計算機專業(yè)基礎(chǔ)綜合

計算機專業(yè)基礎(chǔ)綜合（進程管理）-試卷1（總分:56.00,做題時間：90分鐘）一、單項選擇題（總題數(shù)：17,分?jǐn)?shù)：34.00）單項選擇題1-40小題。下列每題給出的四個選項中，只有一個選項是最符合題目要求的。（分?jǐn)?shù)：2.00）解析：進程處于（）等待狀態(tài)時，它是處于非阻塞狀態(tài)的。（分?jǐn)?shù)：2.00）等待從鍵盤輸入數(shù)據(jù)等待協(xié)作進程的一個信號等待操作系統(tǒng)分配CPU寸間V等待網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進入內(nèi)存解析：下列敘述中，錯誤的是（）。（分?jǐn)?shù)：2.00）操作系統(tǒng)是用戶與計算機之間的接口程序的并發(fā)執(zhí)行，使程序失去了順序執(zhí)行時具有的封閉性和可再現(xiàn)性，程序與程序的執(zhí)行不再一一對應(yīng)進程從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，都是靠使用不同的原語來實現(xiàn)的V在單CPU系統(tǒng)中，任何時刻處于就緒狀態(tài)的進程有多個，而且只有處于就緒狀態(tài)的進程經(jīng)調(diào)度程序選中后才可進入運行狀態(tài)解析：解析：從用戶的角度看，操作系統(tǒng)是用戶使用計算機的橋梁，用戶通過操作系統(tǒng)的兩類接口來達(dá)到操縱計算機的目的。選項A正確。選項B的敘述也是正確的，因為這正是引入進程概念的原因。進程從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是一個非常復(fù)雜的過程，除了要使用不同的原語外，有時還要借助于硬件觸發(fā)器才能完成。例如，UNIX系統(tǒng)中，從系統(tǒng)態(tài)到用戶態(tài)的轉(zhuǎn)換要借助硬件觸發(fā)器。因此，選項C錯誤。處于就緒狀態(tài)的進程巳經(jīng)獲得了除CPU之外的所有資源，由于只有一個CPU，任何時刻就只能有一個進程獲得CPU，而其他的就只能在就緒狀態(tài)對應(yīng)的隊列上排隊等待調(diào)度程序的調(diào)度。所以選項D也正確。進程調(diào)度是從（）選擇一個進程投入運行的。（分?jǐn)?shù)：2.00）就緒隊列V等待隊列作業(yè)后備隊列提交隊列解析：解析：處于就緒隊列的進程是獲得了除處理機以外的所有資源處于準(zhǔn)備執(zhí)行的狀態(tài)。進程調(diào)度就是負(fù)責(zé)從就緒隊列中挑選進程投入運行的。下列敘述中，正確的是（）。（分?jǐn)?shù)：2.00）分時系統(tǒng)中，時間片越小，響應(yīng)時間越長多道程序的引入，主要是為了提高CPU及其他資源的利用率V飛機票訂票系統(tǒng)是分時系統(tǒng)PCB是進程存在的唯一標(biāo)志，而程序是系統(tǒng)感知進程存在的唯一實體解析：解析：分時系統(tǒng)的響應(yīng)時間T^nq，n是用戶數(shù)目，而q是時間片。當(dāng)在用戶數(shù)目一定的情況下，時間片越小，響應(yīng)時間越短。因此，選項A錯誤。在單道程序環(huán)境中，系統(tǒng)的全部資源為一個作業(yè)所獨占，如果該作業(yè)在進行輸入或輸出時，CPU仍然被它所占有，處于等待狀態(tài)。由于CPU與外設(shè)處理速度上的差異，如果采用多道程序設(shè)計技術(shù)，當(dāng)某個作業(yè)輸入或輸出時，CPU就可處理其他的作業(yè)，其他資源也是類似的。因此，選項B正確。飛機票訂票系統(tǒng)是實時信息處理系統(tǒng)。所以，選項C錯誤。