操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)題集及答案

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三、簡(jiǎn)答題

1.分頁存儲(chǔ)管理存在的局限性是什么?

規(guī)律地址空間：頁是物理單位，共享困難、不便對(duì)代碼進(jìn)行分類管理，不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接。

2.多道程序系統(tǒng)為什么能提高CPU的利用率？利用了原來CPU空閑等待時(shí)間

3.文件的規(guī)律結(jié)構(gòu)有哪些？

一種是無結(jié)構(gòu)的流式文件，是指對(duì)文件內(nèi)信息不再劃分單位，它是依次的一串字符流構(gòu)成的文件；一種是有結(jié)構(gòu)的記錄式文件,是用戶把文件內(nèi)的信息按規(guī)律上獨(dú)立的含義劃分信息單位，每個(gè)單位稱為一個(gè)規(guī)律記錄（簡(jiǎn)稱記錄）。所有記錄尋常都是描述一個(gè)實(shí)體集的，有著一致或不同數(shù)目的數(shù)據(jù)項(xiàng)，記錄的長度可分為定長和不定長記錄兩類。

4.什么是設(shè)備獨(dú)立性？

應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。設(shè)備獨(dú)立性又稱為數(shù)據(jù)無關(guān)性。它指的是應(yīng)用程序在使用設(shè)備進(jìn)行I/O時(shí)，使用的是規(guī)律設(shè)備，而系統(tǒng)在實(shí)際執(zhí)行時(shí)使用的是物理設(shè)備，由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)規(guī)律設(shè)備與物理設(shè)備的映射。

5.為什么要引入線程，解釋一下線程與進(jìn)程之間的相互關(guān)系。

由于雖然進(jìn)程可以提高CPU的利用率，但是進(jìn)程之間的切換是十分花費(fèi)資源和時(shí)間的,為了能更進(jìn)一步的提高操作系統(tǒng)的并發(fā)進(jìn),引進(jìn)了線程.這樣,進(jìn)程是分派資源的基本單位,而線程則是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位.一個(gè)進(jìn)程內(nèi)部的線程可以共享該進(jìn)程的所分派到的資源.線程的創(chuàng)立與撤消,線程之間的切換所占用的資源比進(jìn)程要少好多.總的來說就是為了更進(jìn)一步提高系統(tǒng)的并發(fā)性,提高CPU的利用率.線程是進(jìn)程的基礎(chǔ)，進(jìn)程包含多個(gè)線程，是線程的載體。

6.死鎖的必要條件是什么？

死鎖：當(dāng)某進(jìn)程提出資源申請(qǐng)后，使得系統(tǒng)中一些進(jìn)程處于無休止的阻塞狀態(tài)，在無外力作用下，永遠(yuǎn)不能再繼續(xù)前進(jìn)。產(chǎn)生死鎖的必要條件：互斥條件：某段時(shí)間內(nèi)某資源只能由一個(gè)進(jìn)程使用。不剝奪條件：資源在未使用完前，不能被剝奪，由使用進(jìn)程釋放。部分分派（請(qǐng)求和保持）：進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已分派給它的資源保持不放。環(huán)路條件：發(fā)生死鎖時(shí)，有向圖必構(gòu)成一環(huán)路。

7.什么是虛擬內(nèi)存？

虛擬內(nèi)存是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存管理的一種技術(shù)。它使得應(yīng)用程序認(rèn)為它擁有連續(xù)的可用的內(nèi)存（一個(gè)連續(xù)完整的地址空間），而實(shí)際上，它尋常是被分隔成多個(gè)物理內(nèi)存碎片，還有部分暫時(shí)存儲(chǔ)在外部磁盤存儲(chǔ)器上，在需要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

8.假脫機(jī)技術(shù)是什么？

通過共享設(shè)備來模擬獨(dú)享設(shè)備所采用的操作是假脫機(jī)操作，即在聯(lián)機(jī)狀況下外部設(shè)備設(shè)備同時(shí)操作。所使用的假脫機(jī)技術(shù)稱之為假脫機(jī)技術(shù)。

