操作系统复习资料1

一、关于PV操作

1.投篮问题：

A，B两组学生进行投球比赛，规定A组(或B组)的一个学生投了一个球后应让B组(或A组)的一个学生投一个球。假定让A组的学生先开始投球，用PV操作控制时，回答如下问题：

(1)应定义的信号量的个数和初值：定义两个信号量，初值分别为1和0，即s1∶=1 s2∶=0

(2)在两组工作流程的方框位置填上适当的P、V操作，使其能按规定进行。

A组： B组：

P (S1) P（S2）

投一个球投一个球 V（S2） V（S1）

2.用信号量实现司机和售票员的同步。

解：设S1和S2分别为司机和售票员的私用信号量，初值均为0，则司机和售票员的同步过程描述如下：

3.数据采集和打印

某数据采集系统由两个进程组成，进程R负责采集数据，并把采集到的一批数据存入缓冲器B中，进程W把缓冲器B中的数据取出后打印输出。假定每次采集的数据长度不变且缓冲器B正好可以容纳采集到的数据。现采用PV操作来协调进程R、W的并发执行，请回答下列问题：

(1)应定义的信号量及初值S1=1, S0=0。

(2)进程的程序如下，请在方框位置填上适当的P、V操作，使两进程能正确并发执行。

4．设进程A、B是两个相互合作的进程，共用一个缓冲区。进程A从卡片输入机读入卡片送到缓冲区，进程B取走缓冲区中卡片信息进行加工。进程A在完成将卡片送入缓冲区后，给进程B发一个信号。进程B收到信号后，取走卡片信息进行处理。反之，进程B取走卡片信息后，给进程A发一个信号，进程A再将卡片信息读入缓冲区。为此我们用两个私用信号量S1和S2，其初值均为0，S1表示缓冲区是否有卡片信息，S2表示缓冲区信息是否被取走。利用P、V操作实

施进程A、B的同步过程如下：

5.假定一个阅览室可供50个人同时阅读。读者进入和离开阅览室时都必须在阅

览室入口入的一个登记表上登记，阅览室有50个座位，规定每次只允许一个人登记或注销登记。

要求：

（1）用PV操作描述读者进程的同步算法（可用流程图表示，登记、注销可用自然语言描述）；

（2）指出流程图中所用信号量的名称、作用及初值。

答：S1=50,S2=1

二、 调度算法

平均周转时间：

带权周转时间：W =T/TS

1. 先来先服务调度算法

?????????

?????↘ n i Si i T T n W 11????????

?????↘ i i i T n T 11

1.有四道作业，其提交时间和计算时间如下表：

作业提交时间计算时间（小时）

J1 10：00 2

J2 10：30 1

J3 10：50 1.5

J4 11：00 0.5

按“先来先服务算法”将各个作业的开始时间，完成时间，周转时间分别填入下面的表中。（短作业优先、响应比高优先）

作业开始时间完成时间周转时间

1 10.0 12.0 2

2 12.0 13.0 2.5

3 13.0 14.5 3.3

4 14.

5 15.0 4

2.在单道批处理系统中，有四个作业进入系统，进入时间及所需计算时间如下表所示。现忽略作业调度所花时间。当第一个作业进入系统后就可开始调度。

作业进入时间所需计算时间

1 8∶00 2小时

2 8∶30 30分钟

3 9∶00 6分钟

4 9∶30 12分钟

（1）将分别采用“短作业优先”和“响应比最高者优先”调度算法时，各个作业的开始时间，完成时间，周转时间分别填入下面的表中。

短作业优先 响应比最高者优先

作业 开始时间

完成时间 周转时间 开始时间 完成时间 周转时

间 1 8.0 10.0 2 8.0 10.0 2.0 2 10.3 10.8 2.3 10.1 10.6 2.1 3 10.0 10.1 1.1 10.0 10.1 1.1 4

