间优先算法 D.优先级高者优先算法 7.在以下存贮管理方案中，不适用于多道程序设计系统的是（） A.单用户连续分配 B.固定式分区分配 C.可变式分区分配 D.页式存贮管理 8.已知，作业的周转时间=作业完成时间－作业的到达时间。现有三个同时到达的作业J1，J2和J3，它们的执行时间分别是T1，T2和T3，且T1 A.T1＋T2＋T3 B.（T1＋T2＋T3） C.T1＋T2＋T3 D. T1＋T2＋T3 9.任何两个并发进程之间（） A.一定存在互斥关系 B.一定存在同步关系 C.一定彼此独立无关 D.可能存在同步或互斥关系 10.进程从运行状态进入就绪状态的原因可能是（） A.被选中占有处理机 B.等待某一事件 C.等待的事件已发生 D.时间片用完
11.用磁带作为文件存贮介质时，文件只能组织成（） A.顺序文件 B.链接文件 C.索引文件 D.目录文件 12.一作业8：00到达系统，估计运行时间为1小时，若10：00开始执行该作业，其响应比是（） A.2 B.1 C.3 D.0.5 13.多道程序设计是指（） A.在实时系统中并发运行多个程序 B.在分布系统中同一时刻运行多个程序 C.在一台处理机上同一时刻运行多个程序 D.在一台处理机上并发运行多个程序 14.文件系统采用多级目录结构后，对于不同用户的文件，其文件名（） A.应该相同 B.应该不同 C.可以相同，也可以不同 D.受系统约束 15.在可变式分区分配方案中，某一作业完成后，系统收回其主存空间，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（） 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 二、双项选择题（每小题2分，共16分） 1.能影响中断响应次序的技术是（）和（）。 A.时间片 B.中断 C.中断优先级 D.中断屏蔽 E.特权指令 2.文件的二级目录结构由（）和（）组成。 A.根目录 B.子目录 C.主文件目录 D.用户文件目录 E.当前目录 3.驱动调度算法中（）和（）算法可能会随时改变移动臂的运动方向。 A.电梯调度 B.先来先服务 C.扫描 D.单向扫描 E.最短寻找时间优先 4.有关设备管理概念的下列叙述中，（）和（）是不正确的。 A.通道是处理输入、输出的软件 B.所有外围设备的启动工作都由系统统一来做 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
操作系统复习题答案计算题
复习题答案 一、（1） （2）平均周转时间：（10+11+16）/3＝12.33 （3）平均带权周转时间：（10/10+11/3+16/4）/3＝2.89 二、10+5+10+10+5/10+5+5+10+10+10+10+5+5+10＝50％ 三、(1)先来先服务：平均周转时间为(3+7+9+12+12）/5＝8.6 P1 P2 P3 P4 P5 (2)时间片轮转：平均周转时间为(4+16+13+14+7）/5＝10.8 (3)剥夺式短进程优先,有两种情况: A：P1→P2→P3→P5→P4→P2 (3+18+4+9+2)/5=5.2 B：P1→P2→P3→P5→P2→P4 (3+13+4+14+2)/5=7.2 (4)剥夺式优先级：P1→P2→P3→P4→P5→P2 （3+18+4+7+7）/5＝7.8 (5)非剥夺式优先级：P1→P2→P3→P4→P5 结果与先来先服务相同。 四、1、非抢占式优先级：因为作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面的作业依此比前一个作业迟到一个时间单位）。T=1时，只有作业一到达，不必分析优先级，作业一先进入运行态运行10个时间单位。T=10时，作业二、三、四、五陆续到达，其优先级分别为1、3、4、2，按优先级高低陆续进入运行态的是：作业四、作业三、作业五、作业二。
2、时间片轮转：清注意：到达时间差一个单位。 （1）在第一秒内（T=0~1S），A进入运行态， ①运行态：A 就绪队列：无，因到达时间差一个单位，其它作业均未到达。 在第一秒末（T=1S），B到达进入就绪队列，A进入就绪队列，B由就绪转入运行； ②运行态：B 就绪队列：A，因到达时间差一个单位，其它作业均未到达。 （2）在第二秒内（T=1~2S），B运行；A就绪。 第二秒末（T=2S）C才到达，进入就绪队列；此时就绪队列中顺序为：A、C；因为队首A 由就绪转入运行，B运行时间为1，所以时间片结束时，作业完成，退出系统；此时各队列如下： ③运行态：A 就绪队列：C （3）在第三秒内（T=2~3S），A运行，此时就绪队列中仅为：C； 在第三秒末（T=3S）D才到达，进入就绪队列；同时A由运行转入就绪；C进入运行；此时就绪队列中顺序为：D、A。 ④运行态：C 就绪队列：D、A （4）在第四秒内（T=3~4S），C运行，此时就绪队列中顺序为：D、A； 第四秒末（T=3S）同时E到达，进入就绪队列，同时C由运行转入就绪；D进入运行；此时就绪队列中顺序为：A、E、C。此时各个作业已经分别陆续到达。 ⑤运行态：D 就绪队列：A、E、C （5）在第五秒内（T=4~5S），D运行，此时就绪队列中顺序为：A、E、C； 第五秒末（T=5S）D运行时间仅为1，所以时间片结束时，作业完成，退出系统同时A转入运行；此时就绪队列中顺序为：E、C。 ⑥运行态：A 就绪队列：E、C （6）在第六秒内（T=5~6S），A运行，此时就绪队列中顺序为：E、C； 第六秒末（T=6S）A时间片结束时，转入就绪队列尾，同时E转入运行；此时就绪队列中顺序为：C、A。 ⑦运行态：E 就绪队列：C、A 以后E、C、A循环转入运行态、就绪态。并且根据所需运行时间陆续退出。按照进入运行态的顺序，如下图所示。
操作系统例题汇总
1．2例题精选 例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。 例1.3 A， B两个程序，程序 A按顺序使用CPU 10 S，使用设备甲 5 S，使用 CPU 5 S，使用设备乙 10 S，最后使用 CPU 10 S。程序 B按顺序使用设备甲 10 S，使用 CPU 10 S，使用设备乙5S，使用CPU 5S，使用设备乙 10S。（忽略调度程序执行时间）试问： （1）在顺序环境下执行程序A和程序B，CPU的利用率是多少？ （2）在多道程序环境下， CPU的利用率是多少？ 解（1）程序A和程序B顺序执行时，程序A执行完毕，程序B才开始执行。两个程序共耗时80S，其中占用CPU时间为40S，顺序执行时CPU的利用率为50％。 （2）在多道程序环境下，两个程序并发执行，其执行情况如图所示。可以看出，两个程序共耗时45S，其中占用CPU时间为40S，故此时CPU的利用率为40/45=％。 讨论 (1)在单道程序环境下，程序顺序执行，CPU被一道程序独占，即使CPU空闲，其他程序也不能使用，所以 CPU的利用率低。 （2）在多道程序环境下，若干个程序宏观上同时执行，微观上交替执行。当其中一个程序由于某种原因（例如进行1／O操作）而不能占用CPU时，其他程序就可以占用CPU，提高了CPU的利用率。
操作系统解答题练习
操作系统解答题练习Revised on November 25, 2020
问答题练习 1、（3分）请列出操作系统所具有的功能中的三个功能。 参考答案：处理机管理，内存管理，设备管理，文件管理，用户界面 2、（3分）请列出用户界面的三个形式。 参考答案：命令界面，程序界面和图形界面 1、设进程的到达时间和完成进程所需的运行时间（服务时间）如上表所示。请用短进程非抢占式调度算法计算各进程的开始运行时间、结束运行时间，周转时间、和等待时间，并计算平均周转时间。 参考答案： 2、（3分）处理机调度算法的效果可以用周转时间和带权周转时间来度量。请说明这两者有什么异同 参考答案：两者都是从作业提交到完成的时间来度量算法的优劣。但后者考虑作业的等待时间对于作业本身的服务时间的相对影响因素，因此当作业的差异性很大时，评价更客观些。
3.在单道批处理系统中，下列三个作业采用先来先服务的调度算法和最高响应比优先算法进行调度，哪一种调度算法的性能较好请完成下表。 参考答案： 先来先服务调度算法： 最高响应比优先调度算法： 综上所述，最高响应比调度算法性能较好。 4. 如果限制为两道的多道程序系统中，有4个作业进入系统，其进入系统时刻、估计运行时间为下图所示。系统采用SJF作业调度算法，采用SRTF进程调度算法，请填充下面表格。
参考答案： 5. 有一个4道作业的操作系统，若在一段时间内先后到达6个作业，其提交时刻和估计运行时间为下表所示： 系统采用剩余SJF调度算法，作业被调度进入系统后中途不会退出，但作业运行时可被剩余时间更短的作业所抢占。 （1）分别给出6个作业的执行时间序列，即开始执行时间、作业完成时间、作业周转时间。 （2）计算平均作业周转时间。 参考答案：
操作系统练习题_及答案解析
