1、ANS操作系統綜合復習題 Z01二、填空：（每空1分，共20空*1分=20分）1、操作系統的特征有并發、 些三 虛以 異步性。2、程序員在編寫程序時可使用_系統調用（或程序接口、編程接口） 接口來請求 操作系統服務。3、進程在內存中的三種基本狀態是 就亂、g 阻塞。4、進程同步機制應遵循的4條準則是：空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權等待 05、在操作系統中，不可中斷也不可并發執行的原子操作稱為 原語（或原子操作）。 6、在FCFS調度中，一作業8:00到達系統，估計運行時間為1小時，若10:00 開始執行該作業，其帶權周轉時間（即響應比）是 _3_。8、進程調度算法采用時間片輪轉法時，若時間

2、片過大，就會使輪轉法轉變為_先來先服務（或FCFS _調度算法。9、分頁式存儲管理中，頁表是用來指出進程的 邏輯頁號 與 內存物理塊號_之間 的對應關系。10、已知某頁式管理中頁長為 2KB/頁，邏輯地址為2500處有一條指令，問：該 指令的頁號為 L,頁內地址為452 。11、按存取控制屬性分類，可將文件分為只執行文件、只讀文件、讀寫文件 三類。12、操作系統的五大主要功能是 處理機管理、存儲器管理、設備管理、文件管理 、用戶接口。13、設A進程正在執行，突然被更高優先權的 B進程搶占了 CPU ,則A進程應 轉入就緒隊列。14、在記錄型信號量中，某進程在執行 一 Signal （或V）原語

3、時可能會喚醒 另一個阻塞進程（用英文標識符作答）。15、頁式存儲管理中，記錄邏輯頁號到物理塊號映射關系的數據結構稱為 > 表，該表的長度是由進程大小和 頁面大小（或頁長）共同決定的。16、進程存在的唯一標志是它的 講程控制塊（或PCB）存在，作業存在的唯一標 志是它的 作業控制塊（或JCB）存在。17、進程運行時因為時間片到而轉向 就緒 態，因等待事件或資源而轉向 皿塞 態。18、若無進程處于運行狀態，則 就緒 隊列必為空。19、在分頁存儲管理中，地址結構由頁號 P和位移量W組成，地址轉換時頁號P與頁表長度L進行比較，如果P_大于等于（或呈）_L,則產生越界中斷20、搶占式調度的開銷比非

4、搶占式調度的開銷 太，21、某頁式存儲系統中，地址結構的第 0到11位表示頁內偏移量，第12到15位表示頁號，則進程的頁長為_4_KB ,最多允許有_16_頁。22、通道的類型有 字節多路通道、數組選擇通道、數組多路通道23、文件的外存分配方式有三類，分別為：連續分配、鏈接分配、索引分配 。24、在一個具有2個處理器的操作系統中共有n個進程，在不考慮進程狀態過渡 的情況下，阻塞進程隊列中最多有（n）個進程。某一時刻，處于執行狀態的進程 為0個，且當前處理機空閑，處于就緒狀態的進程有（n）個。25、當處理器空閑時，調度程序從（就緒）進程隊列中選擇一個進程給其分配 CPU, 處于（阻塞）狀態的進程

5、是不會獲得 CPU的。26、在響應比最高者優先的作業調度算法中，當各個作業等待時間相同時， （運行 時間短的）的作業將得到優先調度；當各個作業要求運行的時間相同時， （等待時 間長）的作業得到優先調度。28、設有8頁的邏輯空間，每頁有1024字節，它們被映射32塊的物理存儲區中， 那么，邏輯地址的有效 位是（13）位，物理地址至少是（15）位。29、在一個分頁存儲管理系統中，頁長為 4KB,某一作業的頁表如右圖所示，虛 擬地址3000對應的物理地址為（15288 ）30 .若信號量S的初值定義為10,則在S上調用了 16次P操作和15次V操作 后S的值應該為（9）031 .進程調度的方式通常有

6、（搶占）和（非搶占）兩種方式。32 .每個索引文件都必須有一張（索引結點）表，其中的地址登記項用來指出文 件在外存上的位置信息。33 .程序并發執行時的特征是（間斷性卜（失去了封閉性卜（不可再現性）和獨立 性。34、進程主要由 程序段 、 數據段 和 PCB段三部分內容組成，其中 PCB 是進程存在的惟一標識，而 數據 部分也可以為其它進程共享。公式：邏輯頁號=邏輯地址/（頁長*1024）,頁內地址二邏輯地址 （頁長*1024 ） 物理地址=三、名詞解釋：（每題2分，共5題*2分=10分，答對要點就適量給分）1、并發一個程序的執行尚未結束而另一個程序的執行已開始的方式，是操 作系統最重要的特征