10.1

10.3

0.8

10.6

10.8

1.3

（2）采用“短作业优先”调度算法时，平均周转时间为 1.55 。 采用“响应比最高者优先”调度算法时，平均周转时间为 1.625 。

≥1

先来先服务调度算法计算结果

最短作业优先作业算法计算结果

要求服务时间

要求服务时间

等待时间优先权+=)(Rp

作业

进入时间

估计运行时间 （分钟） 开始时间 结束时间

周转时间 （分钟） 带权周转时间 JOB1

8：00 120 8：00 10：00 120 1 JOB2 8：50 50 10：00 10：50 120 2.4 JOB3 9：00 10 10：50 11：00 120 12 JOB4

9：50 20 11：00

11：20

90 4.5 作业平均周转时间 T = 112.5 作业带权平均周转时间 W = 4.975

450

19.9

作业

进入时间

估计运行时间 （分钟） 开始时间 结束时间

周转时间 （分钟） 带权周转时间

JOB1 8：00 120 8：00 10：00 120 1 JOB2 8：50 50 10：30 11：20 150 3 JOB3 9：00 10 10：00 10：10 70 7 JOB4

9：50 20 10：10

10：30

40 2 作业平均周转时间 T = 95 作业带权平均周转时间 W = 3.25

380

13

最高响应比优先作业算法计算结果

三、找安全序列

1.在系统中仅有m 个同类资源，由n 个进程互斥使用。如果每个进程对该类资源的最大需求量为w,那么当m,n,w 分别取下表列出的值时，问在表中(a) ~ (e)各种情况下，哪种可能发生死锁？如果可能死锁，请举例说明：

答：C 因为c 中2个进程每个进程都只占有一个，那么系统就没有更多的资源了，因此它们就相互等待了，而进入了死锁。

作业

进入时

间 估计运行时间 （分钟）

开始时间 结束时间 周转时间 （分钟） 带权周转时间 JOB1 8：00

120 8：00 10：00 120 1 JOB2

8：50 50 10：10 11：00 130 2.6 JOB3 9：00

10 10：00 10：10 70 7 JOB4

9：50 20 11：00 11：20 90 4.5

作业平均周转时间 T

=102.5 作业带权平均周转时

间 W = 3.775 410

15.1

2.某系统中有10台打印机，有三个进程P1，P2，P3分别需要8台，7台和4台。若P1，P2，P3已申请到4台，2台和2台。试问：按银行家算法能安全分配吗？请说明分配过程。

解答：系统能为进程P3分配剩余的2台打印机（3分）。因为尽管此时10台打印机已分配给进程P1 有4台，P2有2台和P3有4台，全部分配完，但P3已分配到所需要的全部4台打印机，它不会对打印机再提出申请，所以它能顺利运行下去，能释放占用的4台打印机，使进程P1，P2均可能获得乘余的要求4台和5台，按银行家算法是安全的。

四、资源分配图的化简

没办法化简，系统不安全这就是答案 答题步骤：：

1、检测有无环路；

2、环路中每个资源类中是否只有一个资源；

3、在环路中查找非阻塞也非独立的进程

4、此资源分配图无法化简，所以必定死锁

1.化简以下进程—资源图，判断系统是否处于死锁状态：

P 1

P 2

R 1

R 2P 1P 2R 1R 2P 1

P 2

R 1R 2

P 1

P 2

R 1R 2

P 1

P 2

R 1R 2

2.资源分配图的化简

五、页面置换算法

先进先出算法（First In First Out）的基本思想是，总是先淘汰那些驻留在主存时间最长的页面，即先进入主存的页面先被淘汰最近最久未用置换算法(LRU)的基本思想是：如果某一页被访问了，那么它很可能马上又被访问；反之，如果某一页很久没有被访问，那么最近也不会再被访问。所以这种算法的实质是：当需要置换一页时，选择在最近一段时间最久未用的页予以淘汰。

例1 设页面走向为P=4, 3, 2, 1, 4, 3, 5, 4, 3, 2, 1, 5，主存容量M=3，置换算法采用FIFO，则缺页中断次数及缺页率按表4 - 4 给出。

例 2 设M=4，其余同例 1。缺页中断次数和缺页率如表 4-5 所示。

表4-5 FIFO 性能分析例(M=4)

F=10 f=10/12=83%

例 3 设页面走向如上，M=3，置换算法为LRU ，则系统模型如表 4-6 所示。在表 4-6 中，由于采用LRU 算法，M 中各列按访问的时间顺序排列，最近被访问的页面在最前。由表 4-6 算出缺页中断次数F=10， 缺页率f=10/12=83%。

表4-4 FIFO 性能分析例(M=3)

表4-6 LRU性能分析例(M=3)

例4 设M=4，其余同例3，则系统性能模型如表4-7 所示。

表4-7 LRU性能分析例(M=4)