PCB是進程存在的唯一標(biāo)志，也是系統(tǒng)感知進程存在的唯一實體，而進程的程序部分描述了進程所要完成的功能。因此，選項D錯誤。一個進程被喚醒，意味著（）。（分?jǐn)?shù)：2.00）該進程重新占有了CPU進程狀態(tài)變?yōu)榫途wV它的優(yōu)先權(quán)變?yōu)樽畲笃銹CB移至就緒隊列的隊首解析：解析：進程被喚醒是進入就緒隊列。是否插入到就緒隊列的什么地方，取決于就緒的管理方法和進程調(diào)度的算法。如果進程調(diào)度是最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先，該進程按優(yōu)先數(shù)插入該隊列中；如果該隊列是按到達(dá)的先后次序排列的，則按到達(dá)的先后插入。進程和程序的本質(zhì)區(qū)別是（）。（分?jǐn)?shù)：2.00）存儲在內(nèi)存和外存順序和非順序執(zhí)行機器指令分時使用和獨占使用計算機資源動態(tài)和靜態(tài)特征V解析：解析：程序是指令的集合，而進程是可以和其他程序并發(fā)執(zhí)行的程序的一次執(zhí)行過程。程序可以作為資料長期保存，而進程有從產(chǎn)生到消亡的過程。系統(tǒng)感知進程的唯一實體是（）。（分?jǐn)?shù)：2.00）JCBFCBPCBVSJT解析：解析：進程控制塊PCB是進程存在的唯一標(biāo)志。一進程在某一時刻具有（）。（分?jǐn)?shù)：2.00）一種狀態(tài)V兩種狀態(tài)三種狀態(tài)四種狀態(tài)解析：解析：進程可能處于就緒、運行、等待三種基本狀態(tài)，但進程在任一時刻只能處于一種狀態(tài)。在單處理機的多進程系統(tǒng)中，進程什么時候占用處理機以及決定占用時間的長短是（）。（分?jǐn)?shù)：2.00）進程相應(yīng)的代碼長度進程總共需要運行的時間進程特點和進程調(diào)度策略V進程完成什么功能解析：解析：本題考查進程調(diào)度的時機和進程調(diào)度的策略。進程調(diào)度的時機與進程特點有關(guān)，例如，進程是CPU繁忙型還是I/O繁忙型、自身的優(yōu)先級等。但是僅有這些特點是不夠的，能否得到調(diào)度還取決于進程調(diào)度策略，若采用優(yōu)先級調(diào)度算法，則進程的優(yōu)先級才起作用。至于占用處理機運行時間的長短，則要看進程自身，若進程是I/O繁忙型，運行過程中要頻繁訪問I/O,也就是說，可能會頻繁主動放棄CPU，所以，占用CPU的時間就不會長，一旦放棄CPU，則必須等待下次調(diào)度。若進程是CPU繁忙型，則一旦占有CPU就可能會運行很長時間，但是，運行時間還取決于進程調(diào)度策略。多數(shù)情況下，交互式系統(tǒng)為改善用戶的響應(yīng)時間，大多采用時間片輪轉(zhuǎn)算法，這種算法在進程長期占用CPU到一定時間后，會強制將其換下，以保證其他進程的CPU使用權(quán)。所以，本題的正確答案應(yīng)為選項C。進程從運行狀態(tài)變?yōu)樽枞脑蚩赡苁牵ǎ?。（分?jǐn)?shù)：2.00）輸入/輸出事件發(fā)生V時間片到輸入/輸出事件完成某個進程被喚醒解析：解析：正在運行的進程如果要申請輸入或輸出，這時進程的狀態(tài)將從運行變?yōu)榈却瑢PU讓出，等待輸入或輸出完成。進程創(chuàng)建原語的任務(wù)是（）。（分?jǐn)?shù)：2.00）為進程編制程序為進程建立PCB表V為進程分配CPU為進程分配所需的各種資源解析：解析：進程存在的標(biāo)志是進程控制塊，所以創(chuàng)建進程就是要創(chuàng)建PCB,并將有關(guān)參數(shù)填入PCB中。進程被創(chuàng)建后即進入（）排隊。（分?jǐn)?shù)：2.00）阻塞隊列就緒隊列V緩沖隊列運行隊列解析：解析：進程創(chuàng)建后，按就緒隊列的排列順序插入其中，等待進程調(diào)度程序的調(diào)度。