计算机操作系统简答题综合题

1.某分时系统中的进程可能出现如下图所示的状态变化，请回答下列问题:

1)根据图示，该系统应采用什么进程调度策略?

2)把图中每个状态变化的可能原因填写在下表中。

1.从运行态直接可以回到就绪队列的末尾，而且就绪队列按先来先服务排队的，所以调度算法是时间片轮转调度算法。

1 进度调度

2 等待从磁盘读入文件，因I/O请求进入阻塞状态。

3 等待打印机，因I/O请求进入阻塞状态。

4 打印机打印结束，因I/O完成，进入就绪队列。

5 等待的文件已读入内存，因I/O完成，进入就绪队列。

6 时间片完，进入就绪队列的末尾。

进程之间存在哪几种制约关系?各是什么原因引起的?以下活动各属于哪种制约关系?

1)若干学生去图书馆借书。

2)两队进行篮球比赛。

3)流水线生产的各道工序。

4)商品生产和消费

直接制约关系：由于进程之间有相互合作关系，并发执行时形成的制约关系。

间接制约关系：由于并发进程共享临界资源，临界资源必须互斥的使用而形成的制约关系。

1) 共享临界资源，互斥使用一本书，间接关系

2) 共享临界资源，互斥使用篮球，间接关系

3) 并发进程相互合作，直接制约关系

4）并发进程相互合作，直接制约关系

对于哲学家进餐问题，请给出一种不会死锁的解决方案。

给出一种限制人数方式：

semaphore chopstick[5]={1,1,1,1,1}, LR=4;//代表桌子上最多做4人

第i个哲学家的活动如下：

while(1)

{

思考；

wait(LR);

wait(chopstick[i]);

wait(chopstick[(i+1)%5]);

进餐；

signal(chopstick[i]);

signal(chopstick[(i+1)%5]);

signal(LR);

思考；

}

2、有桥如下图所示。车流方向如箭头所示。回答如下问题:假设桥上每次只能有一辆车行驶，试用信号灯的P,V操作实现交通管理。

semaphore bmutex=1;//桥互斥通过

NtoS://由北向南

while(1)

{

wait(bmutex);

通过桥；

signal(bmutex);

}

StoN://由南向北

while(1)

{

wait(bmutex);

通过桥；

signal(bmutex);

}

某博物馆最多可容纳800人同时参观，有一个出入口，该出入口一次仅允许一人通过。参观者的活动描述如下:

cobegin

参观者进程i:

{

…

进门。

…

参观;

…

出门;

…

}

coend

请添加必要的信号量和P,V [或wait(), signal()]操作，以实现上述过程中的互斥与同步。要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。

semaphore empty=800;//最多容纳800人。

semaphore mutex=1;//互斥通过出入口

cobegin

参观者进程i:

{

wait(empty);

wait(mutex);

进门。

signal(mutex);

参观;

wait(mutex);

出门;

signal(mutex);

signal(empty);

}

coend

在一个请求分页存储系统中，一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给作业的物理块号分别为3和4时，试计算采用下列页面淘汰算法时的缺页率（假设执行时主存中没有页面），并比较结果。