操作系统练习题 第一章引言 (一单项选择题 1操作系统是计算机系统的一种( 。A.应用软件 B.系统软件c.通用软件D.工具软件 2.操作系统目的是提供一个供其他程序执行的良好环境,因此它必须使计算机( A.使用方便 B.高效工作 C.合理使用资源 D.使用方便并高效工作 3.允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统是( 。A.分时操作系统 B.批处理单道系统 C.实时操作系统 D.批处理多道系统 4.下列系统中( 是实时系统。A.计算机激光照排系统 B.办公自动化系统 C.化学反应堆控制系统 D.计算机辅助设计系统 5.操作系统是一种系统软件,它( 。A.控制程序的执行 B.管理计算机系统的资源 C.方便用户使用计算机 D.管理计算机系统的资源和控制程序的执行 6.计算机系统把进行( 和控制程序执行的功能集中组成一种软件,称为操作系统 A.CPU管理 B.作业管理 C.资源管理 D.设备管理 7.批处理操作系统提高了计算机系统的工作效率,但( 。 A.不能自动选择作业执行 B.无法协调资源分配 c.不能缩短作业执行时间 D在作业执行时用户不能直接干预 8.分时操作系统适用于( 。A.控制生产流水线B.调试运行程序c.大量的数据处理D.多个计算机资源共享 9.在混合型操作系统中,“前台”作业往往是指( 。A.由批量单道系统控制的作业 B.由批量多道系统控制的作业 c.由分时系统控制的作业D.由实时系统控制的作业
10.在批处理兼分时的系统中,对( 应该及时响应,使用户满意。A.批量作业B.前台作业c.后台作业D.网络通信 11.实时操作系统对可靠性和安全性要求极高,它( 。A.十分注重系统资源的利用率B.不强调响应速度 c.不强求系统资源的利用率 D.不必向用户反馈信息 12.分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同之处在于( 。A.实现各台计算机之间的通信B.共享网络个的资源 c.满足较大规模的应用 D.系统中若干台计算机相互协作完成同一任务 13.SPOOL技术用于( 。A.存储管理B.设备管理C.文件管理 D.作业管理 14.( 为用户分配主存空间,保护主存中的程序和数据不被破坏,提高主存空间的利用率。 A处理器管理 B.存储管理 c.文件管理 D.作业管理 (二填空题 1. 计算机系统是按用户要求接收和存储信息,自动进行_______并输出结果信息的系统。 2.计算机是由硬件系统和_______系统组成。 3.软件系统由各种_______和数据组成。 4.计算机系统把进行_______和控制程序执行的功能集中组成一种软件称为操作系统。 5.操作系统使用户合理_______,防止各用户间相互干扰。 6.使计算机系统使用方便和_______是操作系统的两个主要设计目标。 7.批处理操作系统、_______和实时操作系统是基本的操作系统。 8.用户要求计算机系统中进行处理的一个计算机问题称为_______。
(完整word版)操作系统练习题5-6答案
一、判断题 1.(×)文件系统中分配存储空间的基本单位是记录。 2.(×)文件系统中源程序是有结构的记录式文件。 3.(×)同一文件系统中不允许文件同名, 否则会引起混乱。 4.(×)特殊文件是指其用途由用户特殊规定的文件。 5.(×)文件的索引表全部存放在文件控制块中。 6.(×)打印机是一类典型的块设备。 7.(√)流式文件是指无结构的文件。 8.(√)引入当前目录是为了减少启动磁盘的次数。 9.(×)文件目录必须常驻内存。 10.(×)固定头磁盘存储器的存取时间包括搜查定位时间和旋转延迟时间。 11.(×)在文件系统中, 打开文件是指创建一个文件控制块。 12.(×)磁盘上物理结构为链接结构的文件只能顺序存取。 13.(×)文件系统的主要目的是存储系统文档。 14.(√)对文件进行读写前，要先打开文件。 15.(×)选择通道主要用于连接低速设备。 16.(×)如果输入输出所用的时间比处理时间短得多，则缓冲区最有效。 17.(×)引入缓冲的主要目的是提高I/O设备的利用率。 18.(√)文件目录一般存放在外存。 二、选择题 1．在下列调度算法中，（ A ）不属于进程调度算法。 A．电梯调度法 B．优先级调度法 C．时间片轮转法 D． FIFO法2．如果文件采用直接存取方式且文件大小不固定，则宜选择（D）文件结构。 A．任意 B．顺序 C．随机 D．索引 3．CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用（C）。 A．交换技术 B．覆盖技术 C．缓冲技术 D．DMA技术 4．使用户所编制的程序与实际使用的物理设备无关，这是由设备管理的（ A ）功能实现的。 A．设备独立性 B．设备分配 C．缓冲管理 D．虚拟设备 5．在设备分配中，可能会发生死锁的分配方式是（ C ）。 A．静态方式 B．单请求方式 C．多请求方式 D．假脱机方式6．在磁盘的访问过程中，时间花费最多的是（A ）。 A．寻道时间 B．旋转延迟时间 C．传输时间 D．磁头清洗时间7．磁带上的文件一般只能（B）。 A．按键存取 B．顺序存取 C．以字节为单位存取 D．随机存取
