操作系統(tǒng)自考題模擬3

操作系統(tǒng)自考題模擬3（總分:100.00，做題時間：90分鐘）一、第I部分選擇題單項選擇題（總題數：20，分數：20.00）P、V操作是（分數：1.00）兩條低級進程通信原語V兩條高級進程通信原語兩條系統(tǒng)調用命令兩組不同的機器指令解析：［考點］P、V操作［解析］P、V操作是由P操作和V操作組成。它們是兩個不可中斷的過程，通常把這種不可中斷的過程稱為原語。因此，P操作和V操作也可稱為P操作原語和V操作原語，簡稱PV操作。當一個進程獨占處理器順序執(zhí)行時，它具有（分數：1.00）封閉性和交互性封閉性和并發(fā)性封閉性和動態(tài)性封閉性和可再現性V解析：［考點］進程獨占處理器順序執(zhí)行時具有的屬性［解析］封閉性是指進程執(zhí)行的結果只取決于進程本身，不受外界影響?？稍佻F性是指進程重復執(zhí)行時，必定獲得相同的結果。對于并發(fā)進程之間哪項不能由進程本身來控制，當它們在共享某些資源時，可能會產生與時間有關的錯誤（分數：1.00）分配外部設備外部設備的啟動占用存儲器的位置執(zhí)行的相對速度V解析：［考點］并發(fā)進程交替使用共享資源時可能產生與時間有關的錯誤［解析］對于兩個有關的進程，其中一個進程對另一個進程的影響常常是不可預期的，甚至是無法再現的，這是因為兩個并發(fā)進程執(zhí)行的相對速度無法相互控制。交互進程的速率不僅受到進程調度的影響，而且還受到與這兩個交互的并發(fā)進程無關的其他進程的影響。所以一個進程的執(zhí)行速度通常無法為另一個進程所知，導致各種與時間有關的錯誤有可能出現。臨界區(qū)是指并發(fā)進程中訪問共享變量的哪個段（分數：1.00）管理信息信息存儲數據程序V解析：［考點］臨界區(qū)定義［解析］把并發(fā)進程中與共享變量有關的程序段稱為臨界區(qū)。在間接通信時，用receive（N，X）原語發(fā)送信件，其中N表示（分數：1.00）信件內容發(fā)送信件的進程名接收信件的進程名信箱名V解析：［考點］間接通信原語［解析］間接通信總是以信箱為媒體來實現通信的,send和receive原語中應給出信箱名，形式如下:send（N,M）把信件M送入信箱N中，receive（N,X）從信箱N中取出一封信存入X中。把在一段時間內，只允許一個進程訪問的資源稱為臨界資源，下列論述中，正確的是（分數：1.00）對臨界資源是不能實現資源共享的只要能使程序并發(fā)執(zhí)行，這些并發(fā)執(zhí)行的程序便可對臨界資源實現共享為臨界資源配上相應的設備控制塊后，便能被共享對臨界資源，應采取互斥訪問方式來實現共享V解析：［考點］臨界資源定義［解析］臨界資源是一種共享資源，因此A項錯誤。前后沒有因果關系，因此B項錯誤。臨界資源無須配置設備控制塊，因此C項錯誤。為避免發(fā)生與時間有關的錯誤，才引入臨界區(qū)，所以臨界資源應采用互斥訪問方式，因此D項正確。臨界區(qū)是如果進程PA對信號量S執(zhí)行P操作，則信號量S的值應（分數：1.00）.加1.減1V等于0小于0解析：［考點］PV操作定義［解析］P操作：將信號量S減去1，若結果小于0，則把調用P（S）的進程置成等待信號量S的狀態(tài)；V操作：將信號量S加1，若結果不大于0，則釋放一個等待信號量S的進程。共享資源互斥使用的目的是（分數：1.00）使進程的執(zhí)行速度一致使并發(fā)進程同步地進入相關臨界區(qū)使并發(fā)進程互斥地進入相關臨界區(qū)V使進程同時啟動外圍設備解析：［考點］進程互斥定義［解析］進程互斥是指當有若干進程都要使用某一共享資源時，任何時刻最多只允許一個進程去使用該資源，其他要使用它的進程必須等待，直到該資源的占用者釋放了該資源。