操作系統(tǒng)習(xí)題課1

1、1、什么是進(jìn)程？它與程序有什么不同？進(jìn)程是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)。進(jìn)程和程序的區(qū)別：進(jìn)程是 程序處理數(shù)據(jù)的過程，而程序是一組 指令的有序集合；進(jìn) 程具有動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性和異步性，而程序不具有這些特性；從進(jìn)程的結(jié)構(gòu)特性上看， 它包含程序；進(jìn)程和程序并非一一對(duì)應(yīng)。2、為什么要引入進(jìn)程的概念？程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)產(chǎn)生了一系列 程序順序執(zhí)行時(shí)所沒有的新的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的“程序概念已 缺乏以描述和刻畫他們，為此引入“進(jìn)程的概念，以 實(shí)現(xiàn)程序在多道系統(tǒng)中的并發(fā)執(zhí)行。3、什么叫進(jìn)程同步和互斥？舉例說明進(jìn)程同步是指一個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行會(huì)因?yàn)榈却硪粋€(gè)進(jìn)程的某個(gè)事件而受到影響。例如消息發(fā)

2、 送原語與消息接收原語的執(zhí)行。進(jìn)程互斥是指一個(gè)進(jìn)程正在使用某個(gè)系統(tǒng)資源，另一個(gè)想用該資源的進(jìn)程就必須等待，而 不能同時(shí)使用。例如死鎖現(xiàn)象，正是由于進(jìn)程的互斥，同一個(gè)系統(tǒng)資源不能同時(shí)被多個(gè)進(jìn)程使 用，才會(huì)出現(xiàn)互相等待的狀態(tài)，造成死鎖。5、請(qǐng)求分頁技術(shù)和簡單分頁技術(shù)之間的根本區(qū)別是什么？ 根本區(qū)別是：1請(qǐng)求分頁技術(shù)在作業(yè)運(yùn)行之前，只 要求把作業(yè)當(dāng)前所需要的一局部頁面裝入主存，其 它局部放入輔存，當(dāng)需要其它 的頁面時(shí)，再把所需頁面調(diào)入主存，從而實(shí)現(xiàn)了 存儲(chǔ)擴(kuò) 充 ，使得小存可以運(yùn)行大作業(yè)。2簡單分頁技術(shù)在作業(yè)運(yùn)行之前，要 把全部作業(yè)都裝入主存，沒有實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)擴(kuò)充。6什么是死鎖？造成死鎖的根本原因是什么

3、？在系統(tǒng)中某個(gè)進(jìn)程提出資源請(qǐng)求后，使得假設(shè)干進(jìn)程在無外力作用下永遠(yuǎn)不能前進(jìn)繼續(xù)運(yùn) 行，系統(tǒng)處于停滯狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為死鎖。處于死鎖狀態(tài)的進(jìn)程稱為死鎖進(jìn)程。死鎖大多 是由于并發(fā)進(jìn)程共享臨界資源引起的，死鎖與時(shí)間相關(guān)。產(chǎn)生死鎖的根本原因是：1系統(tǒng)資源缺乏；2進(jìn)程運(yùn)行推進(jìn)的順序不適宜；3資源 分配不當(dāng)之處。7、什么是分頁？什么是分段？二者有何主要區(qū)別？分頁是將一個(gè)進(jìn)程的邏輯地址空間分成假設(shè)干個(gè)大小相等的頁或稱頁面，存空間分成與頁相同大小的物理塊或稱頁框。在為進(jìn)程分配存時(shí)，以塊為單位進(jìn)行分配，每頁分配一塊。系 統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程建立一頁面映射表簡稱 頁表，記錄相應(yīng)頁在存中對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。分段是將程序的地址空

4、間被分成假設(shè)干個(gè)段，每段采用連續(xù)的地址空間。這樣程序的邏輯地址 就形成一個(gè)二維地址，由段號(hào)和段地址兩局部組成。系統(tǒng)為每段分配一個(gè)連續(xù)區(qū)域相當(dāng)于 一個(gè)分區(qū)，各段可以存放在不同的分區(qū)中，即段與段之間的地址是不連續(xù)的。系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn) 程建立一段表，記錄該段在存中的起始地址和段長。區(qū)別：頁是信息的物理單位，頁的容通常無完整意義；而段是信息的邏輯單位，段的容具 有完整的邏輯意義 頁的大小固定且由操作系統(tǒng)決定；而段的長度不固定，取決于用戶所寫的程序。 分頁的作業(yè)地址空間是一維線性連續(xù)的；而分段的作業(yè)地址空間是二維的 分頁的活動(dòng)對(duì)用戶是透明的；而分段是用戶可見的活動(dòng)。8、什么是操作系統(tǒng)的根本功能？9、什么是請(qǐng)