操作系统第3章练习题
第3章处理机调度与死锁 典型例题解析 【例1】（1）3个进程共享4个同种类型的资源，每个进程最大需要2个资源，请问系统是否会因为竞争该资源而死锁？（2）n个进程共享m个同类资源，若每个进程都需要用该类资源，而且各进程对该类资源的最大需求量之和小于m+n。说明该系统不会因竞争该类资源而阻塞。（3）在（2）中，如果没有“每个进程都需要用该类资源”的限制，情况又会如何？（西北工业大学2000年考题） 答：（1）该系统不会因为竞争该类资源而死锁。因为，必有一个进程可获得2个资源，故能顺利完成，并释放出其所占用的2个资源给其他进程使用，使它们也顺利完成。 （2）用Max(i)表示第i个进程的最大资源需求量，need（i）表示第i个进程还需要的资源量，alloc(i)表示第i个进程已分配的资源量。由题中所给条件可知： need（i）>0(对所有的i) max(1)+…max(i)+…+max(n) 四、计算题 1．有以下三个作业，分别采用先来先服务和短作业优先作业调度算法。试问它们的平均周转时间各是什么？是否还可以给出一种更好的调度算法，使其平均周转时间优于这两种调度算法？ 解：（1）采用先来先服务作业调度算法时的实施过程如下。 这时，作业的调度顺序是1→2→3。其平均周转时间为：（8 + 11.6 + 12）/ 3 = 10.53 （2）采用短作业优先作业调度算法时的实施过程如下。 这里要注意，在作业1运行完毕进行作业调度时，作业2和3都已经到达。由于是实行短作业优先作业调度算法，因此先调度作业3运行，最后调度作业2运行。所以，这时的作业调度顺序是1→3→2。其平均周转时间为：（8 + 8 + 12.6）/ 3 = 9.53 （3）还可以有更好的作业调度算法，使其平均周转时间优于这两种调度算法。例如，如果知道在作业1后面会来两个短作业，那么作业1到达后，先不投入运行。而是等所有作业到齐后，再按照短作业优先作业调度算法进行调度，具体实施过程如下。 这时的作业调度顺序是3→2→1。其平均周转时间为：（1 + 5.6 + 14）/ 3 = 6.87 2．有一组作业，它们的到达时间和所需CPU时间如下所示，分别采用先来先服务和短作业优先作业调度算法，给出它们的调度顺序、作业周转时间以及平均周转时间。 解：（1）采用先来先服务作业调度算法时的实施过程如下： 这时，作业的调度顺序是1→2→3→4，其平均周转时间为：（70 + 60 + 60 + 45）/ 4 = 58.75 （2）采用短作业优先作业调度算法时的实施过程如下： 这时，作业的调度顺序是1→4→3→2，其平均周转时间为：（70 + 5 + 35 + 75）/ 4 = 46.25 三、简答题 1.对临界区的管理应遵循哪些基本准则？ 答：为了合理利用临界资源，保证进程互斥地进入临界区，对临界区的管理应遵循以下准则： （1）空闲让进。当无进程处于临界区时，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。 （2）忙则等待。当已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。 （3）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。 1操作系统的基本特征有哪些？ 答：操作系统的基本特征： （1）并发。并发是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。（2）共享。共享是指计算机系统中的资源被多个任务所共用。 （3）异步性。在多道程序环境下，各个程序的执行过程有“走走停停”的性质。每一道程序既要完成自己的事情，又要与其他程序共享系统中 的资源。这样，它什么时候得以执行、在执行过程中是否被其他事情 打断（如I/O中断）、向前推进的速度是快还是慢等，都是不可预知的， 由程序执行时的现场所决定。另外，同一程序在相同的初始数据下， 无论何时运行，都应获得同样的结果。这是操作系统所具有的异步性。2操作系统的主要功能有哪些？ 答:操作系统的主要功能包括:存储管理,进程和处理机管理,文件管理,设备管理以及用户接口管理。 3、操作系统一般为用户提供了哪三种界面？它们各有什么特点？ 答： 4、操作系统主要有哪三种基本类型？它们各有什么特点？ 5、操作系统主要有哪些类型的体系结构？UNIX系统和Linux系统各采用哪些结构？ 