PV操作和哪項是兩種典型的同步機制（分數：1.00）進程線程并發(fā)進程管程V解析：［考點］同步機制［解析］兩種典型的同步機制分別是：PV操作和管程。在多進程的并發(fā)系統(tǒng)中，肯定不會因競爭哪項而產生死鎖（分數：1.00）打印機磁帶機磁盤VCPU解析：［考點］產生死鎖原因［解析］在多進程的并發(fā)系統(tǒng)中，磁盤不是競爭資源，所以不會因競爭磁盤而產生死鎖。下面關于系統(tǒng)安全狀態(tài)的描述中正確的是（分數：1.00）不安全狀態(tài)是死鎖狀態(tài)的一個特例系統(tǒng)處于安全狀態(tài)時不會發(fā)生死鎖系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)可能會發(fā)生死鎖V系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)一定會發(fā)生死鎖解析：［考點］系統(tǒng)的安全狀態(tài)的定義［解析］如果操作系統(tǒng)能保證所有進程在有限的時間得到需要的全部資源，則稱系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，否則說系統(tǒng)是不安全的。顯然，處于安全狀態(tài)的系統(tǒng)不會發(fā)生死鎖，而處于不安全狀態(tài)的系統(tǒng)可能會發(fā)生死鎖。有關資源分配圖中存在環(huán)路和死鎖關系的說法正確的是（分數：1.00）以下說法都不對圖中有環(huán)路則系統(tǒng)可能存在死鎖，也可能不存在死鎖V圖中有環(huán)路則系統(tǒng)肯定存在死鎖圖中無環(huán)路則系統(tǒng)可能存在死鎖解析：［考點］資源分配圖中存在環(huán)路與死鎖的關系［解析］資源分配圖中存在環(huán)路與死鎖的關系如下：（1）如果資源分配圖中無環(huán)路，則系統(tǒng)一定沒有死鎖發(fā)生。（2）如果資源分配圖中有環(huán)路，且每個資源類中只有一個資源，則環(huán)路的存在就意味著死鎖的形成，環(huán)路中的進程就處于死鎖狀態(tài)。（3）如果資源分配圖中有環(huán)路，但涉及的資源類中有多個資源，則環(huán)路的存在未必就形成死鎖。產生死鎖的主要原因是進程運行推進的順序不合適和（分數：1.00）系統(tǒng)資源不足和系統(tǒng)中的進程太多資源的獨占性和系統(tǒng)中的進程太多進程調度不當和資源的獨占性資源分配不當和系統(tǒng)資源不足V解析：［考點］產生死鎖的原因［解析］計算機系統(tǒng)中有限的資源與眾多的請求分配資源的作業(yè)和進程間會存在矛盾。如果管理和分配不當，則會引起進程相互等待資源的情況，使這些進程都既占有某些資源又要等待另一些資源而無法繼續(xù)執(zhí)行，并且不能歸還巳經占有的資源。若干個進程要求的資源總數大于系統(tǒng)能提供的資源數。這時，進程間就會出現競爭資源的現象，對進程競爭的資源如果管理或分配不當，就會引起死鎖。用銀行家算法避免死鎖時，檢測到哪項時才分配資源（分數：1.00）進程巳占用的資源數與本次申請的資源數之和不超過對資源的最大需求量，但現存資源不能滿足本次申請量進程首次申請資源時對資源的最大需求量超過系統(tǒng)現存的資源量進程巳占用的資源數與本次申請的資源數之和不超過資源的最大需求量，且現存資源能滿足尚需的最大資源量V進程巳占用的資源數與本次申請的資源數之和超過對資源的最大需求量解析：［考點］銀行家算法［解析］銀行家算法是通過動態(tài)地檢測系統(tǒng)中的資源分配情況和進程對資源的需求情況來決定如何分配資源的，在能確保系統(tǒng)處于安全狀態(tài)時才把資源分配給申請者，從而避免系統(tǒng)發(fā)生死鎖。