操作系统试题与答案

一、 填空题（20分，每空1分）

1、操作系统设计的两个目标是 易用 和 高效 。

2、P.V操作必须成对 出现，有一个P操作就一定有一个V操作 。 3、临界资源是指 系统中一次只允许一个进程使用的资源 ，而临界区是指 涉及到临界资源的代码段 。

4、在请求式分页系统中，页框的分配有一种方式称为固定分配，固定分配有两种不同的方式，分别是平均分配 和按比率分配 。

5、在请求式分页存储管理系统中，不能在计算机中实现的页面淘汰算法是最佳算法 ，选择淘汰不再使用或最远的将来才使用的页的算法是先进先出算法 ，选择淘汰在主存驻留时间最长的页的算法是最近最少使用 。 6、文件的结构就是文件的组织形式，从用户观点出发所看到的文件组织形式称为文件的 逻辑结构 ；从实现观点出发，文件在外存上的存放组织形式称为文件的 物理结构 。

7、文件的目录组织形式主要有 单级目录 、二级目录 、树型目录和图型目录等。

8、设备的寻址方式主要有直接I/O指令 和存储器映射I/O指令 。

9、协同进程间一般通过 信箱 进行间接通信。

二、 选择题（20分，每题2分）

1、紧耦合系统就是 4 。 （1）分时操作系统 （2）分布式操作系统 （3）网络操作系统 （4）并行操作系统

2、以下不属于操作系统部件的是 2 。 （1）进程管理 （2）数据库管理 （3）保护系统 （4）命令解释器系统

3、如P和V操作的信号量S初值为4，则现在S＝－1，表示有 1 个进程在等待。 （1）1 （2）2 （3） 3 （4）5

4、用V操作可以唤醒一个进程，被唤醒的进程状态变为 1 。 （1）就绪 （2）运行 （3）阻塞 （4）完成

5、所有就绪状态的进程按建立的先后顺序形成一个对列，从队列首挑选一个进程，分给时间片q ,投入运行。当时间片到时，而又没有完成的进程，将再次加入到队列尾，排队等待下一轮调度。这种进程调度算法称为 2。 （1）循环轮转调度算法 （2）优先数调度算法

（3）固定周期轮转调度算法 （4）多级队列调度算法

6、页式存储管理的快表一般存放在 4 。 （1） 内存（2）外存（3）硬盘（4）CACHE

7、虚拟存储器的最大容量由 2 决定。 （1） 内存容量

（2） 程序的地址空间 （3） 内外存容量

（4） 计算机的地址机构

8、可以分配给多个进程的设备是 1 。 （1）共享设备 （2）块设备 （3）独占设备 （4）互斥设备

9、光盘上的文件一般可以采用 3 存取方式。

（1）顺序 （2）随机 （3）直接 （4）顺序或随机

10、如果一个计算机的硬盘为64G，每个块的大小为4K，如果用位示图来管理硬盘的空间，则位示图的大小为 3 字节。

(1)16M (2)4M (3)2M (4)1M

三、 简答题（20分，每题5分）

1、什么是与设备无关性？有什么好处？ 答：

为了提高OS的可适应性和可扩展性，在现代OS中都毫无例外地实现了设备独立性，也称设备无关性。 基本含义：应用程序独立于具体使用的物理设备。为了实现设备独立性而引入了逻辑设备和物理设备两概念。

在应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备；而系统在实际执行时，还必须使用物理设备名称。 优点:

设备分配时的灵活性

易于实现I/O重定向（用于I/O操作的设备可以更换（即重定向），而不必改变应用程序。

2、请给出记录型信号量中对P、V操作的定义。 答： P(S) { value--;

if (value < 0) {

add this process to list block } }

V(S) { value++;

if (value <= 0) {

remove a process P from list wakeup(P); } }

3、从内核角度看，内核级线程和用户级线程有什么不同？ 答：

用户级线程仅存在于用户级中，它的创建、撤消和切换都不利用系统调用实现，与内核无关，相应的，内核也不知道有用户级线程存在。

内核级线程依赖于内核，无论用户进程中的线程还是系统进程中的线程，其创建、撤消、切换都由内核实现。在内核中保留了一张线程控制块，内核根据控制块感知线程的存在并对其进行控制。

