操作系统填空简答与综合题

一、填空题(本大题共8小题，每空1分，共20分)

26．通常所说操作系统的四大模块是指：文件管理、设备管理、（处理机管理）和（存储管理）。

27．作业调度是从（后备队列）中选一道作业，为它分配资源，并为它创建（进程）。

28．死锁的四个必要条件是（互斥使用资源）、（占用并等待资源）、不可抢夺资源和（循环等待资源）。

29．操作系统中，进程可以分为（用户）进程和（系统）进程两类。30．进程实体由（程序段）、（数据段）和进程控制块组成，进程存在的唯一标志是（进程控制块）。

31．按用途可将文件分为：系统文件、（库文件）和（用户文件）。32．用户程序使用(访管指令(或系统调用)) 请求操作系统服务。

33．分页式存贮管理中，页表是用来指出作业的( 逻辑页号)与( 主存块号)的对应关系。

34．设虚拟存储器系统的页面大小为1K，某用户程序中的一条指令在逻辑地址空间中的地址是2000，于是该指令的地址处在( 1 )号页面中，页内地址是( 976 )，其对应的页框号可从（页表）中获得。

18．一个理想的作业调度算法应该是既能提高系统效率或吞吐量高又能使进入系统的作业及时得到计算结果周转时间短等

19．执行操作系统的原语操作时，操作的所有动作要么全做，要么全不

做，也即原语操作是不可分割的。

20．主存储器与外围设备之间的信息传送操作称为输入输出操作。22．文件按存取控制属性分类，被分为只执行只读、读写和三类文

件。

1.等待输入输出工作完成的进程，一旦I/O 完成，其状态变为就绪态。

2.从静态的观点看, 操作系统中的进程是由程序段、数据段和进程控制块三部分组成，进程存在的唯一标志是PCB（进程控制块）

。

3在操作系统中，不可中断执行的操作称为原子操作。

4在可变分区中，可以采用最佳适配算法、首次适配法和

邻近适配法来进行分区分配

5在5个哲学家问题中，若同时要求就餐的人数不超过4 个，则一定不会发生死锁。

1.操作系统准备好接纳一个进程时，把一个进程从(1) 新建态转换成(2就绪)态；操作系统选择一个新进程运行时，操作系统选择一个处于(就绪3) 态的进程；如果一个正在运行的进程请求它必须等待的某些事件时，则进入(阻塞4) 态；如果一个正在运行的进程用完分配给其的CPU时间片后，则进入(就绪5)态。

2将主存空闲区按地址顺序从小到登记在空闲区表中，每次分配时总是顺序查找空闲区表，直到找到一个能满足其大小要求的空闲区为止，此种算法称为(6首次适应法) 算法。

页式存贮管理中，每次从主存中取指令或取操作数，要2次访问内存。

3在具有n个进程的系统中，允许m个进程（n≥m≥1）同时进入它们的临界区，其信号量S的值的变化范围是(8) －(n-m)≤s≤m。处于等待状态的进程数最多是n-m个。

1…在引入线程的操作系统中，独立调度和分派的基本单位是(线程，而资源分配的基本单位是进程。

2I/O设备按信息交换单位进行分类，可分成字符设备和块设备。

3把磁臂（磁头）从当前位置移到指定磁道上所经历的时间，叫寻到时间。

4系统中仅有两台磁带机分别为P1，P2两个进程占有，此时若两进程又分别申请对方占有的磁带机而处于阻塞状态，则进程P1，P2进入死锁状态。

操作系统的主要设计目标是__方便用户使用或界面友好___和_____系统能高效工作或资源利用率高。

27.当一个进程完成了特定的任务后，系统收回这个进程所占的___工作区或主存空间或资源和取消该进程的__进程控制块(PCB ___就撤消了该进程。

28.单个分区存储管理仅适用于__.个人计算机(单用户) __和_专用计算机(单道，单作业)__ _系统。

29.每个索引文件都必须有一张__________表，其中每个登记项用来指出一个逻

辑记录的__________。.索引存放位置或指针或首地址

30.实现SPOOL系统时必须在磁盘上辟出称为__________和__________的专门区域，以存放作业信息和作业执行结果。输入井输出井(可交换次序)