實際的操作系統(tǒng)要兼顧資源的使用效率和安全可靠，對資源的分配，往往采用哪個策略（分數：1.00）死鎖的避免死鎖的防止、避免和檢測的混合V死鎖的防止死鎖的檢測解析：［考點］死鎖的解決辦法［解析］在一個實際的操作系統(tǒng)中，要兼顧資源的使用效率和安全性、可靠性，對不同的資源可采用不同的分配策略，如采用死鎖的防止、避免和檢測的混合策略，以使整個系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，不出現死鎖。資源的有序分配策略破壞哪個條件，是一種死鎖預防策略（分數：1.00）互斥條件保持和請求條件不剝奪條件環(huán)路等待條件V解析：［考點］死鎖防止策略［解析］資源的有序分配策略是指在執(zhí)行過程中不再申請資源，故不可能出現占有了某些資源再等待其他資源的情況，即使環(huán)路等待條件不成立，也可防止死鎖的發(fā)生。產生死鎖的必要條件，分別是：互斥使用、占有并等待、不可搶奪和（分數：1.00）請示并釋放循環(huán)等待V請示并阻塞系統(tǒng)調用解析：［考點］死鎖產生的必要條件［解析］產生死鎖的4個必要條件為：互斥的使用資源、占有且等待資源、不可搶奪資源和循環(huán)等待資源。某系統(tǒng)中有同類資源10個，每個進程的資源需求量為3個，則不會發(fā)生死鎖的最大并發(fā)進程數為（分數：1.00）TOC\o"1-5"\h\z234V5解析：［考點］銀行家算法［解析］n*（x-1）+1Wm，其中m表示某系統(tǒng)中同類資源的個數，n表示可并發(fā)且共享該類資源的進程的最大數，x表示每個進程申請該類資源的最大量。下列有關死鎖檢測的說法錯誤的是（分數：1.00）死鎖檢測的結果能知道系統(tǒng)當前是否存在死鎖死鎖檢測的結果能知道系統(tǒng)是否能預防死鎖V系統(tǒng)可定時運行死鎖檢測程序進行死鎖的檢測死鎖檢測用于對系統(tǒng)資源的分配不加限制的系統(tǒng)解析：［考點］死鎖檢測［解析］如果系統(tǒng)對資源的分配不加限制，則可定時運行一個死鎖檢測程序，該程序按一定的算法去檢測系統(tǒng)中是否有死鎖。避免死鎖的一個著名的算法是（分數：1.00）先入先出法銀行家算法V優(yōu)先級算法資源按序分配法解析：［考點］避免死鎖的算法［解析］銀行家算法是避免死鎖的一個算法。二、多項選擇題（總題數：5,分數：10.00）有關并發(fā)進程的下列描述中，哪項是不正確的（分數：2.00）進程執(zhí)行的相對速度是由進程自己來控制的V進程執(zhí)行的相對速度與進程調度策略無關VP操作和V操作都是原語操作利用P、V操作可以防止死鎖V同步是指并發(fā)進程之間存在的一種制約關系解析：［考點］進程的并發(fā)性［解析］一個進程運行時，由于自身或外界的原因而可能被中斷，且斷點是不固定的。一個進程被中斷后，哪個進程可以運行，被中斷的進程什么時候能再去占用處理器，這都是與進程調度策略有關的。所以，進程執(zhí)行的速度不能由進程自己來控制。因此，AB項都是錯誤的。PV操作是由兩個操作：P操作和V操作組成。它們是兩個不可中斷的過程，通常把這種不可中斷的過程稱為原語。因此C項是正確的，D項是錯誤的。進程的同步是指并發(fā)進程之間存在一種制約關系，一個進程的執(zhí)行依賴另一個進程的消息，當一個進程沒有得到另一個進程的消息時應等待，直到消息到達才被喚醒。因此E項正確。