多道程序系統(tǒng)中，（）的作用是從就緒狀態(tài)中挑選一個進程投入運行。（分?jǐn)?shù)：2.00）作業(yè)調(diào)度交換調(diào)度進程調(diào)度VSPOOLing調(diào)度解析：多道系統(tǒng)環(huán)境下，操作系統(tǒng)分配資源以（）為基本單位。（分?jǐn)?shù)：2.00）作業(yè)指令程序進程V解析：解析：多道環(huán)境下，程序這個概念巳經(jīng)難以反映程序并發(fā)執(zhí)行的特點，所以，在多道環(huán)境下，為了更好地描述程序并發(fā)執(zhí)行的特點，引入了進程的概念。進程是在多道環(huán)境下資源分配的基本單位。進程調(diào)度主要負(fù)責(zé)（）。（分?jǐn)?shù)：2.00）選作業(yè)進入內(nèi)存選一進程占有CPUV建立一進程撤銷一進程解析：解析：進程調(diào)度主要負(fù)責(zé)選擇下一個將要運行的進程，進程運行與進程占用CPU是同一過程。出現(xiàn)下列的情況可能導(dǎo)致死鎖的是（）。（分?jǐn)?shù)：2.00）進程釋放資源一個進程進入死循環(huán)多個進程競爭資源出現(xiàn)了循環(huán)等待V多個進程競爭使用共享型的設(shè)備解析：解析：死鎖的定義：兩個或兩個以上并發(fā)進程，如果每個進程持有某種資源，而又等待著別的進程釋放它或它們現(xiàn)在保持著的資源，否則就不能向前推進。此時，每個進程都占用了一定的資源，但又都不能向前推進。這種現(xiàn)象稱為死鎖。死鎖的起因：互斥條件，不可剝奪條件，部分分配，環(huán)路條件。二、綜合應(yīng)用題（總題數(shù)：11，分?jǐn)?shù)：22.00）綜合應(yīng)用題41-47小題。（分?jǐn)?shù)：2.00）解析：簡述判斷死鎖的必要條件。（分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：（正確答案：（1）互斥條件。進程競爭的資源必須互斥使用。（2）請求與保持條件。當(dāng)前巳擁有資源的進程，仍能申請新的資源，而當(dāng)該進程因為新的資源被其他進程占據(jù)而被阻塞時，它仍保持自己的資源不釋放。（3）不可剝奪條件。進程申請的資源只能在使用完畢時自行釋放。（4）循環(huán)等待條件。存在一個至少包含兩個進程的循環(huán)等待鏈，鏈中的每個進程都在等待下一個進程所占有的資源。）解析：假定系統(tǒng)有三個并發(fā)進程read、move和print共享緩沖器B1和B2。進程read負(fù)責(zé)從輸入設(shè)備上讀信息，每讀出一條記錄后把它存放到緩沖器B1中。進程move從緩沖器B1中取出一條記錄，加工后存入緩沖器B2。進程print將B2中的記錄取出打印輸出。緩沖器B1和B2每次只能存放一條記錄。要求三個進程協(xié)調(diào)完成任務(wù)，使打印出來的與讀入的記錄的條數(shù)，次序完全一樣。請用wait和signal原語寫出它們的并發(fā)程序。（分?jǐn)?shù)：2.00）正確答案：(正確答案：beginSR，SM1，SM2,SP：semaphore；B1，B2：record；SR：=1；SM1：=0；SM2：=1；SP：=0；cobeginprocessreadX：record；beginR：(接收來自輸入設(shè)備上一條記錄)X：=接收的一條記錄；wait(SR)；B1：=X；signal(SM1)；gotoR；end；ProcessmoveY：record；beginM：wait(SMl);Y：=B1：Signal(SR)加工Ywait(SM2)；B2：=Y；signal(SP)；gotoM；end；ProcessprintZ：record；beginP：wait(SP)；Z：=B2；signal(SM2)打印ZgotoP；end；coend；end;)解析：舉例說明，P、V操作為什么要求設(shè)計成原語(即對同一信號量上的操作必須互斥)°P(S)操作：S.value--；if(S.value<=0){RemoveaprocessPfromS.L：Wakeup(P)；}(分?jǐn)?shù)：2.00)正確答案：（正確答案：例如，用P、V操作來實現(xiàn)進程對臨界資源互斥使用。