1.在请求分页管理系统中, 一个程序的页面走向

为:1,2,3,4,1,3,4,2,5,2,4,1，设分配给该程序的存储块为4，分别采用FIFO算法和LRU页面置换算法，请计算缺页次数和缺页率。

（1）采用先进先出（FIFO）调度算法，页面调度过程如下：

（2）采用最近最少使用（LRU）调度算法，页面调度过程如下：

1.在采用页式虚拟存储管理的系统中，某个用户作业依次要访问的字地址序列是：115，228，120，88，446，102，321，432，260，167，设分配给该作业的主存共300字，页的大小为100字，请按FIFO调度算法用表解法推算缺页中断次数，依次淘汰的页号和缺页中断率。

首先根据作业的主存共300字，页的大小为100字，得出来：每页的大小为：300/100=3；所以M=3

剩下是2种答案都对

1、一共三页，从0开始数是0,1,2

115，228，120，88，446，102，321，432，260，167

1 2 1 0 4 1 3 4 2 1

1 1 1 1 4 4 4 4

2 2

2 2 2 2 1 1 1 1 1

0 0 0 3 3 3 3

缺页中断次数：7 依次淘汰页号：1 2 0 4 缺页中断率：70%

2、一共三页，从1开始数是1,2,3

115，228，120，88，446，102，321，432，260，167

2 3 2 1 5 2 4 5 3 2

2 2 2 2 5 5 5 5

3 3

3 3 3 3 2 2 2 2 2

1 1 1 4 4 4 4

缺页中断次数：7 依次淘汰页号：2 3 1 5 缺页中断率：70% 3.某系统采用请求分页管理内存, 采用FIFO页面置换算法. 作业A的页面走向为5,1,2,3,4,3,5,4,2,3;内存块M=3, 试计算运行时的缺页率. 解：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

时

刻

P 4 3 1 3 2 4 2 3 5 2 6 3

M 4＋3

＋

4 1

＋

3

4

1

3

4

－

2

1

3

－

4

＋

2

1

4

2

1

－

3＋

4

2－

5＋

3

4－

2＋

5

3－

6＋

2

5－

3＋

6

2

F ＋＋＋＋＋＋＋＋＋

F=9 f=F/12*100 %=75％

六、磁盘调度算法

1.某硬盘系统，某时刻OS的相关模块收到系列柱面读写请求依次为{ 53,78,25,98,176,32,35,92 150,12 } 。

答：1. FCFS调度算法的访问序列为53,78,25,98,176,32,35,92 150,12。移动柱面距离＝（78－53）＋（78－25）＋（98－25）＋（176－98）＋（176－32）＋(35－32)+(92-35)+(150-92)+(150-12)=629

2.若干个等待访问磁盘者依次要访问的柱面为20，44，40，4，80，12，76，假设每移动一个柱面需要3毫秒时间，移动臂当前位于40号柱面，请按下列算法分别计算为完成上述各次访问总共花费的寻找时间。

答：（1）先来先服务算法；

3毫秒×292=876毫秒

40 →20 →44 →4 →80 →12 →76

（20）（24）（4）（36）（76）（68）（64）

共移动292柱面

（2）最短寻找时间优先算法。

40 →44 →20→12 →4 →76 →80

（4）（24）（8）（8）（72）（4）

共移动120柱面

3.在一个请求分页系统中，采用FIFO页面置换算法时假如一个作业走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数M别是3和4时，试计算在访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，并比较所得结果。

解：M=3

●1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

●4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5

●4 4 4 1 1 1 5 5 5 5 5 5

● 3 3 3 4 4 4 4 4 4 2 2

● 2 2 2 3 3 3 3 3 3 1

●9,9/12=75%

M=4

●1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

●4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5

●4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 1 1

● 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 5

● 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3

● 1 1 1 1 1 1 2 2 2

●10,10/12=83%

七、位示图

分页式存储空间的分配由于块的大小是固定的，可以用一张位示图

(Bit map)来构成主存分配表。现设主存有8192块，可用字长为32位的256个字作为位示图。若块号，字号，位号(从高位到低位)分别从0、0、0开始，试问5999块对应的字号和位号?99字的19位对应哪一块?

