2023春季操作系統(tǒng)（參考答案） A卷

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班級(jí)姓名學(xué)號(hào)成績(jī)

一、單項(xiàng)選擇題(本大題共15小題，每題1分，共15分)

在每題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其代碼填寫在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多項(xiàng)選擇或未選均無分。

1．在設(shè)計(jì)分時(shí)操作系統(tǒng)時(shí)，首先保證的特性是(B)

A．CPU利用率高B．具有交互性C．系統(tǒng)吞吐量大D．響應(yīng)具有實(shí)時(shí)性

2.中斷裝置總是在處理器(C)檢查有無中斷事件發(fā)生。A.取出一條指令后

B.執(zhí)行一條指令時(shí)C.執(zhí)行完一條指令后

D.修改指令地址時(shí)

3．在一單處理機(jī)中，若有3個(gè)用戶進(jìn)程，在非管態(tài)的某一時(shí)刻，處于阻塞狀態(tài)的用戶進(jìn)程最多有(B)個(gè)。A．1B．2C．3

D．0

4.就一個(gè)進(jìn)程的生命周期來說，該不可能發(fā)生的狀態(tài)變遷是(D)A.就緒變執(zhí)行B.執(zhí)行變阻塞C.執(zhí)行變就緒D.就緒變阻塞5．同一進(jìn)程中產(chǎn)生的多個(gè)線程，它們不共享進(jìn)程中的是（D）A.進(jìn)程的代碼B.進(jìn)程的數(shù)據(jù)C.進(jìn)程開啟的文件D.寄放器保存區(qū)

6.某進(jìn)程要對(duì)信號(hào)量S調(diào)用P操作，假使調(diào)用前S的值為(B)時(shí)，則該進(jìn)程在調(diào)用P操作后必定可以繼續(xù)執(zhí)行。A.>=0B.>0C.T__，則進(jìn)程不需要等待I/O。27.虛擬存儲(chǔ)的調(diào)入策略有_請(qǐng)求調(diào)頁___和_預(yù)調(diào)頁__兩種。

28.有一資源可供n個(gè)進(jìn)程共享，但限制各進(jìn)程只能互訴使用它，假使采用PV操作來管理，則可能出現(xiàn)的信號(hào)量最大值為__1_____，而最小值為___-n+1____。

29.系統(tǒng)中有一組進(jìn)程，它們都要獨(dú)占地開啟的n個(gè)文件中的一些文件，然后才能進(jìn)行一項(xiàng)數(shù)據(jù)更新操作并關(guān)閉所有開啟的文件，這組文件的名字為f1、f2、...fn，那么，這組進(jìn)程按_文件名遞增__的順序開啟文件，防止文件使用上產(chǎn)生死鎖。

四、簡(jiǎn)答題（4題，共20分）

1.操作系統(tǒng)創(chuàng)立一個(gè)新進(jìn)程的主要步驟是什么？

主要步驟包括：1分派一個(gè)空閑的PCB；2分派進(jìn)程的相關(guān)資源，并將相應(yīng)的信息填寫進(jìn)PCB內(nèi)3設(shè)置進(jìn)程的狀態(tài)為就緒，并將PCB插入到適當(dāng)?shù)木途w隊(duì)列中。2.用信號(hào)量和PV操作解決進(jìn)程互斥的一般方案如何？主要步驟包括：

1根據(jù)共享數(shù)據(jù)使用的原則，識(shí)別相關(guān)進(jìn)程的程序代碼中的臨界區(qū)CS；2設(shè)立一個(gè)信號(hào)量mutex，初始化值為1；

3對(duì)各進(jìn)程的程序，每個(gè)相關(guān)的CS前后分別設(shè)置P(mutex)操作和V(mutex)操作。

3.頁錯(cuò)誤中斷處理的主要工作過程如何？主要步驟包括：

1根據(jù)斷點(diǎn)地址確定所缺的頁。

2假使調(diào)入的頁沒有空閑的頁楨，則按頁替換算法選擇替換的頁楨，配置I/O請(qǐng)求，將替換的頁楨內(nèi)容寫回外存。

3配置I/O請(qǐng)求，從外存讀入所缺的頁。

4當(dāng)前進(jìn)程阻塞，安排另一個(gè)就緒進(jìn)程運(yùn)行。

5外存讀入所缺的頁后，修改缺頁進(jìn)程的頁表等有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)程變?yōu)榫途w。

4.駐留集與工作集有什么區(qū)別和聯(lián)系？

駐留集是進(jìn)程當(dāng)前分派到物理頁框中的所有頁構(gòu)成的集合，它受操作系統(tǒng)的頁分派策略和內(nèi)存可用狀態(tài)的影響。

工作集是研究進(jìn)程執(zhí)行過程中訪問頁的規(guī)律的理論模型中的一個(gè)概念，是指進(jìn)程在其過去的t個(gè)虛擬執(zhí)行時(shí)間中訪問的頁的集合。程序局部性表現(xiàn)為在t>t0后，進(jìn)程的工作集有一段相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定。工作集與進(jìn)程的由程序規(guī)律和輸入條件決定，與操作系統(tǒng)的分派策略和內(nèi)存狀態(tài)無關(guān)。

在虛擬分頁管理中，工作集的變化規(guī)律客觀上影響駐留集，為了提高內(nèi)存管理效率，理想的頁替換算法是總能選擇不屬于工作集的頁替換出去，實(shí)際操作系統(tǒng)中，可以通過缺頁率來調(diào)整進(jìn)程的內(nèi)存分派配額量。