UNIX中，管道機制有兩種類型，即（分數：2.00）pipeVFIFOVmknodshellfork解析：［考點］UNIX系統(tǒng)中通信管道機制類型［解析］管道機制有兩種類型，一種是pipe的無名管道，另一種是FIFO的命名管道。有關進程同步與互斥的正確闡述是（分數：2.00）進程同步是進程互斥的特例進程同步與互斥都是對涉及共享變量的并發(fā)進程進行管理V必須互斥的進程在邏輯上沒有必然的聯(lián)系V必須同步的進程在邏輯上有必然的依賴關系V實現進程的同步與互斥都是為了避免發(fā)生與時間有關的錯誤V解析：［考點］進程同步與互斥的定義［解析］進程的互斥是指當有若干進程都要使用某一共享資源時，任何時刻最多只允許一個進程去使用該資源，其他要使用該資源的進程必須等待，直到該資源的占用者釋放了該資源。進程同步是指并發(fā)進程之間存在一種制約關系，一個進程的執(zhí)行依賴另一個進程的消息，當一個進程沒有得到另一個進程的消息時應等待，直到消息到達才被喚醒。因此A項錯誤，BCDE項正確。解決死鎖問題的3種方式是（分數：2.00）死鎖的消除死鎖的防止V死鎖的檢測V死鎖的避免V死鎖的運行解析：［考點］解決死鎖問題的方式［解析］解決死鎖問題有3種方式：（1）死鎖的防止。預想確定一些資源的分配策略，進程按規(guī)定申請資源，系統(tǒng)按預定的策略進行分配，這些分配策略均能使4個必要條件之一不成立，從而使系統(tǒng)不發(fā)生死鎖。（2）死鎖的避免。當進程提出資源申請時，系統(tǒng)動態(tài)檢測資源分配情況，僅當能確保系統(tǒng)安全時才把資源分配給進程。銀行家算法雖然很保守，但可以保證系統(tǒng)時時刻刻都處于安全狀態(tài)。（3）死鎖的檢測。對資源的申請和分配不加限制，只要有剩余的資源就可把資源分配給申請者，這樣就可能出現死鎖。于是系統(tǒng)要定時運行一個“死鎖檢測程序”。若檢測時沒有發(fā)現死鎖，則系統(tǒng)可繼續(xù)工作，否則必須先解除死鎖，然后再繼續(xù)工作。如果3個進程共享某類資源時每個進程最多申請兩個資源，則系統(tǒng)能提供的資源數為哪個時就一定不會死鎖(分數：2.00)TOC\o"1-5"\h\z234V5V6V解析：［考點］銀行家算法［解析］n*(x-1)+1Wm，其中m表示某系統(tǒng)中同類資源的個數，n表示可并發(fā)且共享該類資源的進程的最大數，x表示每個進程申請該類資源的最大量。由此可知，CDE項正確。三、第II部分非選擇題填空題(總題數：7,分數：14.00)并發(fā)進程之間的制約關系有1和2。(分數：2.00)解析：同步互斥［考點］進程的同步和互斥［解析］進程的互斥是指當有若干進程都要使用某一共享資源時，任何時刻最多只允許一個進程去使用該資源，其他要使用該資源的進程必須等待，直到該資源的占用者釋放了該資源。進程同步是指并發(fā)進程之間存在一種制約關系，一個進程的執(zhí)行依賴另一個進程的消息，當一個進程沒有得到另一個進程的消息時應等待，直到消息到達才被喚醒。進程通信有1和2兩種通信方式。(分數：2.00)解析：直接通信間接通信［考點］進程通信［解析］進程通信有直接通信和間接通信兩種方式。線程的主要屬性是：每個線程有1，同一進程中的各個線程共享2。(分數：2.00)解析：一個唯一的標識符和線程描述表分配給進程的主存地址空間［考點］線程屬性［解析］線程具有如下屬性：每個線程有一個唯一的標識符和一張線程描述表。線程描述表記錄了線程執(zhí)行時寄存器和棧等現場狀態(tài)。不同的線程可以執(zhí)行相同的程序，即同一個服務程序被不同的用戶調用時，操作系統(tǒng)為它們創(chuàng)建成不同的線程。同一進程中的各個線程共享分配給進程的主存地址空間。