2023春季操作系統(tǒng)（參考答案） A卷

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班級姓名學(xué)號成績

一、單項(xiàng)選擇題(本大題共15小題，每題1分，共15分)

在每題列出的四個備選項(xiàng)中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多項(xiàng)選擇或未選均無分。

1．在設(shè)計(jì)分時操作系統(tǒng)時，首先保證的特性是(B)

A．CPU利用率高B．具有交互性C．系統(tǒng)吞吐量大D．響應(yīng)具有實(shí)時性

2.中斷裝置總是在處理器(C)檢查有無中斷事件發(fā)生。A.取出一條指令后

B.執(zhí)行一條指令時C.執(zhí)行完一條指令后

D.修改指令地址時

3．在一單處理機(jī)中，若有3個用戶進(jìn)程，在非管態(tài)的某一時刻，處于阻塞狀態(tài)的用戶進(jìn)程最多有(B)個。A．1B．2C．3

D．0

4.就一個進(jìn)程的生命周期來說，該不可能發(fā)生的狀態(tài)變遷是(D)A.就緒變執(zhí)行B.執(zhí)行變阻塞C.執(zhí)行變就緒D.就緒變阻塞5．同一進(jìn)程中產(chǎn)生的多個線程，它們不共享進(jìn)程中的是（D）A.進(jìn)程的代碼B.進(jìn)程的數(shù)據(jù)C.進(jìn)程開啟的文件D.寄放器保存區(qū)

6.某進(jìn)程要對信號量S調(diào)用P操作，假使調(diào)用前S的值為(B)時，則該進(jìn)程在調(diào)用P操作后必定可以繼續(xù)執(zhí)行。A.>=0B.>0C.T__，則進(jìn)程不需要等待I/O。27.虛擬存儲的調(diào)入策略有_請求調(diào)頁___和_預(yù)調(diào)頁__兩種。

28.有一資源可供n個進(jìn)程共享，但限制各進(jìn)程只能互訴使用它，假使采用PV操作來管理，則可能出現(xiàn)的信號量最大值為__1_____，而最小值為___-n+1____。

29.系統(tǒng)中有一組進(jìn)程，它們都要獨(dú)占地開啟的n個文件中的一些文件，然后才能進(jìn)行一項(xiàng)數(shù)據(jù)更新操作并關(guān)閉所有開啟的文件，這組文件的名字為f1、f2、...fn，那么，這組進(jìn)程按_文件名遞增__的順序開啟文件，防止文件使用上產(chǎn)生死鎖。

四、簡答題（4題，共20分）

1.操作系統(tǒng)創(chuàng)立一個新進(jìn)程的主要步驟是什么？

主要步驟包括：1分派一個空閑的PCB；2分派進(jìn)程的相關(guān)資源，并將相應(yīng)的信息填寫進(jìn)PCB內(nèi)3設(shè)置進(jìn)程的狀態(tài)為就緒，并將PCB插入到適當(dāng)?shù)木途w隊(duì)列中。2.用信號量和PV操作解決進(jìn)程互斥的一般方案如何？主要步驟包括：

1根據(jù)共享數(shù)據(jù)使用的原則，識別相關(guān)進(jìn)程的程序代碼中的臨界區(qū)CS；2設(shè)立一個信號量mutex，初始化值為1；

3對各進(jìn)程的程序，每個相關(guān)的CS前后分別設(shè)置P(mutex)操作和V(mutex)操作。

3.頁錯誤中斷處理的主要工作過程如何？主要步驟包括：

1根據(jù)斷點(diǎn)地址確定所缺的頁。

2假使調(diào)入的頁沒有空閑的頁楨，則按頁替換算法選擇替換的頁楨，配置I/O請求，將替換的頁楨內(nèi)容寫回外存。

3配置I/O請求，從外存讀入所缺的頁。

4當(dāng)前進(jìn)程阻塞，安排另一個就緒進(jìn)程運(yùn)行。

5外存讀入所缺的頁后，修改缺頁進(jìn)程的頁表等有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)程變?yōu)榫途w。

4.駐留集與工作集有什么區(qū)別和聯(lián)系？

駐留集是進(jìn)程當(dāng)前分派到物理頁框中的所有頁構(gòu)成的集合，它受操作系統(tǒng)的頁分派策略和內(nèi)存可用狀態(tài)的影響。

工作集是研究進(jìn)程執(zhí)行過程中訪問頁的規(guī)律的理論模型中的一個概念，是指進(jìn)程在其過去的t個虛擬執(zhí)行時間中訪問的頁的集合。程序局部性表現(xiàn)為在t>t0后，進(jìn)程的工作集有一段相對長時間的穩(wěn)定。工作集與進(jìn)程的由程序規(guī)律和輸入條件決定，與操作系統(tǒng)的分派策略和內(nèi)存狀態(tài)無關(guān)。

在虛擬分頁管理中，工作集的變化規(guī)律客觀上影響駐留集，為了提高內(nèi)存管理效率，理想的頁替換算法是總能選擇不屬于工作集的頁替換出去，實(shí)際操作系統(tǒng)中，可以通過缺頁率來調(diào)整進(jìn)程的內(nèi)存分派配額量。