5.文件開啟過程主要工作是什么？五、應(yīng)用分析題（選做4題，共40分）

1．（10分）k讀者-寫者問題：有一個(gè)文件F被多個(gè)進(jìn)程讀取或修改，其中一批進(jìn)程只讀取F，另一些進(jìn)程只修改F。為了保證系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，規(guī)定最多只能有k個(gè)進(jìn)程同時(shí)操作F。（1）試用信號(hào)量及P、V操作實(shí)現(xiàn)讀者與寫者的同步。（2）用一個(gè)具體并發(fā)時(shí)序，說明你方案屬于讀者優(yōu)先、還是寫者優(yōu)先或是公允方案。有三種可能方案：讀者優(yōu)先寫者優(yōu)先公允方案

2．（10分）某請(qǐng)求分頁管理中，有一個(gè)進(jìn)程的頁訪問序列如下：

1,2,3,4,5,2,3,2,3,4,5,6,7,8,5,6,7,8,9,4設(shè)該進(jìn)程可以使用4個(gè)頁框。

（1）依照CLOCK算法進(jìn)行頁替換，給出頁框內(nèi)容變化過程，標(biāo)出頁框中存放的頁號(hào)和引用標(biāo)志

（2）計(jì)算該進(jìn)程的缺頁次數(shù)和缺頁率。

調(diào)頁及替換過程：表中第一行是頁訪問序列，最終一行是缺頁狀況，中間行是4個(gè)頁柩的內(nèi)容，數(shù)字是相應(yīng)的頁號(hào)，+表示有引用、*或加樞是時(shí)鐘算法指針位置。

1*2345235+2+3+4-25+2+3+4-35+2+3+4-45+2+3+4+-55+65758555+65+6+7+8+75+6+7+8+8941+1+1+1+5+5+22+34X34-5+9+9+6+67+78+8X2+2+2+*3+3+*4+2+6+6+6+6+3+4+37+7+7+448+8+X4+78X

缺頁4次，缺頁率4/20=20%

3．（10分）在某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一設(shè)備D和進(jìn)程P進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，P從D輸入一批數(shù)據(jù)并處理。設(shè)備D用30個(gè)單位時(shí)間（含放進(jìn)緩沖區(qū)的時(shí)間）產(chǎn)生一個(gè)單元的數(shù)據(jù)data，進(jìn)程用15個(gè)單位時(shí)間（含取緩沖區(qū)的時(shí)間）取出并處理一個(gè)單元的數(shù)據(jù)data，如此循環(huán)，完成10個(gè)數(shù)據(jù)的輸入和處理,。忽略系統(tǒng)切換的時(shí)間。

(1).假使不采用緩沖，那么進(jìn)程最快處理完這批數(shù)據(jù)的總時(shí)間是多少？（30+15）*10=450

(2).假使采用雙緩沖，每個(gè)緩沖區(qū)可放一個(gè)單元的數(shù)據(jù)，進(jìn)程最快處理完這批數(shù)據(jù)的總時(shí)間又是多少？

30*10+15=315

D:[30][30][30][30][30][30][30][30][30][30]P:[15][15][15][15][15][15][15][15][15][15]進(jìn)程計(jì)算劃線部分與設(shè)備操作重疊

4.（10分）根據(jù)某UNIX系統(tǒng)的文件目錄描述的部分?jǐn)?shù)據(jù)塊內(nèi)容，回復(fù)問題：。。。RTTRRT。。。TTYTGUy14351551。。。18y2。。。GFF21y3235。。。BACBRT48y46296394x13556。。。WES2x238。。。DFGDHJDTF5x3232145。。。CDCCRTCTT00235WEQ18WGF48WGH78CWQ4數(shù)據(jù)塊773#數(shù)據(jù)塊873#數(shù)據(jù)塊973#數(shù)據(jù)塊573#WWQ182WWS382GHH215

WDG482BEQBTT649659數(shù)據(jù)塊273#數(shù)據(jù)塊473#數(shù)據(jù)塊373#數(shù)據(jù)塊173#

(1)畫出目錄樹中可以確定的部分；/--CDC||-WEQ|||-WWQ|||-WWS|||-WDG||||-WES||-WGF||-WGH||-CRT|-CWQ||-RTT

|||-TTY（TTY和TGU這兩個(gè)子目錄放在RRT下也可以）|||-TGU||-RRT||-CTT||-DFG||-DHJ|||-GFF|||-GHH||||-DTF|

(2)推出i_node#0，#2，#3，#4，#5中的索引表的首項(xiàng)數(shù)值（即首塊塊號(hào)）；573,873,?,773,973

(3)推出數(shù)據(jù)塊中x1,x2,x3,y1,y2,y3,y4的值（即i_node號(hào)）。x1=0x2=0x3=0y1=35/56y2=2

y3=5y4=2

5.（10分）某操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)類UNIX的文件系統(tǒng)，其文件系統(tǒng)也采用索引結(jié)點(diǎn)存貯文件的控制信息，但其索引結(jié)點(diǎn)只有10個(gè)磁盤塊地址域，其中前8個(gè)地址指向文件的最初8個(gè)數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)塊大小為1KB），第9個(gè)是一級(jí)索引指針，而第10個(gè)是二級(jí)索引指針。一個(gè)索引塊可存貯256個(gè)磁盤塊號(hào)。請(qǐng)計(jì)算這個(gè)操作系統(tǒng)中文件的最大字節(jié)數(shù)。假使有一個(gè)文件大小為456KB，請(qǐng)畫出其索引結(jié)點(diǎn)中磁盤地址域和各級(jí)索引塊中已存磁盤地址的狀況。（10分）

(1)文件的最大字節(jié)數(shù):8k+256K+256X256K(2)如下圖示索引結(jié)點(diǎn)中的其它控制信息已用已用已用已用已用已用已用已用一級(jí)索引已用二級(jí)索引