操作系統(tǒng)試卷與答案2

1、北京科技大學(xué) 2011-2012學(xué)年 第 2 學(xué)期一、名詞解釋?zhuān)啃☆}3分，共15分）。1作業(yè):在一次應(yīng)用業(yè)務(wù)處理中,從輸入開(kāi)始到輸出結(jié)束,用戶(hù)要求計(jì)算機(jī)所做的有關(guān)該次業(yè)務(wù)處理的全部工作稱(chēng)為一個(gè)作業(yè).2軟中斷：通信進(jìn)程之間用來(lái)模擬硬中斷的一種信號(hào)通信方式，接受進(jìn)程在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)自動(dòng)進(jìn)行中斷處理或完成軟中斷信號(hào)對(duì)應(yīng)的功能。3文件：具有文件名，而且在邏輯上具有完整意義的信息項(xiàng)的有序序列。信息項(xiàng)是構(gòu)成文件內(nèi)容的基本單位。所有的信息項(xiàng)可能等長(zhǎng)，也可能不等長(zhǎng)。各信息項(xiàng)具有順序關(guān)系。4進(jìn)程同步:異步環(huán)境下的一組并發(fā)進(jìn)程,因直接制約而相互發(fā)送消息達(dá)到相互合作、相互等待、協(xié)調(diào)推進(jìn)時(shí)序和速度的執(zhí)行過(guò)程。5實(shí)時(shí)調(diào)度

2、：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程或任務(wù)調(diào)度的方法與策略，其要求和特點(diǎn)是：及時(shí)、可靠、可控、容錯(cuò)二、判斷下列表述是否正確（每小題2分，共10分）。1進(jìn)程調(diào)度與線(xiàn)程調(diào)度沒(méi)有區(qū)別。（錯(cuò)） 2地址重定位對(duì)于單用戶(hù)系統(tǒng)是必要的。（對(duì)）3中斷處理完后一律回到中斷前的進(jìn)程里執(zhí)行。（錯(cuò)）4Spooling系統(tǒng)的目的之一是提高設(shè)備利用率。（對(duì)）5分布式操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是同一類(lèi)操作系統(tǒng)。（錯(cuò)）三、簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題（25分）。操作系統(tǒng)的2個(gè)主要作用是什么? （9分） 管理系統(tǒng)中的各種資源：多個(gè)用戶(hù)使用一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即系統(tǒng)中有多個(gè)程序在執(zhí)行。這些程序在執(zhí)行的過(guò)程中要求使用系統(tǒng)中的各種資源，多個(gè)程序的資源需求在時(shí)

3、間和順序上等會(huì)經(jīng)常發(fā)生沖突，這些沖突會(huì)造成使用混亂甚至可能損壞設(shè)備。要防止這種沖突就需要有一個(gè)資源仲裁者，由它負(fù)責(zé)資源在各個(gè)程序之間的調(diào)度，保證系統(tǒng)中的各種資源得以有效的利用。這個(gè)仲裁者就是操作系統(tǒng)。 為用戶(hù)提供良好的界面：早期的計(jì)算機(jī)是沒(méi)有操作系統(tǒng)的，靠的是一步一步的手工輔助來(lái)完成計(jì)算機(jī)行為的環(huán)節(jié)過(guò)渡。有了操作系統(tǒng)后，一切行為環(huán)節(jié)的過(guò)渡都由它來(lái)自動(dòng)處理。它提供的種用戶(hù)界面是：交互終端命令（行命令或可視化點(diǎn)擊）；作業(yè)控制語(yǔ)言（運(yùn)行作業(yè)說(shuō)明書(shū)，批處理文件；系統(tǒng)調(diào)用命令（通過(guò)debug,asm,c,basic等語(yǔ)言系統(tǒng)來(lái)調(diào)用系統(tǒng)提供的進(jìn)程命令、進(jìn)程通信命令、文件/目錄命令、資源分配/回收命令）。程

