2022年北京科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《操作系統(tǒng)》科目期末試卷B(有答案)

2022年北京科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《操作系統(tǒng)》科目期末試卷B〔有答案〕一、選擇題1、文件系統(tǒng)采用兩級(jí)索引分配方式。假設(shè)每個(gè)磁盤塊的大小為1KB.每個(gè)盤塊號(hào)占4B，則該系統(tǒng)中單個(gè)文件的最大長度是〔〕A.64MBB.128MBC.32MBD.都不對2、以下關(guān)于翻開文件open〔〕操作和關(guān)閉文件close〔〕操作的表達(dá)，只有〔〕是錯(cuò)誤的。A.close〔〕操作告訴系統(tǒng)，不再需要指定的文件了，可以丟棄它B.open〔〕操作告訴系統(tǒng)，開始使用指定的文件C.文件必須先翻開，后使用D.目錄求必須先翻開，后使用3、關(guān)于臨界問題的一個(gè)算法〔假設(shè)只有進(jìn)程P0和P1，能會(huì)進(jìn)入臨界區(qū)〕如下〔i為0或1代表進(jìn)程P0或者P1〕：Repeatretry：if〔turn！=-1〕turn=i；if〔turn！=i〕gotoretry；turn=-1；臨界區(qū)：turn=0；其他區(qū)域；untilfalse；該算法〔〕。A.不能保持進(jìn)程互斥進(jìn)入臨界區(qū)，且會(huì)出現(xiàn)“饑餓〞B.不能保持進(jìn)程互斥進(jìn)入臨界區(qū)，但不會(huì)出現(xiàn)“饑餓〞C.保證進(jìn)程互斥進(jìn)入臨界區(qū)，但會(huì)出現(xiàn)“饑餓〞D.保證進(jìn)程互斥進(jìn)入臨界區(qū)，不會(huì)出現(xiàn)“饑餓〞4、對進(jìn)程的管理和控制使用〔〕。A.指令B.原語C.信號(hào)量D.信箱通信5、假設(shè)系統(tǒng)中有n個(gè)進(jìn)程，則在阻塞隊(duì)列中進(jìn)程的個(gè)數(shù)最多為〔〕？Α.nB.n-1C.n-2D.16、目標(biāo)程序?qū)?yīng)的地址空間是〔〕A.名空間B.邏輯地址空間C.存儲(chǔ)空間D.物理地址空間7、下面有關(guān)外層頁表的表達(dá)中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕。A.反映在磁盤上頁面存放的物理位置B.外層頁表是指頁表的頁表C.為不連續(xù)〔離散〕分配的頁表再建立一個(gè)頁表D.假設(shè)有了外層頁表，則需要一個(gè)外層頁表存放器就能實(shí)現(xiàn)地址變換8、以下選項(xiàng)中，不是操作系統(tǒng)關(guān)心的主要問題的是〔〕。A.管理計(jì)算機(jī)裸機(jī)B.設(shè)計(jì)、提供用戶程序與計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的接口C.管理計(jì)算機(jī)中的信息資源D.高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言的編譯9、〔〕不是操作系統(tǒng)的功能。A.CPU管理B.存儲(chǔ)管理C.網(wǎng)絡(luò)管理D.數(shù)據(jù)管理10、某計(jì)算機(jī)按字節(jié)編址，其動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理采用最正確適應(yīng)算法每次分配和回收內(nèi)存后都對空閑分區(qū)鏈重新排序。當(dāng)前空閑分區(qū)信息見表3-12?；厥掌鹗嫉刂窞?0K、大小為140KB的分區(qū)后，系統(tǒng)中空閑分區(qū)的數(shù)量、空閑分區(qū)鏈第一個(gè)分區(qū)的起始地址和大小分別是〔〕。A.3，20K，380KBB.3，500K，80KBC.4，20K，180KBD.4，500K，80KB11、下面設(shè)備中屬于共享設(shè)備的是〔〕。A.打印機(jī)B.磁帶機(jī)C.磁盤D.磁帶機(jī)和磁盤12、某文件占10個(gè)磁盤塊，現(xiàn)要把該文件磁盤塊逐個(gè)讀入主存緩沖區(qū)，并送用戶區(qū)進(jìn)行分析。假設(shè)一個(gè)緩沖區(qū)與一個(gè)磁盤塊人小相同，把一個(gè)磁盤塊讀入緩沖區(qū)的時(shí)間為100μs，將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)的時(shí)間是50μs.CPU對一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的時(shí)間為50us。在單緩沖區(qū)和雙緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)ド，讀入并分析完該文件的時(shí)間分別是〔〕。