2006年秋操作系統(tǒng)試卷答案

1、 1 / 4 2006年秋操作系統(tǒng)試卷答案 2006年秋操作系統(tǒng)試題 （注意：所有答案均寫(xiě)在答題紙上。務(wù)必標(biāo)明題號(hào)。） 處理機(jī)狀態(tài)有哪幾種？它們的區(qū)別和作用是什么？哪些情況會(huì)導(dǎo)致正在運(yùn)行的用戶(hù)進(jìn)程進(jìn)入核心態(tài)？（共10分） 答：處理機(jī)狀態(tài)通常有兩種：核心態(tài)和用戶(hù)態(tài)。在核心態(tài)下運(yùn)行的程序可以執(zhí)行特權(quán)指令，可以訪問(wèn)所有地址空間，而用戶(hù)態(tài)下運(yùn)行的程序只能執(zhí)行普通指令，只能訪問(wèn)用戶(hù)的地址空間。核心態(tài)用于運(yùn)行操作系統(tǒng)內(nèi)核程序，用戶(hù)態(tài)用于運(yùn)行應(yīng)用程序。中斷、異常（包括系統(tǒng)調(diào)用）會(huì)導(dǎo)致正在運(yùn)行的用戶(hù)進(jìn)程進(jìn)入核心態(tài)。 什么是進(jìn)程和線程？應(yīng)用程序可以采用多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)，也可以采用多線程實(shí)現(xiàn)，試分析這兩種實(shí)現(xiàn)方法對(duì)應(yīng)用

2、程序的運(yùn)行有什么影響？（共10分）答：進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過(guò)程，線程是進(jìn)程的執(zhí)行單位。采用多進(jìn)程可以實(shí)現(xiàn)并行的應(yīng)用程序，由于進(jìn)程之間的計(jì)算過(guò)程與IO過(guò)程的交替重疊地進(jìn)行，可以減少應(yīng)用程序的IO等待時(shí)間，提高CPU的利用率和應(yīng)用程序的運(yùn)行速度。采用多線程也可以實(shí)現(xiàn)并行的應(yīng)用程序，由于減少了并行程序的通信和調(diào)度切換開(kāi)銷(xiāo)，可以進(jìn)一步提高應(yīng)用程序的運(yùn)行速度。 哪些事件的發(fā)生會(huì)引起進(jìn)程調(diào)度？?jī)?yōu)先級(jí)調(diào)度和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度各有什么特點(diǎn)？為了使某個(gè)用戶(hù)進(jìn)程更快地運(yùn)行，作為系統(tǒng)管理員可以采用哪些措施？（共10分） 答：引起進(jìn)程調(diào)度的事件有：進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束；正在運(yùn)行的進(jìn)程被阻塞；時(shí)間片用完；在剝奪調(diào)度中某個(gè)就緒進(jìn)程的

3、優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程高。優(yōu)先級(jí)調(diào)度可以保證高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程有相對(duì)較短的周轉(zhuǎn)時(shí)間，但可能導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程被“餓死”。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度可以保證每個(gè)進(jìn)程有被調(diào)度的機(jī)會(huì)，減少平均等待時(shí)間，提供較好的響應(yīng)時(shí)間。系統(tǒng)管理員可以提高進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)；掛起其他進(jìn)程。 2 / 4 什么是臨界區(qū)？實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)需要滿足哪些條件？下面是實(shí)現(xiàn)信號(hào)量及P、V操作的程序，你認(rèn)為程序有問(wèn)題嗎？說(shuō)明理由。（共10分） type semaphore=record value: integer; L: queue of process; end; var S: semaphore; P(S): S.value=S.value-1; if S.