線程是處理器的獨立調度單位，多個線程是可以并發(fā)執(zhí)行的。在單處理器的計算機系統(tǒng)中，各線程可交替占用處理器。在多處理器的計算機系統(tǒng)中，各線程可同時占用不同的處理器。若各個處理器同時為一個進程內的各線程服務，則可縮短該進程的處理時間。一個線程被創(chuàng)建后，便開始了他的生命周期，直至終止。線程在生命周期內會經歷等待態(tài)，就緒態(tài)和運行態(tài)等各種狀態(tài)變化。對信號量S的操作只能通過1操作進行，對應每一個信號量設置了一個2。(分數：2.00)解析：原語等待隊列［考點］信號量機制［解析］信號量操作只能通過原語操作，對應一個信號量設置了一個等待隊列。若系統(tǒng)中存在一組進程，它們中的每一個進程都占用了某種資源而又都在等待其中另一個進程所占用的資源，這種等待永遠不能結束，則說系統(tǒng)出現了1，或說這組進程處于2。(分數：2.00)解析：死鎖死鎖狀態(tài)［考點］死鎖定義［解析］計算機系統(tǒng)中有限的資源與眾多的請求分配資源的作業(yè)和進程間會存在矛盾，使這些進程都既占有了某些資源，又要等待另一些資源而無法繼續(xù)執(zhí)行，并且不能歸還巳經占有的資源，這就說明系統(tǒng)出現了死鎖。產生死鎖的必要條件有1條件、2條件、保持和請求、環(huán)路等待條件。(分數：2.00)解析：互斥不可搶奪［考點］產生死鎖的必要條件［解析］產生死鎖的必要條件分別是：互斥使用資源、占有且等待資源、不可搶奪資源和循環(huán)等待資源。操作系統(tǒng)能保證所有的進程1，則稱系統(tǒng)處于“安全狀態(tài)”，不會產生2。(分數：2.00)解析：在有限時間內得到所需全部資源死鎖［考點］安全狀態(tài)［解析］如果操作系統(tǒng)能保證所有進程在有限的時間內得到需要的全部資源，則稱系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，否則說系統(tǒng)是不安全的。四、簡答題(總題數：5,分數：20.00)簡述進程的順序性和并發(fā)性。(分數：4.00)正確答案：()解析：目前使用的計算機基本上都是馮?諾依曼式的結構，其基本特點是處理器順序執(zhí)行指令。進程在順序處理器上執(zhí)行時是嚴格按順序進行的，這就是進程的順序性。當一個進程獨占處理器順序執(zhí)行時，具有兩個特點：封閉性，進程執(zhí)行的結果只取決于進程本身，不受外界影響?？稍佻F性，當進程再次重復執(zhí)行時，必定獲得相同的結果。進程具有并發(fā)性。也就是說，在一個進程的工作沒有全部完成之前，另一個進程就可以開始工作。并發(fā)進程相互之間可能是無關的，也可能是有交互的。這些有交互的進程共享某些資源。在生產者一消費者問題中，能否將生產者進程的wait(empty)和wait(mutex)語句互換，為什么？(分數：4.00)正確答案：()解析：不能。因為這樣可能導致系統(tǒng)死鎖。當系統(tǒng)中沒有空緩沖時，生產者進程的wait(mutex)操作獲取了緩沖隊列的控制權，而wait(empty)導致生產者進程阻塞，這時消費者進程也無法執(zhí)行。簡述進程互斥和進程同步的區(qū)別。(分數：4.00)正確答案：()解析：進程的互斥是指當有若干進程都要使用某一共享資源時，任何時刻最多只允許一個進程去使用該資源，其他要使用它的進程必須等待，直到該資源的占用者釋放了該資源。進程的同步是指并發(fā)進程之間存在一種制約關系，一個進程的執(zhí)行依賴另一個進程的消息。當一個進程沒有得到另一個進程的消息時應等待，直到消息到達才被喚醒。