操作系统第二套试卷

操作系统试卷二（附答案）

一、以下哪些指令是特权指令?

a. Set value of timer.

b. Read the clock.

c. Clear memory.

d. Turn off interrupts.

e. Switch from user to monitor mode.（8分）

二、指明下面各类操作系统的本质区别：

1.批处理操作系统；

2. 交互式操作系统；

3. 分时操作系统；

4. 实时操作

系统。（8分）

三、有一磁盘组共有10个盘面，每个盘面上有100个磁道，每个磁道有16个扇区。假定分配以扇区为单位，若使用位示图管理磁盘空间，问位示图需要占用多少空间？在使用空白文件目录管理磁盘时，若空白文件目录的每个表目占用5个字节，问什么时候空白文件目录大于位示图？（12分）

四、有五位哲学家，围坐在一张圆桌周围，在每两个人之间有一把叉子，这样桌子上共有五把叉子，当哲学家饥饿时拿起两边的叉子就餐。只有得到两把叉子时，哲学家方能进餐，否则必须等待，直到得到两把叉子。请用P、V操作描述哲学家就餐过程，在什么情况下五位哲学家全都不能用餐？如何解决这个问题？（12分）

五、假定五个作业A～E提交时间相同，且实际需要运行的时间分别是10、6、2、4和8分钟，外部分配的优先级数分别是3、5、2、1和4，(设数值大的优先数高)。忽略CPU的切换时间，分别就下列几种调度算法计算作业的平均周转时间。

a. 轮转法；

b. 优先级调度；

c. SJF。（20分）

六、在某简单分页系统中，有224字节的物理内存，256页的逻辑地址空间，页的大小为210字节，问：

1. 逻辑地址有多少位？

2. 一个页框有多少个字节？

3. 物理地址有多少位指定页框号？

4. 页表有多少项（有多长）？

5. 页表中要用多少位来存储页表项（页表有多宽）？假设每个页表除了页

框号还包含个有效/无效位。（20分）

七、有一个磁盘队列，其I/O对各个柱面上块的请求顺序如下：

98，183，37，122，14，124，65，67

如果磁头开始位于53,磁盘驱动器有200个柱面，从0到199，用FCFS，SSTF，SCAN，C-SCAN，C-LOOK这五种算法求磁头总的移动距离（按柱面计算）分别是多少？（20分）

试题答案

一、答：a. c. d. e.

二、答：（1）批处理操作系统：有类似要求的作业分组，由操作员或作业定序程序将它们在计算机上成组地运行。它通过采用缓冲、SPOOLing和多道程序设计等技术，尽可能使CPU和I/O设备在任何时刻都处于忙状态来提高系统的性能。批处理系统适用于运行几乎不需要交互性的大型作业。

（2）互式操作系统。提交的作业由许多较短的事物组成，其中下一事物的结果可能是不可预测的。因为拥护提交了作业后等待马上见到结果（或反应），所以响应时间应该较快（以秒计）。

（3）分时操作系统。使用CPU调度和多道程序设计技术提供交互式使用系统的功能环境。CPU从一个用户迅速地转移到屏幕上。系统对用户的响应时间很短，就好像系统仅由个人独占一样。

（4）适时操作系统。它常常用于专用系统中，这类系统从传感设备上读取信息并在规定的时间内作出响应。这类系统要求稳定、可靠，对用户的响应时间比较严格。

三、答：由题目所给条件可知，磁盘组扇区总数为：

16*100*10=16000

因此，使用位示图描述扇区状态需要的位数为：

16000位=16000/8=2000字节

又由题目所给条件可知，空白文件目录的每个占5个字节，由上述计算可知位示图要占2000字节，2000字节可存放空白文件目录的表目数为：

2000/5=400

所以，当离散的、不连续的空白区数目大于400个时，空白文件目录大于位示图。

四、答：

设定信号量为fork[0]～fork[4],初值均为1；整型变量I=0，1，2，3，4；算法描述如下：

Philosopher(I)

Begin

if I mod 2 == 0 then

begin

P (fork[I]);

P (fork[I+1]mod 5);

吃

V (fork[I]);

V (fork[I+1]mod 5);

end

else

begin

P (c[I+1]mod 5);

吃

v (c[I+1]mod 5);

v (c[I]);

end

End

分析：五个哲学家就餐问题是一个单纯的互斥问题，解决这个问题的关键是确定把什么考虑为进程，进程之间竞争的临界资源是什么？首先确定进程为5个，每个哲学家的行为就是一个进程，哲学家之间的竞争是叉子，所以叉子就是临界资源，共有5个临界资源，因此需要设定5个互斥信号量。

五、 (a) 轮转法：(时间片以及CPU 切换时间都较小可忽略)

调度次序：C → D → B → E → A

C 完成：2×5=10分钟

D 完成：10+(4–2)×4=18分钟

B 完成：18+(6–4)×3=24分钟

E 完成：24+(8–6)×2=28分钟

A 完成：28+(10–8)×1=30分钟

101824283022()5

T ++++∴==分钟 (b) 优先级调度

调度次序：B → E → A → C → D

6(68)(6810)(68102)(681024)5

T ++++++++++++++∴= 6142426305

++++= 20()=分钟

(c) SJF

调度次序：C → D → B → E → A

2(24)(246)(2468)(246810)5

T ++++++++++++++∴= 261220305

++++= 14()=分钟

运

行t 优先级 10 6 2 4 8 3 5 2 1 4

逻辑地址有多少位？18

一个页框有多少个字节？210

物理地址有多少位指定页框号？24-10=14

页表有多少项（有多长）？256

页表中要用多少位来存储页表项（页表有多宽）？假设每个页表除了页框号还包含一个有效/无效位。1+14

七、答：

FCFS：640 SSTF：236

SCAN：208 C-SCAN：运行如下图：

C-LOOK：如下图：