9.為銀行取款機(jī)系統(tǒng)配備的操作系統(tǒng)應(yīng)歸類于什么類型的操作系統(tǒng)？

10.多道程序設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？

解：多道程序設(shè)計(jì)是指在主存中同時(shí)存放多道用戶作業(yè)，使它們都處于執(zhí)行的開始點(diǎn)和終止點(diǎn)之間，這些程序共享計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源。多道程序設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)有：(1)提高CPU的利用率。在多道程序環(huán)境下，多個(gè)程序共享計(jì)算機(jī)資源，當(dāng)某個(gè)程序等待I/O操作時(shí)，CPU可以執(zhí)行其他程序，大大提高了CPU的利用率。(2)提高設(shè)備的利用率。在多道程序環(huán)境下，多個(gè)程序共享系統(tǒng)的設(shè)備，大大提高系統(tǒng)設(shè)備的利用率。(3)提高系統(tǒng)的吞吐量。在多道程序環(huán)境下，減少了程序的等待時(shí)間，提高了系統(tǒng)的吞吐量。

11.請(qǐng)為的下面應(yīng)用環(huán)境的計(jì)算機(jī)選擇適合的操作系統(tǒng)。

(1）飛機(jī)的導(dǎo)航（2）辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)（3）航空訂票系統(tǒng)（4）繁雜的科學(xué)計(jì)算（5）圖書檢索系統(tǒng)

12.什么是并發(fā)、并行？

并發(fā)和并行是即相像又有區(qū)別的兩個(gè)概念，并行是指兩個(gè)或者多個(gè)事

件在同一時(shí)刻發(fā)生；而并發(fā)是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時(shí)間內(nèi)宏觀上有多個(gè)程序在同時(shí)運(yùn)行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一時(shí)刻卻僅能有一道程序執(zhí)行，故微觀上這些程序只能是分時(shí)地交替執(zhí)行。倘若在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有多個(gè)處理機(jī)，則這些可以并發(fā)執(zhí)行的程序便可被分派到多個(gè)處理機(jī)上，實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行，即利用每個(gè)處理機(jī)來處理一個(gè)可并發(fā)執(zhí)行的程序，這樣，多個(gè)程序便可以同時(shí)執(zhí)行

13．什么是臨界區(qū)？

一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源稱為臨界資源，在進(jìn)程中對(duì)于臨界資源訪問的程序段稱為臨界區(qū)。

14.引入緩沖的目的是什么？

答：（1）緩和外部設(shè)備和CPU的速度差異；（2）減少CPU被中斷的

次數(shù)；（3）實(shí)現(xiàn)CPU和設(shè)備、設(shè)備和設(shè)備之間的并行操作。

15.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主要任務(wù)是什么？

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是請(qǐng)求I/O的進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的一個(gè)通信程序，主要功能有：

①將用戶的要求轉(zhuǎn)換為具體要求。

②檢查用戶的合法性，了解設(shè)備狀態(tài)，根據(jù)要求傳遞參數(shù)，設(shè)置設(shè)備的工作方式。

③向設(shè)備控制器發(fā)I/O命令啟動(dòng)設(shè)備，完成具體的I/O操作。

④及時(shí)響應(yīng)外設(shè)的中斷請(qǐng)求，根據(jù)中斷類型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序。

⑤具有通道的控制系統(tǒng)，還要構(gòu)造通道程序。

四、綜合題

1.信號(hào)量的PV操作解決進(jìn)程的同步問題。2.銀行家算法判斷系統(tǒng)狀態(tài)是否安全。

3.分頁系統(tǒng)中規(guī)律地址和物理地址的轉(zhuǎn)換。

4.頁面置換算法，主要把握先進(jìn)先出、LRU、最正確置換。

5.磁盤調(diào)度算法，包括FCFS、短尋道優(yōu)先、電梯算法、LOOK算法等。6.進(jìn)程調(diào)度算法，包括FCFS、短任務(wù)優(yōu)先、最短剩余時(shí)間優(yōu)先、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)等。