答：一般说来，操作系统有四种结构：整体结构、层次结构、虚拟机结构、客户机-服务器结构。Linux系统采用的是整体结构。UNIX系统采用的是层次结构。 6、Linux系统有什么特点？ 7、使用虚拟机有哪些优势和不足？ 8、现代计算机系统由什么组成的？ 9、在操作系统中，为什么要引入进程的概念？它与程序的区别和联系分别是什么？ 10、操作系统在计算机系统中处于什么位置？ 11、进程的基本状态有哪几种？ 答：进程的基本状态有三种，分别为运行态、就绪态、阻塞态。 12、你熟悉哪些操作系统？想一想你在使用计算机过程中，操作系统如何提供服务？ 答：我们最熟悉的一般为Windows操作系统，它是由微软（Microsoft）公司推出的一个功能强大的图形界面操作系统。常用的操作系统还有Linux，UNIX 操作系统。 我们在使用计算机时，首先接触的是用户界面，我们可以通过键盘上输入命令，在桌面上点击鼠标完成操作，这时系统就知道执行相应的功能。 13、 PCB的作用是什么？它是怎样描述进程的动态性质的？ 答：进程控制块PCB是进程组成中最关键的部分。每个进程有唯一的进程控制块；操作系统根据PCB对进程实施控制和管理，进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的；PCB是进程存在的唯一标志。 PCB中有表明进程状态的信息：该进程的状态是运行态、就绪态还是阻塞态，利用状态信息来描述进程的动态性质。 14、PCB表的组织方式主要有哪几种？分别简要说明。 答：PCB表的组织方式主要有：线性方式、链接方式和索引方式。 线性方式是把所有进程的PCB都放在一个表中。 链接方式按照进程的不同状态把它们分别放在不同的队列中。 索引方式是利用索引表记载相应状态进程的PCB地址。 15、进程和线程的区别是什么？ 答：（1）动态性。程序是静态、被动的概念，本身可以作为一种软件资源长期保存；而进程是程序的一次执行过程，是动态、主动的概念，有一定的生命周期，会动态地产生和消亡。 （2）并发性。传统的进程是一个独立运行的单位，能与其他进程并发执行。进程是作为资源申请和调度单位存在的；而通常的程序是不能作为一个独立运行的单位并发执行的。 （3）非对应性。程序和进程无一一对应关系。一个程序可被多个进程共用；一个进程在其活动中又可以顺序地执行若干个程序。 （4）异步性。各个进程在并发执行过程中会产生相互制约关系，造成各自前进速度的不可预测性。而程序本身是静态的，不存在这种异步特征。 一、填空 P15 填空题 1.设计现代OS的主要目的是提高资源利用率和方便用户。 2.单道批处理系统是在解决人机矛盾和CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾中发展起来的。 3.在单处理机环境下的多道程序设计具有多道、宏观上同时运行和微观上交替运行的特点。 4.现在操作系统的两个最基本的特征是并发和资源共享，除此之外，它还具有虚拟性和异步性的特征。 5.从资源管理的角度看，操作系统具有四大功能：处理机管理、存储器管理、设备管理和文件管理；为了方便用户，操作系统还 必须提供友好的用户接口。 6.操作系统的基本类型主要有批处理系统、分时系统和实时系统。 7.批处理系统的主要优点是资源利用率高和系统吞吐量大；主要缺点是无交互作用能力和作业平均周转时间长。 8.实现分时系统的关键问题他是人机交互，为此必须引入时间片的概念，并采用时间片轮转调度算法。 9.分时系统的基本特征是多路性、独立性、交互性和及时性。 10.若干事件在同一时间间隔内发生称为并发；若干事件在同一时刻发生称为并行。 11.实时系统可分为实时信息处理系统和实时控制系统两种类型；民航销售系统属于实时信息处理系统；而导弹飞行控制系统则 属于实时控制系统。 12.为了使实时系统高度可靠和安全，通常不强求资源利用率。 13.当前比较流行的微内核的操作系统结构，是建立在层次化结构的基础上的，而且还采用了客户机/服务器模式和面向对象程序 设计技术。 P56 填空题 1.在单用户单任务环境下，用户独占全机，此时机内资源的状态，只能由运行程序的操作加以改变，此时的程序执行具有封闭性 和可再现性特征。 2.并发程序之间的相互制约，是由于它们的共享资源和相互合作而产生的，因而导致程序在并发执行时具有间断性或异步性特征。 3.程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特征，分别是间断性、失去封闭性和不可再现性。 4.引入进程的目的是使程序能正确地并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量，而引入线程的目的是减少并发执行的开销，提 高程序执行的并发程度。 