7、。2、信號量一一OS中管理公有資源的有效手段，用來代表可用資源實體的數量。3、死鎖一一一組并發進程中的每個成員彼此互相等待對方所擁有的資源，且 在得到對方資源之前不會釋放自己擁有的資源，從而導致各并發進程無法繼續推 進的狀態。4、虛擬存儲器一一指具有請求調入功能和置換功能，能從邏輯上對內存容量加 以擴充的一種存儲器系統，其邏輯容量由內存容量和外存容量之和所決定，運行 速度接近于內存的一種性能優越的存儲器管理技術。5、設備驅動程序一一又稱為設備處理程序，它是I/O進程與設備控制器之間的通 信程序，主要任務是接受來自上層軟件發來的抽象要求，再把它轉換為具體要求 后發送給設備控制器，啟動設備去執行，

8、也將由設備控制器發來的信號傳送給上 層軟件，與硬件密切相關。7、臨界資源在一段時間內只允許一個進程訪問的資源。如打印機、緩沖區 等。8、進程控制塊一一系統為每個進程定義的一個數據結構，是進程實體的一部分， PCB中記錄了操作系統所需的、用于描述進程的當前情況以及控制進程運行的全 部信息，是進程存在的唯一標志。9、設備控制器一一計算機中的一個實體，其主要職責是控制一個或多個I/O設備, 以實現I/O設備和計算機之間的數據交換，它是 CPU和I/O設備之間的接口，它 接收從CPU發來的命令并去控制I/O設備工作，以使處理機從繁雜的設備控制事 務中解脫出來。10、原子操作：一個操作中的所有動作要么全

9、做， 要么全不做，它是一個不可分割的操作。11、缺頁中斷： 請求分頁式存儲管理允許作業在執行過程中，如果所要訪問的 頁面不在主存中，則產生的中斷稱“缺頁中斷”四、簡答題：（每題5分，共6題*5分=30分，答對要點就適量給分）1、什么是操作系統？它有什么功能？答：操作系統是計算機系統中直接配置于硬件之上的一個系統軟件。它是一 些程序模塊的集合，負責管理和控制計算機系統中的硬件及軟件資源，合理地組 織計算機工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶提供一個功能強、使用方便 的工作環境，從而在計算機和用戶之間起到接口的作用。 （2分）操作系統的功能有：處理機管理功能、存儲器管理功能、設備管理功能、文 件

10、管理功能、用戶接口。 （3分）2、在操作系統中引起進程調度的因素有哪些？答：處于執行狀態的進程執行完畢時；（1分）處于執行狀態的進程將自己阻塞時；（1分）處于執行狀態的進程時間片用完時；（1分）執行完系統調用并返回到用戶態時；（1分）搶占式OS中就緒隊列中出現高優先權進程時。（1分）3、簡述進程調度中搶占式”和洋搶占式”兩種方式的含義？哪一種的系統開銷更 大？答：搶占式：允許調度程序根據某種原則，去暫停某個正在執行的進程，將 已分配給該進程的CPU重新分配給另一進程。非搶占式：一旦把CPU分配給某 進程后，便讓該進程一直執行，直至該進程完成或發生某事件而阻塞時，才再把 CPU分配給其它進程，絕

11、不允許某進程搶占已經分配出去的CPU。（3分）搶占式的系統開銷大于非搶占式。（2分）4、何謂作業調度、進程調度和交換調度？答：作業調度，按一定原則選取外存作業隊列中的某些作業進入內存并為之 創建進程、分配資源，然后入就緒隊列。（2分）進程調度，按一定原則選取就緒隊列中的某個進程占用處理機并完成進程的上下文切換。（2分）交換調度，按一定原則將處于外存交換區中的靜止進程調入內存或將處于內存的活動進程調至外存交換區。（1分）5、何謂對換？在存儲管理中引入對換后會帶來哪些好處？答：對換：把內存中暫時不能運行的進程或暫時不用的程序或數據，調出到 外存上，以便騰出足夠的內存空間，再把具備運行條件的進程或進

12、程所需要的程 序和數據調入內存（3分）。帶來的好處：對換技術能從邏輯上擴充內存空間，從 而使整個系統資源的利用更為充分有效（2分）。6、列出設備控制器的基本功能？答：設備控制器的基本功能有：接收和識別命令；數據交換；標識和報告設 備的狀態；地址識別；數據緩沖；差錯控制。7、簡述進程的定義，以及構成一個進程的 3個組成部分？答：進程定義：一個具有獨立功能的程序對某個數據集在處理機上的動態執行 過程和分配資源的基本單位。（或者：進程是進程實體的運行過程，是系統進行資 源分配和調度的一個獨立單位。）構成一個進程的3個組成部分：程序段（Code）、數據段（Data）、進程控制 塊（PCB）。8、在操作