若块号、字号、位号从1,0,0

●字号=INT（5999/32）=187=>186

●位号=5999 mod 32=15=>14

●99字19位对应：

●99X32+19=3187

●100X32+20=3220

练习题：

如图所示，现有作业A须申请40K内存，写出选用以下各分配策略时，作业A的首地址和末地址，图中网格为占用区。

A. 最先适应法１００Ｋ～１４０Ｋ

B. 最佳适应法３３０Ｋ～３７０Ｋ

C. 最差适应法４１０Ｋ～４５０Ｋ

D.单一连续分配１００Ｋ～１４０Ｋ

选择题

1、采用动态重定位方式装入的作业，在执行中允许（C）将其移动。

A、用户有条件地

B、用户无条件地

C、操作系统有条件地

D、操作系统无条件地

2、分页式存储管理中，地址转换工作是由（A）完成的。

A、硬件

B、地址转换程序

C、用户程序

D、装入程序

3.页式虚拟存储管理的主要特点是（B）

A.不要求将作业装入到主存的连续区域

B.不要求将作业同时全部装入到主存的连续区域

C.不要求进行缺页中断处理

D.不要求继续页面置换

4.在固定分区分配中,每个分区的大小是（C）

A.相同

B.随作业长度变化

C.可以不同但预先固定

D.可以不同但根据作业长度固定

5.段式存储管理中，每次从主存中取指令或取操作数，至少要(C)访问主存。

A.0次

B.1次

C.2次

D.3次

6.支持程序放在不连续内存中的存储管理方法有（CDE）

A.可变式分区分配

B.固定分区分配

C.分页式分配

D.分段式分配

E.段页式分配

7.采用虚拟存储管理时，与运行作业的数量或大小有关的实体有(AB )等。

A.主存

B.辅存

C.高速缓存

D.页表

8.段式和页式存储管理的地址结构很类似，但是它们之间有实质上的不同，表现为（ABCD）

A、页式的逻辑地址是连续的，段式的逻辑地址可以不连续

B、页式的地址是一维的，段式的地址是二维的

C、分页是操作系统进行的，分段是用户确定的

D、各页可以分散存放在主存，每段必须占用连续的主存空间

E、页式采用静态重定位方式，段式采用动态重定位方式

9、通道是一种（B）

A.通用处理机

B.专用处理机

C.传输电子线路

D.保存I/O信息的部件。

10、系统利用Spoiling技术实现(B)

A.对换手段

B. 虚拟设备

C.虚拟存储

D.快速输入

11.下面关于DMA方式的描述，不正确的是。(C)

A. DMA方式使外设接口可直接与内存进行高速的数据传输

B. DMA方式在外设与内存进行数据传输时不需要CPU干预

C. 采用DMA方式进行数据传输时，首先需要进行现场保护

D. DMA方式执行I/O交换要有专门的硬件电路

12.设备按使用属性分为。(D)

A.私有设备

B.共享设备

C.实体设备和虚拟设备

D.输入设备

13.许不同用户的文件可以具有相同的文件名，通常采用（D）证按名存取的安全。

A、重名翻译机构

B、建立索引表

C、建立指针

D、多级目录结构

14.物理记录和逻辑记录顺序一致的文件结构是(B)

A.记录式文件

B.顺序文件

C.链接文件

D.流式文件

15文件系统按名存取主要通过（A）实现的。

A.文件目录

B.示图

C.地址表

D.页表

16.对于磁盘而言，读写信息的单位是（A）。

A.文件

B.字节

C. 块

D. 字符

E. 记录

17.逻辑文件不必存放在连续存储空间的存储结构有(C)。

A.流式结构

B.记录式

C.链接式

D.索引式。

18.属于文件管理方法的是(CE)。

A.先来先服务算法

B.作业控制语言

C.口令核对法

D.银行家算法

E.用户权限

19.属于文件管理方式的是(BCD)。

A. 后备队列

B.目录树

C.FAT表

D.文件夹

E.可变分区。

填空：

1、存储管理中，把内存单元以字节为单位依次编号称为主存的绝对

地址，把程序中使用的称为逻辑地址。

2、单用户连续存储管理方式下，也可利用对换(swapping)技术让多

个用户的作业轮流进入主存储器执行。

3、固定分区存储管理中的作业装入固定的主存区域，故可采用静态

重定位方式装入。

4.在OS管理下进行I/O操作时，负责设备控制处理的程序是:设备驱

动程序

5.文件的属性有文件类型、文件长度和文件的物理地址等多方面。6．DOS系统中，文件存储空间管理采用的方法是文件分配表FAT。

判断题：

1.SPOOLing方式解决了快速输入输出的问题，提高了I/O设备的利用率（√）

2.设备文件就是设备驱动程序。（×）