通常，进程实体是由PCB(或进程控制块) 程序数据集合这三部分组成，其中PCB是进程存在的惟一标志。

2．从用户的源程序进入系统到相应程序在机器上运行，所经历的主要处理阶段有编辑阶段，编译阶段，连接阶段，装入阶段和运行阶段。

3．在UNIX系统中，文件的类型主要括普通文件目录文件特别文件

4．虚拟设备是通过SPOOLing 技术把独占设备变成能为若干用户

共享的设备。

5. Windows NT是采用微内核结构的操作系统，它的进程的功能发生了变化，它只是资源分配的单位，不是调度运行的单位，后者的功能由线程完成。

The purpose of the requirements definition phase is to produce a clear, complete, consistent, and testable(31) C of the technical requirements for the software product.

During the requirements definition phase, the requirements definition team uses an iterative process to expand a broad statement of the system requirements into a complete and detailed specification of each function that the software must perform and each_(32) A _ that it must meet. The starting point is usually a set of high level requirements from the (33) B _ that describe the project or problem.

In either case, the requirements definition team formulates an overall concept for the system and then defines (34) C showing how the system will be operated publishes the system and operations concept document and conducts a system concept review (SCR).

Following the SCR, the team derives (35)A requirements for the system from the high level requirements and the system and operations concept. using structured or object-oriented analysis. the team specifies the software functions and algorithms needed to satisfy each detailed requirement.

（31）A．function B．definition C．specification D．statement （32）A．criterion B．standard C．model D．system （33）A．producer B．customer C．programmer D．analyser （34）A．rules B．principles C．scenarios D．scenes （35）A．detailed B．outlined C．total D．complete

二、简答题(本大题共5小题，每小题5分，共25分)

35．程序并发执行，为什么会失去封闭性和可再现性？

35 程序并发执行时，是多个程序共享系统中的资源，因而这些资源的

状态将由多个程序来改变，致使程序的运行时失去了封闭性；而由于失

去了封闭性，也将导致其再失去可再现性。亦即，程序经过多次执行后，

虽然它们执行时的环境和初试条件相同，但得到的结果却各不相同。

36．进程间同步和互斥的含义是什么?

36同步：并发进程之间存在的相互制约和相互依赖的关系。

互斥：若干进程共享一资源时，任何时刻只允许一个进程使用。37．请画出五状态的进程模型。

38．分页和分段存储管理有何区别？

38 1）分页是一维的，分段是二维的。

2）分段每次交换的是一段有意义的信息，而不是像分页那样每次只交换固定大小的页。

3）分段管理中，段长可以根据需要动态增长。

4）段式管理便于对具有完整逻辑功能的信息段进行共享。

5）段式管理便于进行动态链接，而页式管理进行动态链接的过程非常复杂。

39．什么是索引文件？为什么要引入多级索引？

39 索引文件是在变长记录文件中建立一张索引表，对主文件中的每

个记录，在索引表中设有一个相应表项，用于记录该记录的长度L及指

向该记录的指针。由于索引表是按记录健排序的，因此索引表本身是一

个定长记录的顺序文件，从而也就可以方便的实现直接存取。

当文件太大，其索引块太多时，一级索引的方法是低效的。此时，应为这些索引块再建立一级索引，称为第一级索引，即系统再分配一个

索引块，作为第一级索引的索引块，将第一块、第二块等索引块的盘块

号，填入到此索引表中，这样便形成了两级索引分配方式。如果文件非

常大时，还可以用三级，四级索引分配方式。

25．高级调度和低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？

25 高级调度又称作业调度或长程调度，用于决定把外存上处于后备队列

中的哪些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行；低级调度也称进程调度或短程调度，用来决定就绪对了中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程序执行把处理机分配给该进程的具体操作；中级调度也称中程调度，引入中程调度的主要目的，是为了提高内存利用率和系统吞吐量，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存资源，而将他们调至外存上去等待，把此时的进程状态称为就绪驻外存状态或挂起状态。