在死鎖的防止中，若要使占有并等待資源的條件不成立，有哪些方法?試說明各自的分配策略。（分數：4.00）正確答案：（）解析：要使占有并等待資源的條件不成立，經常使用以下兩種方法。（1）靜態(tài)分配資源：進程必須在開始執(zhí)行前就申請自己所要的全部資源，僅當系統(tǒng)能滿足進程的全部資源申請要求且把資源分配給進程后，該進程才開始執(zhí)行。（2）釋放巳經占有的資源：僅當進程沒有占用資源時，才允許它去申請資源。因此，如果進程巳經占用了某些資源而又要再申請資源，那么按此策略的要求，它應先歸還所占的資源，歸還后才允許申請新資源。若系統(tǒng)只有一個進程，它會被卷入死鎖嗎?請說明理由。（分數：4.00）正確答案：（）解析：若系統(tǒng)中只有一個進程，無論該進程涉及多少資源的使用，只要使用得當，就不會產生死鎖。這里采用反正法來說明。證明：假設系統(tǒng)中只有一個進程時出現死鎖，則根據產生死鎖的必要條件可知，此時系統(tǒng)進程同時具備以下4個必要條件，即互斥使用資源、占有并等待資源、不可搶奪資源和循環(huán)等待資源。其中，第4個條件“循環(huán)等待資源”要求必須至少存在兩個（或兩個以上）進程才可能產生，而題設中說明系統(tǒng)只有一個進程。因此，必不會構成循環(huán)等待的條件。這樣，死鎖的4個必要條件中沒有完全成立，即與證明開始做的假設是相互矛盾的。所以，若系統(tǒng)中只有一個進程。則不會產生死鎖的現象。五、綜合題（總題數：4,分數：36.00）假定一個閱覽室最多可容納100人，讀者進入和離開閱覽室時都必須在閱覽室門口的一個登記表上標志（進入時登記，離開時去掉登記項），而且每次只允許一人登記或去掉登記，問：（分數：9.00）（1）.用P、V操作管理并發(fā)進程時，應如何定義信號量?寫出信號量的初值并說明其含義。（分數：4.50）正確答案：（）解析：設置資源信號量Empty:=100，表示閱覽室中最初有100個空位；設置互斥信號量Mutex：=1，表示登記表初始是可用的。［考點］PV操作［解析］P操作：將信號量S減去1，若結果小于0，則把調用P（S）的進程設置成等待信號量S的狀態(tài)。V操作：將信號量S加1，若結果不大于0，則釋放一個等待信號量S的進程。（2）.根據所定義的信號量，把應執(zhí)行的P、V操作填入以下程序中，從而保證進程能夠正確地并發(fā)執(zhí)行。COBEGINPROCEDUREEnterBegin登記；進入閱覽室；閱讀；End；PROCEDURELeaveBegin去掉登記項；離開；End；COEND；（分數：4.50）正確答案：()解析：按順序填入P(Empty)；P(Mutex)；V(Empty)；某系統(tǒng)有同類互斥資源m個，供n個進程共享使用，如果每個進程最多申請使用z個資源(其中1WzWm)。證明：當n(z-1)+1Wm時，系統(tǒng)不會發(fā)生死鎖。(分數：9.00)正確答案：()解析：因為每個進程最多申請使用x個資源，所以最壞情況下是每個進程都得到了(x-1)個資源，并且現在均申請所需的最后一個資源，即系統(tǒng)剩余資源數為m-n(x-1)。此時，只要系統(tǒng)至少還有一個資源可以使用，就可以使這n個進程中某個進程得到其所需的全部資源，繼續(xù)執(zhí)行到完成；當它執(zhí)行完成后釋放其所占有的資源，供其他進程使用，因而，當m-n(x-1)N1時，系統(tǒng)不可能發(fā)生死鎖。由m-n(x-1)N1可知，n(x-1)+1Wm，即當n(x-1)+1Wm時，系統(tǒng)不會發(fā)生死鎖。［考點］死鎖的避免［解析］n*(x-1)+1<=m，其中m表示某系統(tǒng)中同類