《操作系统》综合练习题

一、填空：

1．从资源管理的角度出发，操作系统的主要功能有处理器管理、存储管理、输入输出设备管理和信息管理。

2．广泛使用的操作系统的典型分类为多道批处理操作系统、分时操作系统、和实时操作系统。

3．操作系统是管理、调试系统资源，方便用户使用的程序的集合。

4．最常用的存储保护机构有界地址寄存器和存储键。

5．机器厂家提供给用户使用的程序运行意图的说明手段有键盘命令和作业控制语言。

6．通常操作系统与用户的接口有用户程序和作业控制说明两个方面。在联机作业控制中有终端命令和图形用户接口（GUI）两种方法。

7．如果一个进程原来处于运行状态，可因挂起命令由原来状态变为挂起状态，此时该进程不能参与争夺处理器。

8．一般PCB应包含进程标识、处理器状态和进程控制三类信息。

9．为对系统中的进程进行有效的管理，通常系统都提供了若干基本的操作，这些操作命令通常被称为原语。

10．线程是进程内一个相对独立的、可调用的执行单位。

11．临界段为进程中访问共享变量的代码段。

12．信号量可按其用途分为二元信号量和一般信号量两种。

13．管程是管理进程间同步的机制，它保证进程互斥地访问共享变量，并且提供了一个方便的阻塞和唤醒进程的机构。14．对称式多处理器系统的主要组织特点是各处理器的地位平等。

15．从用户角度看操作系统，用户不在意是单处理器系统还是多处理器系统。

16．处理器调度可以分为长期调度、中期调度和短期调度三级。

17．所谓死锁状态是指在系统中的一组进程，由于竞争系统资源或由于彼此通信而永远阻塞。

18．从资源使用方式上来说，系统资源可分为共享资源和独享资源。

19．主存储器管理技术可分为实存储器管理和虚拟存储器管理两大类。

20．主存首先是存放内核和用户程序的指令和数据，每一项信息都存放在主存的特定位置上。

21．固定分区是把主存分成若干固定大小的存储区，每个存储区分给某一个作业使用。直到该作业完成才将该存储区归还系统。

22．可变分区个数是可变的，每个分区的大小是不固定的。主存中分布着个数和大小都是变化的空闲分区或称碎片。

23．在分页存储管理技术中，把主存划分成相同大小的存储块，称为页架。把用户的逻辑地址空间划分成与页架大小相同的部分，每个部分称为页。

24．一个进程的虚拟地址空间通常包含的信息有正文、数据、堆栈、共享主存区和共享库。

25．采用页式存储管理，主存管理子系统所依赖的硬件中有主存管理单元MMU、页表、快表和反向页表。

26．在段页式存储管理中，快表是以段号、页号为索引，同时对相关存储器的各表目进行比较。

27．计算机系统中具体负责计算机与外部的输入输出工作的是外部设备。

28．操作系统中对设备进行管理的部分称为I/O子系统。

29．操作系统中I/O子系统执行I/O功能的三种技术模式为编程I/O、中断驱动I/O和直接存储访问DMA。

30．通常I/O子系统的设计目标是有效性和通用性。

31．I/O空间即用于I/O功能的地址集合。

32．构成流的模块中包括两个队列：读队列和写队列。

33．文件系统是指一个负责存取和管理辅助存储器上文件信息的机构。

二、选择（在A、B、C、D中选择一正确答案）：

1．多道程序的操作系统具有明显的特点是（ B ）。

a.并行性

b.一致性

c.共享性

d.独立性

A．（a，b）B．（a，c） C．（b，c） D．（b，d）

2．进程的共享性主要体现在（ C ）。

a.处理器

b.主存

c.外存

d.数据

A．（a，b） B．（a，ｂ，c）C．（ａ，b，c，ｄ） D．（ａ，b，d）

3．下述（ A ）情况是对的。

a.进程由自己创建；

b.进程由于自己阻塞；

c.进程由于自己挂起；

d.进程由自己解除挂起；

e.进程由于自己唤醒；

f.进程由于自己撤消；

A．（b，c，e） B．（a，d，f） C．（a，c，e，f） D．（b，c，e，f）

4．“异步事件能按照要求的时序进行，以达到合作进程间协调一致的工作”既是所谓（ C ）。

A．互斥 B．并行性C．同步 D．临界段

5．一个信号量被定义为一个（ D ）。

A．字符 B．整数 C．任意型变量D．整型变量

6．一般信号量主要用于进程间的一般同步问题，它允许取值为（ A ）。

A．非负整数 B．整数 C．大写字母 D．仅为“0”与“1”