（1）线程的调度与切换速度 内核支持线程的调度和切换与进程的调度和切换十分相似。对于用户级线程的切换，通常是发生在一个应用程序的多线程之间，这时，不仅无须通过中断进入OS的 内核，而且切换的规则也远比进程调度和切换的规则简单。因此，用户级线程的切换速度特别快。

（2）系统调用 当传统的用户进程调用一个系统调用时，要由用户态转入核心态，用户进程将被阻塞。当内核完成系统调用而返回时，才将该进程唤醒，继续执行。而在用户级线程 调用一个系统调用时，由于内核并不知道有该用户级线程的存在，因而把系统调用看作是整个进程的行为，于是使该进程等待，而调度另一个进程执行，同样是在内 核完成系统调用而返回时，进程才能继续执行。如果系统中设置的是内核支持线程，则调度是以线程为单位。当一个线程调用一个系统调用时，内核把系统调用只看 作是该线程的行为，因而阻塞该线程，于是可以再调度该进程中的其他线程执行。

4、什么是虚拟存储器？为什么要在存储管理中引入虚拟存储器。 答：

虚拟存储器由内存和外存组成，使得程序的部分装入内存就能运行的技术，引入的目的有二： 大作业能运行； 提高内存利用率。

四、在五状态图中，假如计算机只有一个CPU，如果系统中有N个进程：

（1）运行的进程最多几个，最少几个；就绪进程最多几个最少几个；等待进程最多几个，最少几个？

（2）有没有这样的状态转换，为什么？

等待—>运行 ； 就绪—>等待

（3）一个进程状态的转换是否会导致另一个进程的状态转换，请列出所有的可能。 解：

（1）如果系统中有N个进程，运行的进程最多1个，最少0个；就绪进程最多N-1个最少0个；等待进程最多N个，最少0个。 （2）没有这样的状态转换。

（3） 新建 到 就绪 导致 运行 到 就绪 就绪 到 运行 导致 无

运行 到 就绪 导致 就绪 到 运行 运行 到 等待 导致 就绪 到 运行 等待 到 就绪 导致 就绪 到 等待 运行 到 结束 导致 就绪 到 运行

五、10一个操作系统有20个进程，竞争使用30个同类资源，申请方式是逐个进行，一旦某个进程获得了它的全部资源，就马上归还所有的资源，每个进程最多使用30，最少使用一个资源。20个进程需要的资源总数小于50。如果仅考虑这类资源，系统会产生死锁吗？请说明理由。

答：

设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：

max(1)+…+max(20)=(need(1)+…need(20))+(alloc(1)+…+alloc(20))<50

如果在这个系统中发生了死锁，那么一方面30个资源R应该全部分配出去，即（反证法）alloc(1)+…+alloc(20)=30

另一方面所有进程将陷入无限等待状态。

由上述两式可得：need(1)+…+need(20)<20（关键） 上式表示死锁发生后，20个进程还需要的资源量之和小于20，这意味着此刻至少存在一个进程i，need(i)=0，即它已获得了所需要的全部资 源。既然该进程已获得了它所需要的全部资源，那么它就能执行完成并释放它占有的资源，这与前面的假设矛盾，从而证明在这个系统中不可能发生死锁。

六、一个分页存储系统，页表存放在内存：

l 如果访问一次内存需要200ns，则访问一个内存单元需要多少时间？ l 如果系统采用三级页表，则访问一个内存单元需要多少时间？

l 如果系统引入联想寄存器，90％的页表项可以在快表中命中，则访问一个内存单元需要多少时间？（假设访问一次快表需要10ns） 解：

1、400NS 2、800NS 3、220NS

七、 设某文件的物理存储方式采用链接方式，该文件由5个逻辑记录组成，每个逻辑记录的大小与磁盘块大小相等，均为512字节，并依次存放在50、121、75、80、63号磁盘块上。（10分）

l 文件的第1569逻辑字节的信息存放在哪一个磁盘块上？

l 要访问第1569逻辑字节的信息，需要访问多少个磁盘块？（假如该文件的FCB在内存） 答：

因为：1569=512×3+33

所以要访问字节的逻辑记录号为3，对应的物理磁盘块号为80。故应访问第80号磁盘块。 由于采用链接方式，所以要访问第3个逻辑记录的信息，必须访问逻辑记录第0、1、2后，才能访问第3个逻辑记录，所以要访问第1569逻辑字节的信息，需要访问4个磁盘块。