5、求分頁存儲(chǔ)管理？其最大的優(yōu)點(diǎn)是什么？1請(qǐng)求頁式管理是動(dòng)態(tài)頁式存管理的一種，它在作業(yè)或進(jìn)程開始執(zhí)行之前，不把作業(yè) 或進(jìn)程的程序段和數(shù)據(jù)段一次性的全部裝入存， 而只裝入被認(rèn)為是經(jīng)常反復(fù)執(zhí)行和調(diào)用的工作 區(qū)局部。其他局部那么在執(zhí)行過程中動(dòng)態(tài)裝入。2請(qǐng)求頁式管理的調(diào)入方式是，當(dāng)需要執(zhí)行某條指令而又發(fā)現(xiàn)它不在存時(shí)，或當(dāng)執(zhí)行 某條指令需要訪問其他數(shù)據(jù)或指令時(shí)， 而這些數(shù)據(jù)和指令又不在存中，從而發(fā)生缺頁中斷，系 統(tǒng)將外存中相應(yīng)的頁面調(diào)入存。3請(qǐng)求頁式管理的最大優(yōu)點(diǎn)就 是實(shí)現(xiàn)了對(duì)主存的虛擬擴(kuò)充，從而解決了小存運(yùn)行大作 業(yè)問題。10、什么是緩沖？為什么要引入緩沖？緩沖：緩沖即是使用專用硬件緩沖器或在存中劃出一個(gè)

6、區(qū)域用來暫時(shí)存放輸入輸出數(shù)據(jù)的器 件。原因：為了緩解CPU與 I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾、 為了減少外設(shè)中段 CPU的次數(shù)、為了提高CPU與 I/O 設(shè)備之間的并行性。11、文件系統(tǒng)主要功能有哪些？文件系統(tǒng)的主要功能有：文件的讀/寫管理；文件目錄管理；文件存儲(chǔ)空間管理； 文件保護(hù)與共享；提供方便的接口；文件系統(tǒng)的可靠性和一致性。12、存儲(chǔ)管理主要有哪些功能？存儲(chǔ)管理主要有：管理和分配存；地址映射；存的保護(hù)和共享；提高存使用效率 和提高存訪問時(shí)間13、什么叫地址再定位？在什么情況下要采用地址再定位？地址再定位：即把邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址的過程。14、簡述緩沖池的管理方法。15、試述UNIX系統(tǒng)文

7、件存儲(chǔ)空間的管理。五、問答題/計(jì)算題/證明題/算法設(shè)計(jì)題每題10分，共20分。1、在一個(gè)盒子里，混裝了數(shù)量相等的圍棋白子和黑子，現(xiàn)在要用自動(dòng)分揀系統(tǒng)把白子和黑子分開。該系統(tǒng)設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2,其中P1揀白子，P2揀黑子。規(guī)定每個(gè)進(jìn)程每次只揀一子，當(dāng)一進(jìn)程正在揀子 時(shí)，不允許另一個(gè)進(jìn)程去揀，當(dāng)一進(jìn)程揀了一子時(shí)，必須讓另一進(jìn)程去揀，試寫出兩個(gè)并發(fā)進(jìn)程能正確 執(zhí)行的算法。解：main int S仁1; /進(jìn)程P1的私有信號(hào)量，初始值為1int S2=0; / 進(jìn)程P1的私有信號(hào)量，初始值為0int n=1000;圍棋所有黑子和白子總數(shù)while( n!=0) P1(); /揀白子進(jìn)程P2();

8、/揀黑子進(jìn)程P1() P(S1)；揀白子；n=n-1V(S2);P2() P(S2);揀黑子；n=n-1;V(S1);2、某段式存儲(chǔ)管理中采用如下表所示的段表。段表段號(hào)段的長度/B存起始地址066021911433302100903580123749619521給定段號(hào)和段地址，說明段式管理中的地址變換過程。2計(jì)算0, 430, 1. 10, 2, 500, 3, 400, 4, 20, 5, 100的存地址，其中方括號(hào)的第一元素是段號(hào)，第二元素是段地址。3說明存取主存中的一條指令或數(shù)據(jù)至少要訪冋幾次主存。答：1為了實(shí)現(xiàn)從邏輯地址到物理地址的變換，在系統(tǒng)中需要設(shè)置段表存放器，存放段表 起站地址

9、和段表長度TL。在進(jìn)行地址變換時(shí)，系統(tǒng)將邏輯地址中的段號(hào)S與段表長度TL進(jìn)行 比擬。假設(shè)S>TL,那么表示段號(hào)太大，是訪問越界段號(hào)越界，產(chǎn)生越界中斷。假設(shè)未越界，貝U 根據(jù)段表的起始地址和段號(hào)，計(jì)算出該段對(duì)應(yīng)段表項(xiàng)的位置，從中讀出該段在存中的起始位 置和段長SL,再檢查段地址d是否超過該段的段長SL。假設(shè)超過，即d> SL,那么同樣發(fā)出越界 中斷信號(hào)段地址越界；假設(shè)未越界，那么將該段的起始地址與段地址d相加，即得要訪問的存物理地址。2 0, 430的物理地址是 219+ 430=649。1, 10的物理地址是 3300+ 10=3310。因500 > 100,所以2, 500