7．用于相互合作进程间的互斥和同步的是（ B ）。

A．临界段 B．信号量机制 C．同步原语 D．信号量

8．系统中作业状态通常为（ C ）。

a．提交状态 b．后备状态 c．运行状态 d．完成状态

A．（a，b，c） B．（a，c，d） C．（a，b，c，d） D．（a，b，d）

9．在短期繁重负载下，应将哪个进程暂时挂起的问题是由（ B ）调度程序负责。

A．长期B．中期 C．短期

10．在可获得处理器时，应将它分给哪个就绪进程的问题是由（ C ）调度程序负责。

A．长期 B．中期C．短期

11．下列资源中，（ A ）是共享资源。

a．主存 b．磁盘 c．读卡机 d．打印机

A．（a，b） B．（a，d） C．（a，c，） D．（a，b，d）

12. 信息在主存中是按（ C ）存放的。

A．字 B．字节C．位 D．字符

13．从缓存到外存，其容量愈来愈①，访问数据的速度愈来愈②，价格愈来愈③。请选择，结果为（ A ）。 A．大、慢、便宜 B．大、慢、贵 C．小、慢、便宜 D．大、快、便宜

14．通过二级页表的地址映射访问主存，存取数据需要（ C ）访问主存。

A．一次 B．二次C．三次 D．四次

15．一般时，快表中只有（ B ）个表目。

A．16—64 B．64—256 C．16—128 D．64—512

16．下列设备中，（ A ）为块设备，（ BCD ）为字符设备。

A．硬盘驱动器 B．显示器 C．声卡 D．鼠标

三、判断：

1．一个被汇编、编译或连接装配后的目标程序所限定的地址的集合是逻辑地址空间。√

2．操作系统是以“中断驱动”的。√

3．进程定义为程序在处理器上的执行。√

4．进程可以由阻塞状态变为运行状态。×

5．各程序同时存在于主存中，它们之间可能存在着相互依赖、相互制约的关系。×

6．不同操作系统对PCB的设计是不同的。√

7．线程是操作系统中的基本调度单元，因此线程中不必包含调度所需的必要信息。X

8．线程是应用中一个子任务的执行。√

9．进程是被调度分派在处理器上运行的单元体。√

10．在用户多线程系统中,由于有很多用户服务请求,所以在很短的时间内，往往有很多线程被创建和撤消。√

11．单处理器系统中，使当前运行进程交出处理器的唯一原因是中断。√

12．不同进程关于同一变量的临界段代码一定是完全相同的。X

13．从资源管理者的观点看，不论单机多道程序操作系统还是多处理器操作系统，在管理的概念、机制、使用技术和算法上基本没有区别。√

14．最短进程优先策略是非抢占的，因此适合于分时系统。X

15．多级反馈队列调度算法中，各级队列均按先进先出原则排序。√

16．打印机是不可抢占资源。√

17．磁带驱动器是可抢占资源。X

18．可再入的纯代码过程是可再次使用的永久资源。√

19．防止死锁发生的根本办法是破坏其必要条件，使之永不成立。√

20．可以通过破坏互斥条件来防止死锁。X

21．主存是计算机硬件资源中最关键而又最紧张的“瓶颈”资源。√

22．各种计算机的字长是相同的。X

23．固定分区管理技术只有单道作业一种情况。X

24．直接映象页地址转换法是通过放在一般主存中的页表进行地址转换的方法。√

25．采用段页式存储管理增加了硬件成本。√

26．输入输出处理器又称通道。√

27．通道与中央处理器有不同的优先次序，通常中央处理器被规定为最低优先级。√

28．传递消息是流传输数据的唯一方式。√

29．所有的文件都用名字来标识。√

30．文件系统把目录也作为文件，每个目录文件也有名字。√

四、简述：

1．说明操作系统的两大使命。

1)控制和管理系统资源2)方便用户使用计算机

2．操作系统为方便用户，做了什么工作。

1)操作系统不但本身具有优良的同行用户界面,而且与用户界面生成环境一体化,可为用户开发的应用程序自动生成图形用户界面.