此時，只需定義一個信號量S，其初值｛1，NULL｝，并在臨界區(qū)前執(zhí)行P（S）操作，而在臨界區(qū)后執(zhí)行V（S）操作。此時P、V操作不設(shè)計成原語，那么在執(zhí)行P、V操作時進程可以被中斷。由于在初始狀態(tài)下臨界資源空閑，故應(yīng)允許第一個申請臨界資源的進程進入臨界區(qū)使用臨界資源，但如果該進程在執(zhí)行到P操作的語句S.value一一后（此時S.Value的值為0）便被另一個進程中斷，而那個進程也企圖通過執(zhí)行P（S）操作進入臨界區(qū)，則第二個進程也必須執(zhí)行語句S.value一，從而將S.value的值為一1，并由于S.value<0而被阻塞，而第一個進程再次獲得CPU后也同樣由于S.value<0而被阻塞，這就造成了臨界資源雖然空閑但進程卻申請不到臨界資源的情況，也就是說，此時的P、V操作巳無法滿足同步機制的要求。同樣，一個執(zhí)行P（S）操作的進程被中斷后另一進程去執(zhí)行V（S）操作，一個執(zhí)行V（S）操作的進程被中斷后而另一個進程去執(zhí)行P（S）或V（S）操作，都將發(fā)生混亂而難以實現(xiàn)進程同步。因此，P、V操作必須設(shè)計成原語的方式。）解析：并發(fā)使得處理機的利用率得到提高，其主要原因是處理機與I/O可以同時為多個進程服務(wù)，也即處理機與I/O設(shè)備真正地并行。但是處理機的利用率提高并不是簡單地將兩個進程的處理機利用率相加，而是遵循一定的規(guī)律?，F(xiàn)在有一個計算機系統(tǒng)采用多道程序技術(shù)實現(xiàn)了并發(fā)，調(diào)度算法采用時間片輪轉(zhuǎn)，時間片很小可以不計進程并發(fā)時的次序。忽略計算機系統(tǒng)的開銷。假設(shè)進程創(chuàng)建時間和完全占有CPU運行的確-請計算并填寫下列空格切時間如下表所示。巳知其I/O繁忙率為80%，處理機的利用率為20%。

-請計算并填寫下列空格正確答案：(正確答案：本題考查的是并發(fā)進程之間的計算。計算機引入多道程序設(shè)計技術(shù)主要是為提高處理機的利用率。在多道程序并發(fā)的情況下，處理機的利用率呈現(xiàn)出如下的規(guī)律：U=1一Pn其中，U為處理機利用率，P為I/O繁忙率，n為并發(fā)進程數(shù)。據(jù)此，對題目給定的數(shù)據(jù)進行計算，并將結(jié)果填入表格中。當(dāng)1個進程運行時，處理機利用率為20%，這個進程獨享該處理機，所以20%的利用率均被使用。在時刻10：00到10：10期間，進程0獨享處理機。這期間，進程0實際的處理機時間為10分鐘X20%=2分鐘。當(dāng)2個進程運行時，根據(jù)公式計算得到處理機利用率為36%，2個進程共享處理機，所以每個進程的處理機的利用率為18%。在時刻10：10到10：15期間，進程0和1共享處理機。這期間，進程0和1各自實際的處理機時間為5X36%：2=0.9分鐘。當(dāng)3個進程運行時，根據(jù)公式計算得到處理機利用率為49%，3個進程共享處理機，所以每個進程的處理機的利用率為16%。在時刻10：15到10：20期間，進程0、1和2共享處理機。這期間，進程0、1和2各自實際的處理機時間為5x49%-3=0.8分鐘。當(dāng)4個進程運行時，根據(jù)公式計算得到處理機利用率為59%，4個進程共享處理機，所以每個進程的處理機的利用率為15%。