26．虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？

26 多次性：指一个作业分成多次调入内存运行，亦即在作业运行时没有

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即可；以后每当要运行到尚未调入的那部分程序时，再将它调入。

对换性：指允许在作业的运行过程中进行换进、换出，亦即在进程运行期，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，待以后需要时再将他们从外存调至内存；甚至还允许将暂时不运行的进程调至外存，待它们重又具备运行条件时再调入内存，

虚拟性：指能够从逻辑上扩充内存容量，使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。

最重要或者最本质的特征是多次性。

27．试说明SPOOLing系统的组成。

27 输入井和输出井：这是在磁盘上开辟的两个大存储空间。输入井是

模拟脱机输入时的磁盘设备，用于暂存I/O设备输入的数据；输出井是模拟脱机输出时的磁盘，用于暂存用户程序的输出。

输入缓冲区和输出缓冲区：为了缓和CPU和磁盘之间速度不匹配的矛盾，在内存中要开辟两个缓冲区；输入缓冲区用于暂存由输入设备送来的数据，以后再传送到输入井；输出缓冲区用于暂存从输出井送来的数据，以后再传送给输出设备。

输入进程SPi和输出进程SPo：利用两个进程来模拟脱机I/O时的外围控制器；进程SPi模拟脱机输入时的外围控制机，将用户要求的数据从输入机通过输入缓冲区再送到输入井，当CPU需要输入数据时，直接从输入井读入内存；进程SPo模拟脱机输入时的外围控制机，把用户要求输出的数据，先从内存送到输出井，待输出设备空闲时，再将输出井中的数据经过输出缓冲区送到输出设备。

请列出单处理器调度的常用五种调度算法，并说明每种算法是否是可抢占算法。5、

FCFS 非抢占

时间片轮转抢占

最短进程优先(SPN) 非抢占

最短剩余时间优先(SRT) 抢占

最高响应比优先(HRRN) 非抢占

反馈抢占

1、何谓多道程序设计？在操作系统中引入多道程序设计会带来什么好处？

答：

同时把几个作业放入内存，并允许它们交替执行，共享系统中的各种硬、软件资源。

这样的程序设计为多道设计。引入多道程序设计带来的好处有：

（1）提高CPU的利用率；当一道程序因I/0请求而暂停执行时，CPU便立即转去执行另一道程序，从而使CPU得到充分利用。

（2）可提高内存和I/0设备的利用率。

（3）增加系统吞吐量。

33.简述操作系统提供的服务功能。

33.处理用户命令；读/写文件分配/回收资源

处理硬件/软件出现的错误；及其它控制功能

34.简述中断装置的主要职能

34.中断装置的职能主要有三点：

1)检查是否有中断事件发生。

2)若有中断发生，保护好被中断进程的断点及现场信息，以便进程在适当时候能恢复驼行。

3)启动操作系统的中断处理程序。

。

35.实现虚拟设备的硬件条件是什么?操作系统应设计哪些功能程序?

35.硬件条件是：配置大容量的磁盘，要有中断装置和通道

操作系统应设计好"预输入"程序，"井管理"程序，"缓输出"程序。

36.一个具有分时兼批处理功能的操作系统应怎样调度和管理作业?

36.要点：1)优先接纳终端作业，仅当终端作业数小于系统可以允许同时工作的作业数时，可以调度批处理作业。

2)允许终端作业和批处理作业混合同时执行。

3)把终端作业就绪进程排成一个就绪队列，把批处理作业的就绪进程排入另外就绪队列中。

4)有终端作业进程就绪时，优先让其按"时间片轮转"法先运行。没有终端作业时再按确定算法选批处理作业就绪进程运行。

37.简述死锁的防止与死锁的避免的区别。

37.死锁的防止是系统预先确定一些资源分配策略，进程按规定申请资源，系统按预先规定的策略进行分配，从而防止死锁的发生。

而死锁的避免是当进程提出资源申请时系统测试资源分配，仅当能确保系统安全时才把资源分配给进程，使系统一直处于安全状态之中，从而避免死锁。

1．什么是操作系统?它的主要功能是什么?(共8分)

答：(共8分)