2)操作系统与软软件开发环境一体化,可按用户要求建立\生成\运行和维护应用程序

3)与数据库系统一体化

4)与通讯功能网络管理一体化

3．试述现代操作系统的主要特点。见教材P15

4．名词解释：作业、作业步。见教材P29

5．说明进程与程序之间的主要区别。见教材P42

6．说明进程的三种基本状态。见教材P43

7．说明操作系统的执行方式。见教材P53

8．试述为什么要引入线程的概念。见教材P59

9．在多线程机制中，多个线程运行在同一进程的相同的地址空间内。试说明其优点。见教材P60

10．说明线程“死亡”的原因。见教材P62

11．试述系统中诸进程间的相互关系。见教材P80

12．说明进程互斥使用临界段的原则。见教材P82

13．说明一个信号量上定义的三个操作。见教材P90

14．简述多处理器系统的优点。见教材112

15．说明作业调度程序要完成的工作。见教材P122

16．试述死锁的必要条件。见教材P141

17．说明预先静态分配法。见教材P141

18．说明有序资源使用法。见教材P142

19．说明主存储器管理的主要功能。见教材P149

20．试述固定分区存储管理技术的优缺点。见教材P151

21．简述可变分区的存储分配算法。见教材P150

22．说明分页地址转换过程。见教材P159

23．简述主存管理单元MMU的主要任务。见教材P171

24．简述虚拟分段的优点。见教材P173

25．说明段页式存储管理技术的基本要点。见教材P175

26．简述二次机会置换算法。见教材P184

27．说明I/O子系统完成独立于设备的公共的功能。见教材P211 28．简述输入输出缓冲技术。见教材P212

29．说明什么是微内核。见教材P290

30．试述操作系统的设计目标。见教材P294

31．说明操作系统的设计步骤。见教材P296

五、画图：

1．图示计算机系统的层次观点。

2．图示中断处理的过程。

3．图示作业、作业步、进程和线程的关系。4．图示进程状态的变化。

5．图示PCB队列结构。

6．图示进程间接通信。

7．图示多处理器系统分类。

8．图示多级反馈队列。

9．图示死锁。

10．图示死锁的循环等待条件。

11．图示多级存储组织。

12．图示多道作业固定分区。

13．图示动态地址转换及定位寄存器。14．图示动态重定位可变分区分配算法。15．图示分页系统中的地址格式。

16．图示分段系统中的地址格式。

17．图示直接映象分页系统地址转换。18．图示二级页表地址变换。

19．图示快表与页表结合的地址转换。20．图示分段地址转换。

21．图示段页式存储管理地址转换。

22．图示进程表、段表、页表的关系。23．图示I/O子系统层次模型。

24．图示索引文件逻辑结构形式。

25．图示二级文件目录。1．见教材P4图1.6。2．见教材P27图2.5。3．见教材P30图2.8。4．见教材P43图3.1。5．见教材P47图3.5。6．见教材P102图5.4。7．见教材P117图6.6。8．见教材P127图6.9。9．见教材P138图7.1。10．见教材P141图7.3。11．见教材P149图8.1。12．见教材P150图8.3。13．见教材P155图8.9。14．见教材P156图8.10。15．见教材P159图8.12。16．见教材P160。

17．见教材P168图9.1。18．见教材P169图9.2。19．见教材P171图9.4。20．见教材P174图9.5。21．见教材P176图9.6。22．见教材P177图9.7。23．见教材P203图10.1。24．见教材P232图11.3c。25．见教材P239图11.6。

26．图示文件的连续分配方式。

27．图示文件的链接分配方式。

28．图示文件的索引分配方式。

29．图示单机中客户/服务器通信模式。30．图示分布式系统中客户/服务器通信模式。26．见教材P244图11.13。27．见教材P244图11.14。28．见教材P245图11.15。29．见教材P293图13.2。30．见教材P293图13.3。

六、设计：

1．描述建立进程的过程。见教材P48

2．写出阻塞等待方式，一般信号量上的同步原语。见教材P91

3．写出阻塞等待方式，二元信号量上的同步原语。见教材P91

4．已知某主存容量为2560K。其中操作系统（内核）占用400K。现依此有五个作业J1、J2、J3、J4、J5要求装入主存，它们对主存的需求量分别是600K、1000K、300K、700K、500K。请按可变分区管理方法，画出主存空间的分配图。