Α.1500μs，1000μsB.1550μs，1100μsC.1550μs，1550μsD.2000μs，2000μs二、填空題13、死鎖的形成，除了與資源的________有關(guān)外，也與并發(fā)進(jìn)程的________有關(guān)。14、當(dāng)一個(gè)進(jìn)程能被選中占用處理器時(shí)，就從__________態(tài)成為__________態(tài)。15、系統(tǒng)事先給每臺(tái)設(shè)備確定的編號(hào)稱設(shè)備的__________號(hào)，由用戶在使用設(shè)備時(shí)給出的編號(hào)稱設(shè)備的__________號(hào)。16、文件操作主要有__________、翻開文件、讀文件、寫文件、__________、刪除文件等幾種主要操作。17、通道程序是由__________組成的；啟動(dòng)通道工作前，必須把通道程序首地址存放到__________中。18、在分時(shí)兼批處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，為了獲得好的響應(yīng)時(shí)間，總是優(yōu)先調(diào)度__________19、一個(gè)程序獲得了一個(gè)__________和一個(gè)__________后，就說創(chuàng)立了一個(gè)進(jìn)程。20、設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)時(shí)特別要注意兩點(diǎn)，第一是__________，第二是__________三、判斷題21、選擇通道主要用于連接低速設(shè)備.〔〕22、進(jìn)程間的互斥是一種特殊的同步關(guān)系.〔〕23、參與死鎖的所有進(jìn)程都占有資源.〔〕24、流式文件是指無結(jié)構(gòu)的文件.〔〕25、由于現(xiàn)代操作系統(tǒng)提供了程序共享的功能，所以要求被共享的程序必須是可再入程序.〔〕26、優(yōu)先數(shù)是進(jìn)程調(diào)度的重要依據(jù)，一旦確定不能改變.〔〕27、所謂最近最少使用〔〕28、所有進(jìn)程都掛起時(shí)，系統(tǒng)陷入死鎖.〔〕29、特殊文件是指其用途由用戶特殊規(guī)定的文件.〔〕30、通過任何手段都無法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源之間的互換.〔〕四、名詞解釋題31、運(yùn)行態(tài)：正在cpu上執(zhí)行的進(jìn)程所處的狀態(tài)。在單cpu系統(tǒng)中，任何時(shí)候最多只能有一個(gè)進(jìn)程處于運(yùn)行狀態(tài)。32、搶占式調(diào)度：33、響應(yīng)時(shí)間：34、固定分區(qū)法：35、路徑：36、緩沖池：五、簡答題37、從資源管理的角度說明操作系統(tǒng)的主要功能？38、什么是死鎖？產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件是什么？39、什么是操作系統(tǒng)？40、處理機(jī)調(diào)度分為哪三級(jí)？各自的主要任務(wù)是什么？41、為什么說批處理多道系統(tǒng)能極大地提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作效率？六、綜合題42、什么是DMA方式？它與中斷方式的主要區(qū)別是什么？43、系統(tǒng)為32位實(shí)地址，采用48位虛擬地址，頁面大小4KB，頁表項(xiàng)人小為8B；每段最大為4GB。1〕假設(shè)系統(tǒng)使用純頁式存儲(chǔ)，則要采用多少級(jí)頁表，頁內(nèi)偏移多少位？2〕假設(shè)系統(tǒng)采用一級(jí)頁表，TLB命中率為98%，TLB訪問時(shí)間為10ns，內(nèi)存訪問時(shí)間為100ns，并假設(shè)當(dāng)TLB訪問失敗后才開始訪問內(nèi)存，問平均頁面訪問時(shí)間是多少？3〕如果是二級(jí)頁表，頁面平均訪問時(shí)間是多少？4〕上題中，如果要滿足訪問時(shí)間<120ns，那么命中率需要至少多少？5〕假設(shè)系統(tǒng)采用段頁式存儲(chǔ)，則每用戶最多可以有多少個(gè)段？段內(nèi)采用兒級(jí)頁表？44、某計(jì)算機(jī)主存按字節(jié)編址，邏輯地址和物理地址都是32位，頁表項(xiàng)大小為4字節(jié)。請答復(fù)以下問題。1〕假設(shè)使用一級(jí)頁表的分頁存儲(chǔ)管理方式，邏輯地址結(jié)構(gòu)為：2〕假設(shè)使用二級(jí)頁表的分頁存儲(chǔ)管理方式，邏輯地址結(jié)構(gòu)為：設(shè)邏輯地址為LA.請分別給出其對應(yīng)的頁日錄號(hào)和頁表索引的表達(dá)式。3〕采用1〕中的分頁存儲(chǔ)管理方式，一個(gè)代碼段起始邏輯地址為00008000H，其長度為8KB，被裝載到從物理地址00900000H開始的連續(xù)主存空間中。