5.进程是由进程控制块、程序段和数据段组成，其中进程控制块是进程存在的唯一标志 6.进程的最基本特征是动态性和并发性，除此之外，它还有独立特征、异步性和结构特征。 7.由于进程的实现是程序的一次执行，所以进程有动态性的基本特征，该特征还表现在进程由创建而产生，由调度而执行，由撤 销（终止）而消亡，即进程具有一定的生命期。 8.引入进程带来的好处是提高资源利用率和增加系统吞吐量。 9.当前正在执行的进程由于时间片用完而暂停执行时，该进程应转变为就绪状态；若因发生某种事件而不能继续执行时，应转为 阻塞状态；若终端用户的请求而暂停执行时，它应转变为静止就绪状态。 10.用户为阻止进程继续运行，应利用挂起原语；若进程正在执行，应转变为静止就绪状态；以后，若用户要恢复其运行，应利 用激活原语，此时进程应转变为活动就绪状态。 11.系统中共有5个用户进程，且当前CPU在用户态下执行，则最多可有4个用户进程处于就绪状态，最多可有4个用户处于阻 塞状态。 12.同步机制应遵循的准则有空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待。 13.在记录型信号量机制中，S.value>0时的值表示可用的临界资源数量；每次wait操作意味着申请一个临界资源，因此应将 S.value减1，当S.value小于0时，进程应阻塞。 14.在记录型信号量机制中，每次signal操作意味着释放一个临界资源，因此应将S.value加1，当S.value≤0时，表示仍有请 求该资源的进程被阻塞，此时应唤醒相应阻塞队列中的首进程。 15.在利用信号量实现进程互斥时，应将临界区置于wait操作和signal操作之间。 16.在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。为实现对它的共享，应保证进程互斥进入自己的临界区，为此，在每个 进程的临界区前应设置进入区，临界区后应设置退出区。 17.进程通信的类型有共享存储器、消息系统、管道通信三类，其中管道通信利用共享文件进行通信。 18.为实现消息缓冲队列通信，应在PCB中增加消息队列首指针mq、消息队列互斥信号量mutex、消息队列资源信号量Sm三 个数据项。 19.在采用用户级线程的系统中，OS进行CPU调度的对象是进程；在采用内核支持线程的系统中，CPU调度的对象是线程。 第一章操作系统引论 1．设计现代OS的主要目标是什么？ 答：(1)有效性 (2)方便性 (3)可扩充性 (4)开放性 2．OS的作用可表现在哪几个方面？ 答：(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；(2)OS作为计算机系统资源的管理者；(3)OS实现了对计算机资源的抽象。 3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？ 答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？ 答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：(1)不断提高计算机资源的利用率；(2)方便用户； (3)器件的不断更新换代；(4)计算机体系结构的不断发展。 5．何谓脱机I/O和联机I/O？ 答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？ 答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。 7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？ 答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。针对及时处理问题，应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。 8．为什么要引入实时OS？ 答：实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处 理，并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时OS 是为了满足应用的需求，更好地满 足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。 9．什么是硬实时任务和软实时任务？