4、序并發(fā)性指的是什么？與并行性有何區(qū)別？（8分） 所謂程序并發(fā)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中同時(shí)存在多個(gè)程序，宏觀(guān)上看來(lái)，這些程序是同時(shí)向前推進(jìn)的。程序的并發(fā)性體現(xiàn)在兩方面：）用戶(hù)程序與用戶(hù)程序之間并發(fā)執(zhí)行；）用戶(hù)程序與操作系統(tǒng)程序之間并發(fā)執(zhí)行。并發(fā)與并行是兩個(gè)不同的概念。程序并行執(zhí)行要求微觀(guān)上的同時(shí)，即在絕對(duì)的同一時(shí)刻有多個(gè)程序同時(shí)向前推進(jìn)，這要求機(jī)內(nèi)有多個(gè)CPU，每個(gè)CPU上有一個(gè)進(jìn)程（程序），我們說(shuō)，這若干個(gè)CPU上的進(jìn)程（程序）是并行的。定時(shí)裝置提供哪幾種時(shí)鐘？其作用為何？（8分）為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理和維護(hù)，硬件必須提供定時(shí)裝置，即時(shí)鐘。硬件時(shí)鐘分為絕對(duì)時(shí)鐘和間隔時(shí)鐘。絕對(duì)時(shí)鐘：它是計(jì)算機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘

5、，其時(shí)間表示形式與日常用的電子表相似，即為：年、月、日、時(shí)、分、秒。它的值存于硬件寄存器中，開(kāi)機(jī)時(shí)由電源供電計(jì)時(shí)，關(guān)機(jī)時(shí)由機(jī)內(nèi)電池供電計(jì)時(shí)。它的初值可由程序設(shè)定，以后可以修改，也可編程去讀取它的值。絕對(duì)時(shí)鐘是必須的，但它不產(chǎn)生中斷信號(hào)。間隔時(shí)鐘：也稱(chēng)作鬧鐘。它每隔固定的時(shí)間間隔，如10ms，發(fā)生一次時(shí)鐘中斷。時(shí)鐘中斷發(fā)生后，操作系統(tǒng)獲得控制權(quán)，以便運(yùn)行系統(tǒng)管理和維護(hù)程序。四、I/O數(shù)據(jù)傳送控制方式有哪幾種？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。（10分）。數(shù)據(jù)傳輸控制有4種方式：程序查詢(xún)，中斷，內(nèi)存直接存?。―MA）和通道方式。（4分）程序查詢(xún)需占用CPU 很多時(shí)間；中斷則能將處理機(jī)解放出來(lái)，但對(duì)于字符式設(shè)備，

6、其中斷頻率太高，也會(huì)耗費(fèi)處理機(jī)較多時(shí)間。DMA方式可達(dá)到大塊數(shù)據(jù)傳輸要求，只在一整塊傳完后中斷，但每傳完一塊后，需要處理機(jī)干預(yù)。通道是一個(gè)專(zhuān)用的傳輸處理機(jī)，有自己的處理指令，而且可以控制多個(gè)傳輸設(shè)備，是靈活而功能強(qiáng)大的傳輸方式。后3種均需要借助中斷技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。（6分）五、已知某進(jìn)程空間的虛擬地址為段號(hào)|頁(yè)號(hào)|頁(yè)內(nèi)地址=22|15|568，頁(yè)長(zhǎng)為1024字節(jié)，頁(yè)號(hào)從0編碼，計(jì)算出其物理地址（8分）。段號(hào)頁(yè)號(hào)頁(yè)架號(hào)（物理塊號(hào)）302161522568221562 其物理地址=62*1024+568=64056當(dāng)時(shí)的快表內(nèi)容如下：六、闡述文件的物理組織的若干方法及其特點(diǎn)（12） 主要的物理結(jié)構(gòu)：順序

7、結(jié)構(gòu)、鏈表結(jié)構(gòu)、索引結(jié)構(gòu)、hash結(jié)構(gòu)、倒排結(jié)構(gòu)等。順序結(jié)構(gòu)：又稱(chēng)連續(xù)結(jié)構(gòu)。一個(gè)文件占有若干個(gè)連續(xù)的物理塊，其首塊號(hào)及塊數(shù)記錄于文件控制塊FCB中。特點(diǎn)是：訪(fǎng)問(wèn)速度快，文件增長(zhǎng)困難。鏈表結(jié)構(gòu)：又稱(chēng)串聯(lián)結(jié)構(gòu)。一個(gè)文件占有若干個(gè)不連續(xù)的物理塊，各塊之間用指針相連。其首塊號(hào)記錄于該文件的控制塊FCB中。特點(diǎn)是：文件長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)變化容易，隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的速度慢，開(kāi)銷(xiāo)較大。索引結(jié)構(gòu)：一個(gè)文件占有若干個(gè)不連續(xù)的存儲(chǔ)塊，這些塊的塊號(hào)記錄在一個(gè)索引表中。索引表首塊號(hào)和塊數(shù)記錄在文件控制塊FCB中。特點(diǎn)是：訪(fǎng)問(wèn)速度快，長(zhǎng)度變化容易；存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)大，索引塊（表）內(nèi)外存均要占用?？梢圆捎枚嗉?jí)索引。hash結(jié)構(gòu)：又稱(chēng)雜碎結(jié)構(gòu)或散列