綜合題案例：

1.考慮以下進(jìn)程集，進(jìn)程占用的CPU區(qū)間長度以毫秒來計(jì)算：

進(jìn)程區(qū)間時(shí)間優(yōu)先級(jí)P1103P211P323P414P552

假設(shè)在時(shí)刻0以進(jìn)程P1，P2，P3，P4，P5的順序到達(dá)。

a.畫出4個(gè)Gantt圖分別演示用FCFS、SJF、非搶占優(yōu)先級(jí)（數(shù)字小代表優(yōu)先級(jí)高）和RR（時(shí)間片＝1）算法調(diào)度時(shí)進(jìn)程的執(zhí)行過程。b.在a里每個(gè)進(jìn)程在每種調(diào)度算法下的周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？c.在a里每個(gè)進(jìn)程在每種調(diào)度算法下的等待時(shí)間是多少？d.在a里哪一種調(diào)度算法的平均等待時(shí)間對(duì)所有進(jìn)程而言最??？答：a.甘特圖（看教材138頁）FCFS:P1P2P3P4P501011131419SJF:P2P4P3P4P50124919

非搶占優(yōu)先級(jí):P2P5P1P3P4016161719RR:P1P2P3P4P5P1P3P5P1P5P1P5P1P5P1P1P1P1P1019

b.周轉(zhuǎn)時(shí)間P1P2P3P4P5c.等待時(shí)間P1P2P3P4P5d.SJF

2.考慮一個(gè)運(yùn)行十個(gè)I/O限制任務(wù)和一個(gè)CPU限制任務(wù)的系統(tǒng)。假設(shè)，I/O限制任務(wù)一次分派給一個(gè)I/O操作1毫秒的CPU計(jì)算，但每個(gè)I/O操作的完成需要10毫秒。同時(shí)，假設(shè)間接的上下文切換要0.1毫秒，所有的進(jìn)程都是長進(jìn)程。對(duì)一個(gè)RR調(diào)度來說，以下狀況時(shí)CPU的利用率是多少：a.時(shí)間片是1毫秒

FCFS010111314RR91539SJF90214非搶占優(yōu)先級(jí)6016182FCFS1011131419RR1927414SJF191429非搶占優(yōu)先級(jí)16118196b.時(shí)間片是10毫秒

答：a.時(shí)間片是1毫秒：不管是哪個(gè)進(jìn)程被調(diào)度，這個(gè)調(diào)度都會(huì)為每一次的上下文切換花費(fèi)一個(gè)0.1毫秒的上下文切換。CPU的利用率是1/1.1*100=92%。b.時(shí)間片是10毫秒：這I/O限制任務(wù)會(huì)在使用完1毫秒時(shí)間片后進(jìn)行一次上下文切換。這個(gè)時(shí)間片要求在所有的進(jìn)程間都走一遍，因此，10*1.1+10.1(由于每個(gè)I/O限定任務(wù)執(zhí)行為1毫秒，然后承受上下文切換的任務(wù)，而CPU限制任務(wù)的執(zhí)行10毫秒在承受一個(gè)上下文切換之前)。因此，CPU的利用率是20/21.1*100=94%。

3.考慮下面的一個(gè)系統(tǒng)在某一時(shí)刻的狀態(tài)：

AllocationMaxAvailableABCDABCDABCD

P0001200121520P110001750P213542356P306320652P400140656使用銀行家算法回復(fù)下面問題：a.Need矩陣的內(nèi)容是怎樣的？b.系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？

c.假使從進(jìn)程P1發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求（0420），這個(gè)請(qǐng)求能否被滿足？答：a.Need矩陣的內(nèi)容是

P0（0000）