试举例说明。 答：硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。 举例来说，运载火箭的控制等。软实时任务是指它的截止时间并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响不大。举例：网页内容的更新、火车售票系统。 10．在8位微机和16位微机中，占据了统治地位的是什么操作系统？ 答：单用户单任务操作系统，其中最具代表性的是CP/M和MS-DOS。 11．试列出Windows OS 中五个主要版本，并说明它们分别较之前一个版本有何改进。 答：(1)Microsoft Windows 1.0是微软公司在个人电脑上开发图形界面的首次尝试。(2)Windows 95是混合的16位/32位系统，第一个支持32位。带来了更强大、更稳定、更实用的桌面图形用户界面，结束了桌面操作系统间的竞争。(3)Windows 98是微软公司的混合16位/32位Windows 操作系统，改良了硬件标准的支持，革新了内存管理，是多进程操作系统。(4)Windows XP是基于Windows 2000的产品，拥有新用户图形界面月神Luna。简化了用户安全特性，整合了防火墙。(5)Windows Vista 包含了上百种新功能；特别是新版图形用户界面和Windows Aero全新界面风格、加强的搜寻功能(Windows Indexing Service)、新媒体创作工具 操作系统计算题 （2）对于上述算法，各个作业的周转时间是多少？平均周转时间是多少？ （3）对于上述算法，各个作业的带权周转时间是多少？平均带权周转时间是多少 二、有两个程序，A程序按顺序使用CPU 10S，使用设备甲5S，使用CPU 5S，使用设备乙10S，最后使 用CPU 10S。B程序按顺序使用设备甲10S，使用CPU 10S，使用设备乙5S，使用CPU 5S，使用设备乙10S。在顺序环境下先执行A程序再执行B程序，CPU的利用率是多少？提示：CPU利用率=CPU 运行时间/程序运行时间。 三、在单机系统中，系统中各个进程到达就绪队列的时刻、执行时间和优先级如下表所示。假设进程的 调度时间忽略不计。请分别给出采用下面不同的进程调度算法时各个进程的调度次序，画出执行时 （1）先来先服务调度算法； （2）时间片轮换调度算法（时间片为1ms）； （3）抢占式短进程优先调度算法； （4）抢占式优先级调度算法； （5）非抢占式优先级调度算法。 （2）用一个执行时间图描述在RR算法时（不考虑优先级），执行这些作业的情况（时间片为1 单位）。 五、设系统中只有一台打印机，有三个用户的程序在执行过程中都要使用打印机输出计算结果。设每个 用户程序对应一个进程。问：这三个进程间有什么样的制约关系？试用P 、V 操作写出这些进程使用打印机的算法。 六、有三个进程P1，P2和P3并发工作。进程P1需用资源S3和S1；进程P2需用资源S1和S2；进程 P3需用资源S2和S3。回答： (1)若对资源分配不加限制，会发生什么情况?为什么? (2)为保证进程正确工作，应采用怎样的资源分配策略?为什么? 七、用信号灯及P 、V 操作来描述右图 1、说明进程的同步关系： 2、设置信号灯，说明含义、初值。 3、写出程序描述（ 用P 、V 操作描述 P1、P2、P3）。 主函数如下： main() {int s13=0,s23=0; cobegin p1; p2; p3; coend} 八、假定系统中有4个进程P1、P2、P3、P4和3种类型的资源R1、R2、R3，数量分别为9、3、6，在 t0时刻的资源分配情况如表所示。 表 t0时刻的资源分配表 Max Allocation Need Available R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 P1 3 2 2 1 0 0 2 2 2 1 1 2 P2 6 1 3 5 1 1 1 0 2 P3 3 1 4 2 1 1 1 0 3 P4 4 2 2 2 4 2 （2）P2发出请求向量Request2（1，0，1），系统能否将资源分配给它？ （3）在P2申请资源后，若P1发出请求向量Request1（1，0，1），系统能否将资源分配给 它？ （4）在P1申请资源后，若P3发出请求向量Request3（0，0，1），系统能否将资源分配给 它？ 九、试化简图1中的进程——资源图，并利用死锁定理给出相应的理论。 资 源 情 况 进 程操作系统 计算题
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