4、value0 then begin 進(jìn)程p按照優(yōu)先級(jí)的大小掛入S.L中； block(p); end; V(S): S.value=S.value+1; if S.value0 then begin 從S.L頭部取出進(jìn)程p； wakeup(p); end; 答：臨界區(qū)是指操作臨界資源、需要互斥執(zhí)行的程序段。實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)需要滿足的條件：有空即進(jìn)，單一進(jìn)入，多中擇一，有限等待。（或Dijkstra的五個(gè)準(zhǔn)則） 3 / 4 由于進(jìn)程是按照優(yōu)先級(jí)的順序被允許進(jìn)入臨界區(qū)，低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可能被永遠(yuǎn)拒絕在臨界區(qū)之外，因此不能滿足“有限等待”的原則。 在頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，什么時(shí)候?yàn)檫M(jìn)程分配內(nèi)存？分配的單位是什么

5、？簡(jiǎn)述下面頁(yè)表項(xiàng)中各個(gè)域的作用。（共10分） 答：在頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)到某個(gè)不在內(nèi)存的頁(yè)面而引起頁(yè)面例外時(shí)，操作系統(tǒng)才為進(jìn)程分配內(nèi)存，分配的單位是頁(yè)幀。 合法項(xiàng)：該頁(yè)面在虛地址空間中是否合法。 駐留位：該頁(yè)面是否在內(nèi)存中。 保護(hù)位：該頁(yè)面是否允許讀、寫(xiě)或執(zhí)行。 修改位：該頁(yè)面是否被“寫(xiě)”過(guò) 磁盤(pán)塊號(hào)：該頁(yè)面在磁盤(pán)中的位置。 頁(yè)幀號(hào)：該頁(yè)面對(duì)應(yīng)的內(nèi)存頁(yè)幀。 I/O控制方式有哪幾種？簡(jiǎn)述它們各自的特點(diǎn)以及如何影響系統(tǒng)的性能。（共10分） 答：IO控制方式有：直接控制、中斷控制、DMA方式、IO通道（IO處理機(jī)）。 直接控制：在IO過(guò)程中，CPU需要輪詢(xún)IO控制器的狀態(tài)，CPU計(jì)算與IO

6、過(guò)程只能串行進(jìn)行。 中斷控制：在IO過(guò)程中，每當(dāng)設(shè)備完成一次IO動(dòng)作時(shí)，由IO控制器向CPU發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)，而在此期間CPU可以執(zhí)行其他程序，因此提高了CPU利用率。 DMA：在IO過(guò)程中，DMA可以直接訪問(wèn)內(nèi)存，完成整個(gè)數(shù)據(jù)塊（多個(gè)連續(xù)字節(jié)）的傳輸，不需要CPU的干預(yù)，因此CPU的計(jì)算過(guò)程與IO過(guò)程可以并行進(jìn)行，進(jìn)一步提高了CPU利用率。 4 / 4 IO通道：IO通道可以執(zhí)行IO程序，控制多個(gè)IO設(shè)備，完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸。在IO過(guò)程中，CPU只需要向IO通道發(fā)送IO請(qǐng)求，后者就能完成整個(gè)IO過(guò)程。因此CPU的計(jì)算過(guò)程與IO過(guò)程可以完全并行進(jìn)行，使CPU利用率達(dá)到最高。 簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的文件保護(hù)機(jī)制。文件句柄可以通過(guò)創(chuàng)建子進(jìn)程傳遞給子進(jìn)程使用，但不能傳遞給其他進(jìn)程使用，為什么？（共10分） 答：文件的創(chuàng)建者為文件規(guī)定訪問(wèn)權(quán)限，規(guī)定哪些用戶(hù)對(duì)文件擁有哪些訪問(wèn)權(quán)限（讀、寫(xiě)、執(zhí)行）；文件訪問(wèn)權(quán)限保存在FCB中，當(dāng)用戶(hù)打開(kāi)文件時(shí)，操作系統(tǒng)根據(jù)FCB中的訪問(wèn)權(quán)限決定是否批準(zhǔn)用戶(hù)要求的訪問(wèn)權(quán)限；批準(zhǔn)的訪問(wèn)權(quán)限保存在進(jìn)程的FOB中，當(dāng)用戶(hù)操作文件時(shí)，操作系統(tǒng)檢查用戶(hù)的操作是否在FOB中的訪問(wèn)權(quán)限范圍之內(nèi)，否則拒絕執(zhí)行用戶(hù)的文件操作。 文件句柄是操作系統(tǒng)批準(zhǔn)進(jìn)程使用文件的唯一憑證，是進(jìn)程PCB