（1）最佳置换算法

（2）先进先出置换算法

（3）最近最久未使用算法

(1)OPT

M=3时，共发生7次缺页中断，缺页率=7/12=58.3%

M=4时，共发生6次缺页中断，缺页率=6/12=50%

(2)FIFO

M=3时，共发生9次缺页中断，缺页率=9/12=75%

M=4时，共发生10次缺页中断，缺页率=10/12=83.3%

(3)LRU

M=3时，共发生10次缺页中断，缺页率=10/12=83.3%

M=4时，共发生8次缺页中断，缺页率=8/12=66.7%

有一系统采用分页存储管理方式，内存容量为64KB，有一作业大小是8KB，页面大小为2KB，依次装入内存的第8、9、12、4块。求：

（1）逻辑地址十六进制表示为：0AFB（H），求对应的物理地址。

（2）逻辑地址十六进制表示为：1AD8（H），求对应的物理地址。

分析题意可知，页号0，1，2，3分别对应块号8，9，12，4

（1）逻辑地址0AFB(H)由十六进制转化为二进制为：0000 1010 1111 1011

页面地址2048=2的11次方,所以后11位为页内地址；页面4=2的2次方，前几位为页号

所以页号为01=1，页内地址为010 1111 1011=763

所以物理地址=9*2048+763=19195

（2）逻辑地址1AD8（H）)由十六进制转化为二进制为：0001 1010 1101 1000

页面地址2048=2的11次方,所以后11位为页内地址；页面4=2的2次方，前两位为页号

所以页号为011=3逻辑页号为3，对应物理页号为4，页内地址为010 1101 1000=728

所以物理地址为4*2048+728=8920

何谓死锁?产生死锁的原因和必要条件是什么?

死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进；

产生死锁的原因有二，一是竞争资源，二是进程推进顺序非法；

必要条件是: 互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件。

高级调度与低级调度的主要任务是什么?为什么要引入中级调度?（

高级调度的主要任务：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，再将新创建的进程插入就绪队列上，准备执行。

低级调度的主要任务：用于决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后

再由分派程序执行将处理机分配给该进程的具体操作。

引入中级调度的主要目的：是为了提高系统资源的利用率和系统吞吐量。

什么是安全状态?避免死锁的关键是什么?

所谓安全状态，是指系统能按某种进程顺序(P1，P2，…，Pn)(称〈P1，P2，…，Pn〉序列为安全序列)，来为每个进程Pi分配其所需资源，直至满足每个进程对资源的最大需求，使每个进程都可顺利地完成。如果系统无法找到这样一个安全序列，则称系统处于不安全状态。

避免死锁的关键在于：系统在进行资源分配时，如何使系统不进入不安全状态。

处理死锁有哪些方法?

处理死锁的方法有：（1）预防死锁。通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件，来预防发生死锁。（2）避免死锁。在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。（3）检测死锁。通过系统所设置的检测机构，及时地检测出死锁的发生，并精确地确定与死锁有关的进程和资源；然后，采取适当措施，从系统中将已发生的死锁清除掉。（4）解除死锁。当检测到系统中已发生死锁时，须将进程从死锁状态中解脱出来

假定在单CPU条件下有下列要执行的作业：

作业	运行时间	优先级
1	10	2
2	4	3
3	3	5

作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面作业依次比前一个作业迟到一个时间单位）。（10分）

（1）用一个执行时间图描述在采用非抢占式优先级算法时执行这些作业的情况。

（2）对于上述算法，各个作业的周转时间是多少？平均周转时间是多少？

（3）对于上述算法，各个作业的带权周转时间是多少？平均带权周转时间是多少？

非抢占式优先级算法
作业1 作业2 作业3

周转时间 10 16 11

平均周转时间 12.3
作业1 作业2 作业3

带权周转时间 1.0 4.0 3.7

平均带权周转时间 2.9

在银行家算法中，若出现下述资源分配情况：

Process	Allocation	Need	Available
P0	0032	0012	1622
P1	1000	1750
P2	1354	2356
P3	0332	0652
P4	0014	0656

试问：（10分）

（1）该状态是否安全？

（2）若进程P2提出请求Request(1，2，2，2)后，系统能否将资源分配给它？

（1）进程可分配需要已分配剩余有

P0 1622 0012 0032 1654

P3 1654 0652 0332 1986

P4 1986 0656 0014 19910

P1 19910 1750 1000 29910

P2 29910 2356 1356 3,12,14,14

可以看出是安全的

（2）不能

若进程P2提出请求Request(1，2，2，2)后，系统不能将资源分配给它，若分配给进程P2，系统还剩的资源情况为（0，4，0，0），此时系统中的资源将无法满足任何一个进程的资源请求，从而导致系统进入不安全状态，容易引起死锁的发生。

文件逻辑结构有哪些类型,并说明各个类型的特点?

答：从逻辑结构可以将文件分为两大类: 有结构的记录式文件和无结构的流式文件。

有结构的文件又可分为三类:

(1)顺序文件，指由一系列记录按某种顺序排列所形成的文件,其中的记录可以

是定长记录或变长记录;

(2)索引文件，指为变长记录建立一-张索引表，为每个记录设置- -个表项，以加.