頁表從主存00200000H開始的物理地址處連續(xù)存放，如下圖〔地址大小自下向上遞增〕。請計(jì)算出該代碼段對，應(yīng)的兩個(gè)頁表項(xiàng)的物理地址、這兩個(gè)頁表項(xiàng)中的頁框號(hào)以及代碼頁面2的起始物理地址。45、設(shè)有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的進(jìn)程P1和P2。信號(hào)量S1和S2的初值均為0，試問P、P2并發(fā)執(zhí)行結(jié)束后，x、y、z的值各為多少？參考答案一、選擇題1、A2、A3、B4、B5、A6、B7、A8、D9、C10、B11、C12、B二、填空題13、【答案】分配策略〈或管理方法〉、執(zhí)行速度〔或調(diào)度策略〕14、【答案】就緒、運(yùn)行15、【答案】絕對、相對號(hào)16、【答案】建立文件、關(guān)閉文件17、【答案】通道命令〔或COW〕、通道地址字〔或CAW〕18、【答案】終端作業(yè)〔或前臺(tái)作業(yè)〕19、【答案】數(shù)據(jù)塊、進(jìn)程控制塊20、【答案】可靠性、平安三、判斷題21、【答案】：錯(cuò)22、【答案】：對23、【答案】：錯(cuò)24、【答案】：對25、【答案】：對26、【答案】：錯(cuò)27、【答案】：對28、【答案】：錯(cuò)29、【答案】：錯(cuò)30、【答案】：錯(cuò)四、名詞解釋題31、運(yùn)行態(tài)：正在cpu上執(zhí)行的進(jìn)程所處的狀態(tài)。在單cpu系統(tǒng)中，任何時(shí)候最多只能有一個(gè)進(jìn)程處于運(yùn)行狀態(tài)。32、搶占式調(diào)度：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程正在執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)基于某種策略強(qiáng)行將處理機(jī)從占有者進(jìn)程剝奪而分配給另一個(gè)進(jìn)程的調(diào)度。這種調(diào)度方式系統(tǒng)開銷大，但系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)請求。33、響應(yīng)時(shí)間：是分時(shí)系統(tǒng)的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，指從用戶輸入命令到系統(tǒng)對命令開始執(zhí)行和顯示所需要的時(shí)間。34、固定分區(qū)法：內(nèi)存中分區(qū)的個(gè)數(shù)固定不變，各個(gè)分區(qū)的大小也固定不變，但不同分區(qū)的大小可以不同，每個(gè)分區(qū)只可裝入一道作業(yè)。35、路徑：在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄出發(fā)經(jīng)由所需子目錄到達(dá)指定文件的通路。36、緩沖池：又叫公共緩沖區(qū)，也是系統(tǒng)在磁盤上設(shè)置的多個(gè)緩沖區(qū)。它既可以用于輸入，也可以用于輸出，較好地克服了專用緩沖區(qū)的缺點(diǎn)。一方面提高了緩沖區(qū)的利用率，另一方面也提高了設(shè)備與cpu的并行操作程度。五、簡答題37、答：處理器管理，存儲(chǔ)管理，文件管理，作業(yè)管理和設(shè)備管理.38、答：死鎖：當(dāng)某進(jìn)程提出資源申請后，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：互斥使用資源，占用并等待資源，不可搶奪資源和循環(huán)等待資源39、答：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，它能有效地組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，控制程序的執(zhí)行，并向用戶提供各種效勞功能，使得用戶能夠靈活、方便、有效地使用計(jì)算機(jī)，并使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行。40、答：作業(yè)調(diào)度：從一批后備作業(yè)中選擇一個(gè)或幾個(gè)作業(yè)，給它們分配資源，建立進(jìn)程，掛入就緒隊(duì)列。執(zhí)行完后，回收資源。進(jìn)程調(diào)度：從就緒進(jìn)程隊(duì)列中根據(jù)某個(gè)策略選取一個(gè)進(jìn)程，使之占用CPU交換調(diào)度：按照給定的原則和策略，將外存交換區(qū)中的進(jìn)程調(diào)入內(nèi)存，把內(nèi)存中的非執(zhí)行進(jìn)程交換到外存交換區(qū)。