8、結(jié)構(gòu)。一個(gè)文件的邏輯記錄（不是塊）通過(guò)散列函數(shù)影射到不連續(xù)的物理外存中。以某個(gè)鍵值（域值）散列的結(jié)果若發(fā)生沖突，則以順序探察法解決。記錄中要增加沖突計(jì)數(shù)和空閑標(biāo)志2個(gè)域。特點(diǎn)是：只適用于定長(zhǎng)記錄和按鍵隨機(jī)查找的訪(fǎng)問(wèn)方式，如構(gòu)造文件目錄：一個(gè)記錄的內(nèi)容就是一個(gè)目錄項(xiàng)。倒排結(jié)構(gòu)：以鍵值和記錄地址構(gòu)成的索引結(jié)構(gòu)稱(chēng)為倒排結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)是：查找速度快；系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)大。七、論互斥機(jī)制與有限和無(wú)限資源管理(20分)互斥機(jī)制是實(shí)現(xiàn)互斥的工具，實(shí)現(xiàn)互斥就是防止資源的破壞。互斥機(jī)制的描述：信號(hào)燈變量與P-V操作（Dijkstra 68年發(fā)明）。 等待WAIT：使資源命令的進(jìn)程進(jìn)入等待；發(fā)信號(hào)SIGNAL：使等待隊(duì)列的進(jìn)程

9、解脫一個(gè)。信號(hào)燈變量是一個(gè)整數(shù)，為正時(shí)可用作資源數(shù)，為0時(shí)表示資源剛好占用完，為負(fù)時(shí)為等待資源的進(jìn)程個(gè)數(shù)。 P操作：P（S），其中S為某種資源的信號(hào)燈變量， S.count=S.count-1 IF S.count0 THEN WAIT（S.queue）/即資源命令進(jìn)程進(jìn)入該種資源的等待隊(duì)列。 V操作：V（S），其中S為信號(hào)燈變量， S.count=S.count+1 IF S.count=0 THEN SIGNAL（S.queue）/即等待隊(duì)列中的資源命令進(jìn)程解脫一個(gè)。注意：P，V操作均為原語(yǔ)操作，否則可能出錯(cuò)；等待隊(duì)列分為動(dòng)態(tài)等待和排隊(duì)等待；P，V操作不僅可以解決互斥，也可用來(lái)實(shí)現(xiàn)同步（協(xié)

10、同）。無(wú)限資源管理于是，對(duì)于無(wú)限資源的互斥使用的程序描述為： 常規(guī)指令序列； P（S）；/若無(wú)資源時(shí)等待于此。 互斥指令序列； V（S）； 常規(guī)指令序列； 有限資源管理“生產(chǎn)者/消費(fèi)者”問(wèn)題是一個(gè)典型的有限資源管理問(wèn)題。該問(wèn)題的描述是這樣的：設(shè)有一個(gè)生產(chǎn)者，他生產(chǎn)物品并放入箱子中；又設(shè)有一個(gè)消費(fèi)者，他從箱子中取出物品并消費(fèi)掉。其中箱子的容量是N，即可放N件物品，生產(chǎn)者和消費(fèi)者的活動(dòng)可分別描述如下：生產(chǎn)者進(jìn)程P1： 消費(fèi)者進(jìn)程P2： 生產(chǎn)一件物品； 箱子中取出一件物品； 物品放入箱子中； 消耗這件物品； 重復(fù)前面兩項(xiàng)工作。 重復(fù)前面兩項(xiàng)工作。進(jìn)程P1和P2在并發(fā)執(zhí)行時(shí)對(duì)有限資源箱子會(huì)發(fā)生資源破壞，為此要實(shí)現(xiàn)互斥。設(shè)兩個(gè)信號(hào)燈變量S1，S2，且S1初值取N，S2初值取0，則S1正好表示箱子里的空格數(shù)，S2表示箱子里的物品數(shù)。將一件物品放入箱子中相當(dāng)于執(zhí)行一次占用空格資源命令和釋放一次物品資源命令；由箱子中取出一件物品相當(dāng)于執(zhí)行