操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件(或程序集合)，是用户与计算机之间的接口。(3分)

2．操作系统中存储器管理的主要功能是什么?什么叫虚拟存储器?(共8分) 答：(共8分)

存储器管理的主要功能是：内存分配，地址映射，内存保护，内存扩充。(4分)

虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的存储空间，在这种计算机系统中虚地址被映象成实地址。或者：简单地说，虚拟存储器是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。(4分)

3．什么是文件的逻辑组织和物理组织?(共4分)

3．答：(共4分)

文件的逻辑组织——用户对文件的观察和使用是从自身处理文件中数据时采用的组织方式来看待文件组织形式。这种从用户观点出发所见到的文件组织形式称为文件的逻辑组织。

文件的物理组织——文件在存储设备上的存储组织形式称为文件的物理组织

三、综合题(本大题共3小题，共25分)

40．（7分）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?

40 (1)可能会发生死锁(1分)

例如：进程P1，P2和P3分别获得资源S3，S1和S2后再继续申请资源时都要等待(2分)，这是循环等待。

(或进程在等待新源时均不释放已占资源)

(2)可有几种答案：

A.采用静态分配(2分)

由于执行前已获得所需的全部资源，故不会出现占有资源又等待别的资源的现象(或不会出现循环等待资源现象)。(2分)

或B.采用按序分配(2分)

不会出现循环等待资源现象。(2分)

或C.采用银行家算法(2分)

因为在分配时，保证了系统处于安全状态。(2分)

41．（8分）设某作业占有7个页面，如果在主存中只允许装入4个工作页面(即工作集为4)，作业运行时，实际访问页面的顺序是1，2，3，6，4，7，3，2，1，4，7，5，6，5，2，1。试用FIFO与LRU页面调度算法，列出各自的页面淘汰顺序和缺页中断次数，以及最后留驻主存4页的顺序。(假设开始的4个页面已装入主存)

41 FIFO：

1 2 3 6 4 7 6次 2 1 5 6

LRU：

1 2 6 4 7 3 2 1 4 7 10次 6 5 2 1

注：假定前面四页1 2 3 6 已在主存

评分标准：两种情况各4分：置换页面1分，次数2分，驻留页面1分42．（8分）某车站售票厅，任何时刻最多可容纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在外面等待。若把一个购票者看作一个进程，请回答下列问题：

(1)用wait，signal操作管理这些并发进程时，应怎样定义信号量，写出信号量的初值以及信号量各种取值的含义。

(2)根据所定义的信号量，把应执行的wait，signal操作填入下述方框中，以保证进程能够正确地并发执行。

COBEGIN PROCESS PI(I=1，2，……)

begin （）；

进入售票厅；

购票；

退出；

（）

end；

COEND

(3)若欲购票者最多为n个人，写出信号量可能的变化范围(最大值和最小值)。

42 (1)定义一信号量S，初始值为20。(1分)

意义：

S>0 S的值表示可继续进入售票厅的人数(1分)

S=0 表示售票厅中已有20名顾客(购票者) (1分)

S<0 |S|的值为等待进入售票厅的人数(1分)

(2)上框为wait (S) (1分)

下框为signal (S) (1分)

(3)S的最大值为20 (1分)

S的最小值为20－n (1分)

注：信号量的符号可不同(如写成t)，但使用时应一致(即上述的s全应改成t)。

33．（10分）设有5个进程A，B，C，D，E，它们的到达时间和服务时间如表所示，试求：操作系统采用先来先服务（FCFS）和最短进程（SPN）调度策略进行调度时，这5个进程完成运行的先后顺序和平均周转时间。

33.