5.文件開啟過程主要工作是什么？五、應(yīng)用分析題（選做4題，共40分）

1．（10分）k讀者-寫者問題：有一個文件F被多個進(jìn)程讀取或修改，其中一批進(jìn)程只讀取F，另一些進(jìn)程只修改F。為了保證系統(tǒng)響應(yīng)時間，規(guī)定最多只能有k個進(jìn)程同時操作F。（1）試用信號量及P、V操作實(shí)現(xiàn)讀者與寫者的同步。（2）用一個具體并發(fā)時序，說明你方案屬于讀者優(yōu)先、還是寫者優(yōu)先或是公允方案。有三種可能方案：讀者優(yōu)先寫者優(yōu)先公允方案

2．（10分）某請求分頁管理中，有一個進(jìn)程的頁訪問序列如下：

1,2,3,4,5,2,3,2,3,4,5,6,7,8,5,6,7,8,9,4設(shè)該進(jìn)程可以使用4個頁框。

（1）依照CLOCK算法進(jìn)行頁替換，給出頁框內(nèi)容變化過程，標(biāo)出頁框中存放的頁號和引用標(biāo)志

（2）計(jì)算該進(jìn)程的缺頁次數(shù)和缺頁率。

調(diào)頁及替換過程：表中第一行是頁訪問序列，最終一行是缺頁狀況，中間行是4個頁柩的內(nèi)容，數(shù)字是相應(yīng)的頁號，+表示有引用、*或加樞是時鐘算法指針位置。

1*2345235+2+3+4-25+2+3+4-35+2+3+4-45+2+3+4+-55+65758555+65+6+7+8+75+6+7+8+8941+1+1+1+5+5+22+34X34-5+9+9+6+67+78+8X2+2+2+*3+3+*4+2+6+6+6+6+3+4+37+7+7+448+8+X4+78X

缺頁4次，缺頁率4/20=20%

3．（10分）在某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一設(shè)備D和進(jìn)程P進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，P從D輸入一批數(shù)據(jù)并處理。設(shè)備D用30個單位時間（含放進(jìn)緩沖區(qū)的時間）產(chǎn)生一個單元的數(shù)據(jù)data，進(jìn)程用15個單位時間（含取緩沖區(qū)的時間）取出并處理一個單元的數(shù)據(jù)data，如此循環(huán)，完成10個數(shù)據(jù)的輸入和處理,。忽略系統(tǒng)切換的時間。

(1).假使不采用緩沖，那么進(jìn)程最快處理完這批數(shù)據(jù)的總時間是多少？（30+15）*10=450

(2).假使采用雙緩沖，每個緩沖區(qū)可放一個單元的數(shù)據(jù)，進(jìn)程最快處理完這批數(shù)據(jù)的總時間又是多少？

30*10+15=315

D:[30][30][30][30][30][30][30][30][30][30]P:[15][15][15][15][15][15][15][15][15][15]進(jìn)程計(jì)算劃線部分與設(shè)備操作重疊

4.（10分）根據(jù)某UNIX系統(tǒng)的文件目錄描述的部分?jǐn)?shù)據(jù)塊內(nèi)容，回復(fù)問題：。。。RTTRRT。。。TTYTGUy14351551。。。18y2。。。GFF21y3235。。。BACBRT48y46296394x13556。。。WES2x238。。。DFGDHJDTF5x3232145。。。CDCCRTCTT00235WEQ18WGF48WGH78CWQ4數(shù)據(jù)塊773#數(shù)據(jù)塊873#數(shù)據(jù)塊973#數(shù)據(jù)塊573#WWQ182WWS382GHH215

WDG482BEQBTT649659數(shù)據(jù)塊273#數(shù)據(jù)塊473#數(shù)據(jù)塊373#數(shù)據(jù)塊173#

(1)畫出目錄樹中可以確定的部分；/--CDC||-WEQ|||-WWQ|||-WWS|||-WDG||||-WES||-WGF||-WGH||-CRT|-CWQ||-RTT

|||-TTY（TTY和TGU這兩個子目錄放在RRT下也可以）|||-TGU||-RRT||-CTT||-DFG||-DHJ|||-GFF|||-GHH||||-DTF|

(2)推出i_node#0，#2，#3，#4，#5中的索引表的首項(xiàng)數(shù)值（即首塊塊號）；573,873,?,773,973

(3)推出數(shù)據(jù)塊中x1,x2,x3,y1,y2,y3,y4的值（即i_node號）。x1=0x2=0x3=0y1=35/56y2=2

y3=5y4=2

5.（10分）某操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一個類UNIX的文件系統(tǒng)，其文件系統(tǒng)也采用索引結(jié)點(diǎn)存貯文件的控制信息，但其索引結(jié)點(diǎn)只有10個磁盤塊地址域，其中前8個地址指向文件的最初8個數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)塊大小為1KB），第9個是一級索引指針，而第10個是二級索引指針。一個索引塊可存貯256個磁盤塊號。請計(jì)算這個操作系統(tǒng)中文件的最大字節(jié)數(shù)。假使有一個文件大小為456KB，請畫出其索引結(jié)點(diǎn)中磁盤地址域和各級索引塊中已存磁盤地址的狀況。（10分）

(1)文件的最大字節(jié)數(shù):8k+256K+256X256K(2)如下圖示索引結(jié)點(diǎn)中的其它控制信息已用已用已用已用已用已用已用已用一級索引已用二級索引