答：

（a）（b）（c）（d）（e）

5．一个生产者与一个消费者，它们共用一个缓冲器。生产者不断地生产物品，每生产一件物品就要存入缓冲器，但缓冲器中每次只能存入一件物品，只有当消费者把物品取走后，生产者才能把下一件物品存入缓冲器。同样，消费者要不断地取出物品去消费，当缓冲器中有物品时他就可以去取，每取走一件物品后，必须等生产者再放入一件物品才能再取。试采用进程的同步机制，写出对他们的管理方式。

答：

begin

Buffer：integer；

SP，SG：semaphore；

SP：=1；SG：=0；

cobegin

PROCESS Producer

begin

L1：produce a product；

Wait（SP）；

Buffer：=product；

Signal（SG）；

goto L1

end；

PROCESS Consumer

begin

L2：Wait（SG）；

Take a product from Buffer；

Signal（SP）；

consumer；

goto L2

end；

coend；

end；

6．假定有三个进程R、W1、W2共享一个缓冲器B，B中每次只能存放一个数。进程R每次启动输入设备读一个数且把它存放到缓冲器B中。若存放到缓冲器中的是奇数，则由进程W1将其取出打印；若存放到缓冲器中的是偶数，则由进程W2将其取出打印。同时规定进程R仅当缓冲器中无数或缓冲器中的数已被取出打印后才能再存放一个数；进程W1和W2对存入缓冲器的不能重复打印，也不能从空的缓冲器中取数。要求使用同步机制管理这三个并发进程，使它们能正确地同步工作。

答：

begin

B：integer；

S，SO，SE：semaphore；

S：=1；SO：=0；SE：=0；

cobegin

PROCESS R

x：integer；

begin

L1：|从输入设备读一个数|；

x：=读入的数；

Wait（S）；

B：=x；

if B=奇数 then Signal（SO）；

else Signal（SE）；

goto L1

end；

PROCESS W1

y：integer；

begin

L2：Wait（SO）；

y：=B；

Signal（S）；

|打印y中的数|；

goto L2

end；

PROCESS W2

z：integer；

begin

L3：Wait（SE）；

z：=B；

Signal（SP）；

|打印y中的数|；

goto L3

end；

coend；

end；

7．某系统有同类资源m个供n个进程共享，如果每个进程最多申请x个资源（1≤x≤m）且各进程的最大需求量之和小于（m+n），证明该系统不会发生死锁。

证明：

已知：有同类资源m个，供n个进程共享，每个进程最多申请资源x个（1≤x≤m）；

有： n（x-1）

当： nx

因为：每个进程在得到x-1个资源后，均要申请最后一个资源。只要系统中还有一个资源，就可能使其中一个进程得到满足。当该进程执行结束，归还的资源可供其他进程使用，因而不会发生死锁。

8．现在有一个作业，分配到3个页架，运行时依此访问的页号为7，0，1，2，0，3，0，4，2，3。要求采用FIFO 的页面调度方法，图示调度过程，并说明产生了几次缺页中断。

答：产生缺页中断6次。

7 0 1 2 0 3 0 4 2 3

K →

9．有一个程序要把100X100数组置初值“0”，现假设分配两个主存的页架来存放数组信息，主存块的大小为可存放200个数组元素，数组中的元素按行编址。两个页架的初始状态为空。试计算出按下面两种编程方法，当采用LRU页面调度算法时，各会产生多少次缺页中断。

（1）Var A：array[1..100] of array[1..100] of imteger；

for j：=1 to 100 do

for i：=1 to 100 do

A[i，j]：=0；

（2）（2）Var A：array[1..100] of array[1..100] of imteger；

for i：=1 to 100 do

for j：=1 to 100 do

A[i，j]：=0；

答：（1）50X100-2次

（2）48次

10．已知读写磁头位于53号磁道，现有磁盘请求序列为98，183，37，122，14，124，65，67。要求图示采用FCFS、SSTF、扫描策略和循环扫描策略等磁盘调度算法实现上述请求的过程。

参照教材P224图10.12、图10.13、P225图10.14、P226图10.15。