41、答：①多道作業(yè)并行工作，減少了處理器的空閑時(shí)間，②作業(yè)調(diào)度可以合理選擇裝入主存儲(chǔ)器中的作業(yè)，充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源。③作業(yè)執(zhí)行過程中不再訪問低速設(shè)備，而直接訪問高速的磁盤設(shè)備，縮短執(zhí)行時(shí)間。④作業(yè)成批輸入，減少了從操作到作業(yè)的交接時(shí)間六、綜合題42、【解析】DMA是DirectMemoryAccess的縮寫，也就是直接存儲(chǔ)器訪問。DMA是用DMA控制器來控制一個(gè)數(shù)據(jù)塊的傳輸，而CPU只需在一個(gè)數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)拈_始階段設(shè)置好傳輸所需的控制信息并在傳輸?shù)慕Y(jié)束階段做進(jìn)，步處理即可的傳輸控制方式。其根本思想是在I/O設(shè)備和內(nèi)存間開啟一個(gè)可以直接傳輸數(shù)據(jù)的通路。中斷驅(qū)動(dòng)I/O控制方式是每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸后即發(fā)出中斷，而DMA方式是在一批數(shù)據(jù)傳輸完畢后才中斷：中斷驅(qū)動(dòng)I/O控制方式的傳輸是由CPU控制的，而DMA方式中只有數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)拈_始和結(jié)束階段在CPU控制下，在傳輸過程中都是由DMA控制器控制的。所以DMA方式相比于中斷方式，通過硬件的增加大大減少了中斷的次數(shù)。43、【解析】1〕頁面大小4KB=212B，即頁內(nèi)偏移量的位數(shù)為12。采用48位虛擬地址，故虛頁號(hào)為48-12=36位。頁表項(xiàng)的大小為8B，則每頁可容納4KB/8B=512=29項(xiàng)。那么所需多級(jí)頁表的級(jí)數(shù)36/9=4，故應(yīng)采用4級(jí)頁表。2〕系統(tǒng)進(jìn)行頁面訪問操作時(shí)，首先讀取頁面對應(yīng)的頁表項(xiàng)，有98%的概率可以在TLB中直接讀取到〔10ns〕，然后進(jìn)行地址變換，訪問內(nèi)存讀取頁面〔100ns〕，所需時(shí)間為10ns+100ns=110ns。如TLB未命中〔10ns〕，則要通過次內(nèi)存訪問來讀取頁表項(xiàng)〔100ns〕.地址變換后，再訪問內(nèi)存〔100ns〕，因TLB訪問失敗后才開始訪問內(nèi)存，因此所需時(shí)間為，10ns+100ns+100ns=210ns.頁表平均訪問時(shí)間為[98%×110+〔1-98%〕×210]ns=112ns3〕級(jí)頁表的情況下，TLB命中的訪問時(shí)間還是110ns，未命中的訪問時(shí)間加上一次內(nèi)存訪問時(shí)間，即210ns+100ns=310ns，那么平均訪問時(shí)間為[98%×110+〔1-98%〕×310]ns=114ns4〕本問是在第3〕小題的根底上提出的，假設(shè)快表命中率為p，則應(yīng)滿足[p×110+〔1-p〕310]ns≤120ns求解不等式，得p=95%。5〕系統(tǒng)采用48位虛擬地址，虛擬地址空間為248B，每段最大為4GB.那么最大段數(shù)=248B/4GB=216=65536.4GB=232B，即段內(nèi)地址位數(shù)為32，段內(nèi)采用多級(jí)頁表，那么多級(jí)頁表級(jí)數(shù)（32-12）/9=344、【解析】1〕因?yàn)轫搩?nèi)偏移量是12位，按字節(jié)編址，所以頁大小為212B=4KB，頁表項(xiàng)數(shù)為232/4K=220"，又頁表項(xiàng)大小為4字節(jié)，因此·級(jí)頁表最大為220×4B=4MB。2〕頁目錄號(hào)可表示為〔〔〔unsignedint〕〔LA〕〕>>22〕&Ox3FF。頁表索引可表示為〔〔〔unsignedint〕〔LA〕〕>>12〕&Ox3FF?！?Ox3FF〞操作的作用是取后10位，頁目錄號(hào)可以不用，因?yàn)槠溆乙?2位后，前面已都為零。頁目錄號(hào)也可以寫成〔〔unsignedint〕〔LA〕〕>>22；但頁表索引不可，如果兩個(gè)表達(dá)式?jīng)]有對LA進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，也是可以的。3〕代碼頁面1的邏輯地址為00008000H，寫成：進(jìn)制位00000000000000001000000000000000前20位為頁號(hào)〔對應(yīng)十六進(jìn)制的前5位，頁框號(hào)也是如此〕，即說明其位于第8個(gè)頁處，對應(yīng)頁表中的第8個(gè)頁表項(xiàng)，所以第8個(gè)頁表項(xiàng)的物理地址=頁表起始地址+8×頁表項(xiàng)的字節(jié)數(shù)=00200000H+8×4=00200020H。由此可得圖所示的答案。即兩個(gè)