10、越界(段地址越界)。3, 400的物理地址是 1237+ 400=1637。4, 20的物理地址是 1952 + 20=1972。因5 >4,所以5, 100越界(段號(hào)越界)。(3) 存取主存中的一條指令或數(shù)據(jù)至少要訪問2次主存。一次是訪問段表，另一次是訪問需要的指令或數(shù)據(jù)。3、假設(shè)某系統(tǒng)中有4種資源(R1, R2, R3, R4),在某時(shí)刻系統(tǒng)中共有5個(gè)進(jìn)程。進(jìn)程P1, P2, P3, P4, P5的最大資源需求數(shù)向量和此時(shí)已分配到的資源數(shù)向量分別為進(jìn)程當(dāng)前已分配到資源P1 (0, 0, 1, 2)p2(2, 0, 0, 0)P3(0,0,3,4)P4(2,3,5,4)P5(0,3,3

11、,2)系統(tǒng)中當(dāng)前可用資源向量為(1)當(dāng)前系統(tǒng)是否是平安的？最大資源需求(0, 0, 1, 2)(2, 7, 5, 0)(6, 6, 5, 6)(4, 3, 5, 6)(0, 6, 5, 2)2, 1, 0, 0)。問：(2)如果進(jìn)程3已發(fā)出資源請(qǐng)求向量(0, 1, 0, 0),系統(tǒng)能否將資源分配給它?4、考慮下述頁面走向：1, 2, 3, 4, 2, 1, 5, 6, 2, 1, 2, 3, 7, 6, 3, 2, 1, 2, 3, 6當(dāng)存塊數(shù)量分別為4, 5時(shí)，試問LRU FIFO, OPT這三種置換算法的缺頁次數(shù)各是多少？(初 始存塊中無頁面)解：當(dāng)存塊數(shù)量分別為 4時(shí)，(1)LRU置換算

12、法的缺頁次數(shù)是：101234215621237632123612342156212376321236123421562123763212312342156612376331211342155612276661當(dāng)存塊數(shù)量分別為 5時(shí)，(1)LRU置換算法的缺頁次數(shù)是：8123421562123763212361234215621237632123612342156212376321231234215661237633121134215561227666134444561117777當(dāng)存塊數(shù)量分別為 4時(shí)，2 FIFO置換算法的缺頁次數(shù)是：14123421562123763212361234445

13、6211376621133123334562213776221112223456621337662211123455621137766當(dāng)存塊數(shù)量分別為 5時(shí)，2 FIFO置換算法的缺頁次數(shù)是：10123421562123763212361234445661237777777712333455612333333331222344561222222221112334561111111112234566666666當(dāng)存塊數(shù)量分別為 4時(shí)，3 OPT置換算法的缺頁次數(shù)是：812342156212376321236123444566666777711111233333333366666666122222

14、22223333333311111111122222222當(dāng)存塊數(shù)量分別為 5時(shí)，3 OPT置換算法的缺頁次數(shù)是：71234215621237632123612344456666677777777123334555556666666612223333333333333311122222222222222111111111111115、頁系統(tǒng)，主存容量為64K Byte頁面大小為1K Byte ,對(duì)一個(gè)4頁大的作業(yè)，其0、1、2、 3頁分別被分配到主存的2、4、6、7塊中。將十進(jìn)制邏輯地址1023、2500、3500、4500轉(zhuǎn)換成物理地址。每個(gè)頁為1KB即1024B，由1023/1024可得頁

15、號(hào)為 0，地址為1023，查頁表可知主存塊號(hào)為 2，因此1023 的物理地址為 2X 1024 + 1023= 3071由2500/1024得頁號(hào)為2，地址為452，主存塊號(hào)為 6,2500 的物理地址為 6X 1024 + 452 = 6596由3500/1024得頁號(hào)為3地址為428，主存塊號(hào)為 73500 的物理地址為 7X 1024 + 428 = 7596&考慮由n個(gè)進(jìn)程共享的具有m個(gè)同類資源的系統(tǒng)，證明：如果對(duì)i=1 ,2,3,，n,有Needi>0 (即n個(gè)進(jìn)程中的任一進(jìn)程的資源需求數(shù)都大于0),而且所有進(jìn)程的最大資源需求量之和小于m+r,那么該系統(tǒng)是死鎖無關(guān)的。證明：設(shè)每個(gè)進(jìn)程的最大資源需求量是 R