解：FCFS下，完成顺序：A，B，C，D，E。平均周转时间=8.60

SPN下，完成顺序：A，B，E，C，D。平均周转时间=7.60

评分标准：求出完成时间和顺序6分，求出平均周转时间4分，共10

分。

37．（7分）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。

a)37．系统能为进程P3分配二台打印机（3分）。因为尽管此时10台打

印机已分配给进程P1 4台，P22台和P34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。

40．（10分）给某班发放10个篮球上体育课，课前用一筐装好了这些球。规定：从筐内取球时只能一次取1个，向筐内放球时也只能一次放1个，有人正在取、放球时，其他人不能取、放球。上课期间，同学们总是筐内取球去玩，不玩了就将球还于筐内，试用记录型信号量机制描述取球和放球的同步过程。

40．Var mutex, ballnub: semaphore:=1,10;

Begin

Parbegin

Getball: begin

Repeat

Wait (ballnub);

Wait (mutex);

Get a ball;

Signal (mutex);

Until false; End

Putball: begin

Repeat

Wait (mutex);

put a ball;

Signal (mutex);

Signal (ballnub);

Until false; End

Parend end

1、10分）在一分页存储管理系统中，逻辑地址长度为16位，页面大小为4096

字节，现有一逻辑地址为2F6AH，且第0、1、2页依次存放在物理块5、

10、11中，问相应的物理地址多少？并画出地址变换图。

因此物理地址为BF6AH

评分标准：画对图得8分，答对物理地址得2分，共10分。

2、（10分）采用页式虚存管理，页长为1k,设系统为作业分配了三个内存块，

其物理块号分别为3、4、6，对于访问串7500,560,1235,2450,360,3356,254,4218,2312,3421,

241,3247,2419,1245,2453,要求：采用FIFO页面置换算法，列出驻留集的变化情况，并求出缺页中断次数。

3、（10分）设有5个进程，4类资源，系统状态如下：

进程Allocation Max Available

0 0 0 1 1 0 0 1 2 1 5 2 1

1 1 0 0 0 1 7 5 0

2 1

3 5

4 2 3

5 6

3 0 6 3 2 0 6 5 2

4 0 0 1 4 0 6

5 6

采用银行家算法回答下列问题：（1）Need的内容是什么？（2）系统是否处于安全状态？为什么？（3）如果进程1请求（0，4，2，0）,能否立即得到满足？

(注：Allocation表示分配，Max表示最大需求，Available表示可用)

4.

进程Allocation Max need Available

0 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 0 1 1 5 2 1

1 1 0 0 0 1 7 5 0 0 7 5 0

2 1

3 5

4 2 3

5

6 1 0 0 2

3 0 6 3 2 0 6 5 2 0 0 2 0

4 0 0 1 4 0 6

5

6 0 6 4 2

(2) 系统处于安全状态

(3) 进程1的请求能得到满足。

评

．(8分)某分时系统的进程出现如下图所示的状态变化。

试问：(1)你认为该系统采用的是哪一种进程调度算法?

(2)写出图中所示的每一个状态变化的原因(从①到⑥)。

2．(12分)在一个请求分页存储管理系统中，一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数分别为3、4时，试计算采用下述页面淘汰算法时的缺页次数(假设开始执行时主存中没有页面)，并比较所得结果。

(1)最佳置换法(OPT)

(2)先进先出法(FIFO)

1．解：(共8分)

(1)该分时系统采用的进程调度算法是时间片轮转法。(2分)

(2)状态变化的原因如下：

①进程被选中，变成运行态；

②时间片到，运行的进程排入就绪队列尾部；

③运行的进程启动打印机，等待打印；

④打印工作结束，阻塞的进程排入就绪队列尾部；

⑤等待磁盘读文件工作；

⑥磁盘传输信息结束，阻塞的进程排入就绪队列尾部。

(每个1分，共6分)

2．解：(共12分)

(1)根据所给页面走向，使用最佳页面置换算法时，页面置换情况如下：

因此，缺页次数为7；(计算过程1分，结果正确1分，共2分)

因此，缺页次数为6。(计算过程1分，结果正确1分，共2分)

由上述结果可以看出，增加分配给作业的内存块数可以降低缺页次数。(2分)

(2)根据所给页面走向，使用先进先出页面置换算法时，页面置换情况如下：

因此，缺页次数为9。(计算过程1分，结果正确1分，共2分)

因此，缺页次数为10。(计算过程1分，结果正确1分，共2分)

由上述结果可以看出，对先进先出算法而言，增加分配给作业的内存块数反而出现缺页次数增加的异常现象。(2分)