從時刻10：20開始，4個進程并發(fā)。那么，從圖中可以看到，進程0巳經(jīng)運行了3.7分鐘，進程1運行了1.7分鐘，進程2運行了0.8分鐘，進程3剛運行。根據(jù)題目給出的每個進程實際占有處理機的時間，可以看出，進程0還剩余時間0.3分鐘，進程l還剩余1.3分鐘，進程2還剩余1.2分鐘，進程3還剩余2分鐘，顯然，在并發(fā)并且平均使用處理機的情況下，進程結(jié)束的次序應(yīng)該為0、2、1、3。首先我們計算進程0還需要運行多長時間結(jié)束。經(jīng)過剛才計算得知，進程0還剩余0.3分鐘，那么，在進程4并發(fā)，處理機利用率為每進程15%的情況下，尚需要時間為0.3：15%=2分鐘，由此得知，到10：22時，進程0結(jié)束。進程0退出后再計算剩余進程的剩余時間，進程1，2,3分別為1.0、0.9、1.7分鐘，上面巳經(jīng)分析，下一個結(jié)束的進程是進程2,所以，我們計算0.9-16%=5.6分鐘。注意，此時是3個進程并發(fā)了，處理機的利用率為每進程16%，此處切記不可疏忽。到10：27.6,進程2結(jié)束。同理，進程2退出以后再計算剩余進程的剩余時間，進程1、3分別為0.1、0.8分鐘，上面巳經(jīng)分析，下一個結(jié)束的進程是進程1，所以，0.1：18%=0.6分鐘。注意，此時是2個進程并發(fā)了，處理機的利用率為每進程18%。到10：28.2,進程1結(jié)束。同樣計算，進程1退出以后，進程3的剩余時間為0.7分鐘，計算得出0.7-20%=3.5分鐘，而此時處理機的利用率為每進程20%。到10：31.7,進程3結(jié)束。據(jù)此，填寫下列各個表格和空格。根據(jù)題意計算得到U=1-0.8=0.2=20%U=1—0.82=0.36=36%1 C特圖中空白括號U3=1-0.83=0.49=49%U=1-0.84=0.59=59%因此，表格填寫如下:特圖中空白括號-)填寫如下圖所示：-)解析：設(shè)有一緩沖池P,P中含有10個可用緩沖區(qū)，一個輸入進程將外部數(shù)據(jù)讀AP,另有一個輸出進程將P中數(shù)據(jù)取出并輸出，如下所示。若進程每次操作均以一個緩沖區(qū)為單位，試用記錄型信號量寫出兩個進程的同步算法，要求寫出信號量的設(shè)置。輸入進程輸出進程匚讀入數(shù)據(jù)L：從一滿緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)寫入一空緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)輸出GOTOLGOTOL(分?jǐn)?shù)：2.00)正確答案：(正確答案：(1)設(shè)置信號量mutex,empty,full初值：mutex=1,empty=10,full=0(2)設(shè)置wait,signal操作如下：輸入進程輸出進程L：讀入數(shù)據(jù)L：wait(full)wait(empty)wait(mutex)wait(mutex)從一滿緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)寫入一空緩沖區(qū)signal(mutex)signal(mutex)signal(empty)signal(full)數(shù)據(jù)輸出)解析：一個SPOOLing系統(tǒng)由輸入進程I、用戶進程P、輸出進程。、輸入緩沖區(qū)、輸出緩沖區(qū)組成。進程I通過輸入緩沖區(qū)為進程P輸入數(shù)據(jù)，進程P的處理結(jié)果通過輸出緩沖區(qū)交給進程O輸出。進程間數(shù)據(jù)交換以等長度的數(shù)據(jù)塊為單位，這些數(shù)據(jù)塊均存儲在同一個磁盤上，因此，SPOOLing系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊通信原語保證始終滿足：i+o()max。