快对记录检索的速度。

(3)索引顺序文件，这是顺序文件和索引文件相结合的产物。它为文件建立一张

索引表，为每一组记录中的第一个记录设置一个表项，以缩短索引表的长度,而.

记录检索的速度也不很慢。

某操作系统的磁盘文件空间共有500块,若用字长为32为的位视图管理盘空间,试问

位示图需要多少个字?

位示图占用字数为500/32≈16个字。

第i字第j位对应的块号是多少?

第i行第j列对应的块号为：b=32×(i-1)+j。

给出申请/归还一块的工作流程：

申请时自上至下、自左至右扫描位示图跳过为1的位，找到第一个遇到的0位，根据它是第i行第j列算出对应块号，并分配出去。归还时已知块号，算出第i=(b-1)/32+1行第j=(b-1)%32+1列并把位示图相应位清0

假设用户甲要用到文件A、B、C、E,用户乙要用到文件A、D、E、F。已知:用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一文件;用户甲与用户乙又分别用文件名C和F共享同一文件;甲、乙两用户的文件E是同一个文件。请回答下列问题:

系统应采用怎样的目录结构才能使两用户在使用文件时不致于造成混乱?

系统应采用二级或多级目录结构才能使两用户在使用文件时不致于造成混乱。

两个用户使用了几个共享文件?写出它们的文件名。

两个用户使用了2个共享文件，一个是用户甲的C和用户乙的F，另一个是用户甲的E与用户乙的E。

某文件系统采用单级索引文件结构,假定文件索引表的每个表项占3个字节存放一个磁盘块的块号,磁盘块的大小为512B。试问:

该文件系统能支持的最大文件大小是多少字节?能管理的最大磁盘空间是多大?

由于索引表占用一个大小为512B的磁盘，所以该文件系统的索引表可以管理512/3=170个表项，而每一个表项对应一个物理块，因此该文件系统可以支持的最大文件为：170*512B=87040B=85KB

能管理的最大磁盘空间：2^24*512B

)若采用3级索引,该文件系统能支持的最大文件大小是多少字节?

170*170*170*512B=2456500KB=2398.93MB

进程和线程进⾏⽐较。

（1）在调度上：传统操作系统中，进程是拥有资源的基本单位，⼜是独⽴调度、分派的基本单位；⽽在引⼊线程的操作系统中，线程是调度和分派的基本单位，⽽进程是资源拥有的基本单位。（2)在并发性上：不仅进程之间可以并发执⾏，⽽且⼀个进程中的多个线程之间亦可并发执⾏。例如，⽂件服务进程的多个服务线程。（3)在拥有资源上：进程是拥有资源的基本单位，线程不拥有系统资源(只有⼀点必不可少的资源)，⼀个进程的代码段、数据段、系统资源等，可供该进程中的所有线程共享。（4)在系统开销上：进程的创建、撤销、切换，操作系统所付出的开销远⾼于对线程的类似操作的开销

虚拟设备概念及 SPOOLing 技术。

虚拟设备概念：通过虚拟技术将⼀台独占设备虚拟成多台逻辑设备，供多个⽤户进程同时使⽤，通常把这种经过虚拟的设备称为虚拟设备

SPOOLing 技术特点

（1）提⾼了 I/O 的速度（2）将独占设备改为共享设备（3）实现了虚拟设备的功能

I/O 控制⽅式及应⽤场合。

（1）程序 I/O ⽅式：早期的计算机系统（2）中断驱动 I/O 控制⽅式：引⼊中断机制的现代计算机系统，使⽤于字符设备（3）直接存储访问ＤＭＡI/O 控制⽅式：引⼊了ＤＭＡ控制器的现代计算机系统，适⽤于块设备。（４）I/O 通道控制⽅式：引⼊了 I/O 通道的现代⼤中型计算机系统，进⼀步减少ＣＰＵ的⼲预

⻚⾯置换算法

（1）最佳置换算法：往后看哪⼀个最晚被访问是哪⼀个就被淘汰（2）先进先出置换算法：顾名思义就是哪⼀个先被访问过就淘汰哪⼀个（３）最近最久未使⽤置换算法：叫做最近最久未使⽤置换⽅法，其顾名思义是往前看哪⼀个最靠前被访问就淘汰哪⼀个

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