其中，max為磁盤容量(以該數(shù)據(jù)塊為單位)，i為磁盤上輸入數(shù)據(jù)塊總數(shù)，o為磁盤上輸出數(shù)據(jù)總數(shù)。該SPOOLing系統(tǒng)運行時：(1)只要有輸入數(shù)據(jù)，進程I終究會將它放入輸入緩沖區(qū)；(2)只要輸入緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)塊，進程P終究會輸入、處理并產(chǎn)生結(jié)果數(shù)據(jù)寫到輸出緩；中區(qū)；(3)只要輸出緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)塊，進程。終究會輸出它。請說明該SPOOLing系統(tǒng)在什么情況下死鎖，并說明如何修正約束條件(1)避免死鎖，同時仍允許輸入數(shù)據(jù)塊和輸出數(shù)據(jù)塊存儲在同一個磁盤上。(分?jǐn)?shù)：2.00)正確答案：(正確答案：(1)i+oWmax(2)當(dāng)i=max，P的輸出數(shù)據(jù)無處存放，i的輸入數(shù)據(jù)占滿磁盤時，死鎖。(3)應(yīng)該增加約束：i+o0。)解析：什么是AND信號量?請利用AND信號量寫出生產(chǎn)者一消費者問題的解法。(分?jǐn)?shù)：2.00)正確答案：(正確答案：此題主要考查進程與死鎖的相關(guān)轉(zhuǎn)換內(nèi)容。(1)為解決并行所帶來的死鎖問題，在wait操作中引入AND條件，其基本思想是將進程在整個運行過程中所需要的所有臨界資源一次性地全部分配給進程，用完后一次性釋放。(2)解決生產(chǎn)者一消費者問題可描述如下：varmutex，empty，full：semaphore：=1，n，0；buffer：array[0..n-1]ofitem；in，out：integer：=0，0；beginparbeginproducer：beginrepeatproduceaniteminnextpwait(empty)；wait(s1，s2，s3，…，sn)； //s1，s2，s3，…，sn為執(zhí)行生產(chǎn)者進程除empty外其余的條件wait(mutex)；buffer(in):=nextp；in：=(in+1)modn；signal(mutex)；signal(full)；signal(s1，s2,s3，…，sn)；untilfalse；endconsumer：beginrepeatwait(full)；wait(k1，k2，k3，…，kn)； //k1，k2，k3，…，kn為執(zhí)行生產(chǎn)者進程除full夕卜其余的條件wait(mutex)；nextc：=buffer(out)；out：=(out+1)modn；signal(mutex)；signal(empty)；signal(k1，k2，k3，…，kn)；consumetheiteminnextc；untilfalse；endparendend)解析：測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)把所采集的數(shù)據(jù)送一個單緩沖區(qū)，計算任務(wù)從該單緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)進行計算。試寫出利用信號量機制實現(xiàn)兩者共享單緩沖區(qū)的同步算法。(分?jǐn)?shù)：2.00)正確答案：(正確答案：此題主要考查進程間共享緩沖區(qū)來實現(xiàn)同步的相關(guān)內(nèi)容。intmutex=1intempty=n；intfull=0；intin=0；intout=0：main(