13、系統中為什么要引入緩沖？答：緩和CPU、I/O設備、用戶進程三者之間速度不匹配的矛盾。減少中斷次數，減少 CPU的中斷處理時間。解決了 DMA或通道方式的瓶頸問題，提高了 CPU和I/O設備之間的并行 性。9、簡述多道程序的概念和好處？答：概念：若干進程同時駐留內存且輪流使用 CPU及共享系統中的各種資源。（2分） 好處：提高CPU利用率；提高內存和I/O設備利用率；增加系統吞吐 量。（3分）11、簡述進程和線程的關系和區別？答：進程是分配資源的基本單位，線程是獨立調度的基本單位。（1分）多線程創建、切換、撤消比多進程創建、切換、撤消的系統開銷小，并 發性更好。（1分）多線程在多處理器系統上的

14、優勢較明顯。（1分）一個進程至少有一個線程，任一線程唯一地隸屬于某一進程。（1分）同一進程中的線程之間切換不會引起進程切換，但一個進程中的線程切 換到另一進程中的線程時將引起進程切換。（1分）12、引入分段存儲管理方式的原因是什么？答：方便編程和編譯（1分）；有利于信息共享（1分）；有利于信息保護（1 分）；適于動態增長（1分）；適于動態鏈接（1分）。13、列舉常見的設備I/O控制方式？答：常見的I/O控制方式有：程序I/O方式；中斷驅動I/O控制方式；直接存 儲器訪問（DMA） I/O控制方式；I/O通道控制方式。（每小點1分，答對4個就給滿分)14、試列舉用戶可以對文件施加的主要操作？答：

15、創建文件、刪除文件、讀文件、寫文件、設置文件的讀/寫指針、打開文件、關閉文件等。(答對上述任何一點就給1分，滿分5分)15 .進程調度中“可搶占"和“非搶占”兩種方式，哪一種系統的開銷更大？為什么？ (1)可搶占式會引起系統的開銷更大。(2)可搶占式調度是嚴格保證任何時刻，讓具有最高優先數(權)的進程占有 處理機運行，因此增加了處理機調度的時機，引起為退出處理機的進程保留現場， 為占有處理機的進程恢復現場等時間開銷增大。16 .試比較進程調度與作業調度的不同點(1)作業調度是宏觀調度，它決定了哪一個作業能進入主存。進程調度是微觀調 度，它決定各作業中的哪一個進程占有中央處理機(或)作

16、業調度是高級調度，它位于操作系統的作業管理層次。進程調度是低級 調度，它位于操作系統分層結構的最內層。(2)作業調度是選符合條件的收容態作業裝入內存。進程調度是從就緒態進 程中選一個占用處理機。 四、綜合題：full = 0 ;消費者程序：void Consumer (void) Wait(full);Wait(mutex);nextc = bufferout;out = (out + 1) % n;Signal(mutex);Signal(empty);將nextc中暫存的產品消費掉；利用記錄型信號量實現生產者與消費者的問題，要求提供數據結構的定義，生產 者程序，消費者程序。 數據結構定義：

17、 Semaphore mutex = 1 , empty = n , Item buffern , nextp , nextc ; int in = 0 , out = 0 生產者程序： void Producer (void) 生產一個產品并暫存到 nextp;Wait(empty); Wait(mutex); bufferin = nextp; in = (in + 1) % n; Signal(mutex);Signal(full);六、論述題：(15分)(一)請就作業、程序、進程、線程這 4個概念自由展開論述(論述點自選， 不少于500字)。答：作業的定義：在一次應用業務處理過程中，從

18、輸入開始到輸出結束，用 戶要求計算機所做的有關該次業務處理的全部工作稱為一個作業，它由程序、數 據和作業說明書組成線程：一個進程內的基本調度單位稱為線程或稱為輕權進程，這個調度單位既可 以由操作系統內核控制，也可以由用戶程序控制 進程和程序的區別和關系可簡述如下： 進程是程序的一次執行(1)進程是一個動態概念，而程序則是一個靜態概念。(2)進程具有并行特征，而程序沒有。(3)進程是競爭計算機系統資源的基本單位， 從而其并行性受到系統自 己的制約(4)不同的進程可以包含同一程序，只要該程序所對應的數據集不同。進程與程序的關系與區別進程是動態而暫時的，程序是靜態而永久的。進程具有并發特征，而程序沒

19、有。不同的進程可以基于同一程序來創建，只是對應的數據集不同。某進程在執行過程中可調用多個程序。進程有一定的生命期，而程序是指令的集合，本身無“運動”的含義。沒有建立 進程的程序不能作為一個獨立任務單位得到操作系統的認可。進程包括程序代碼、數據和進程控制塊。線程與進程的比較調度的基本單位：進程是分配資源的基本單位，線程是獨立調度執行的基本單位。同一進程中的線程切換不會引起進程切換，但從一個進程中的線程切換到另一進程中的線程時，必定會引起進程切換。并發性：在引入了線程的操作系統中，不僅進程之間可以并發執行，而且在一個 進程中的多個線程之間也可并發執行，甚至允許在一個進程中的所有線程都能并 發執行。

20、同樣，不同進程中的線程也能并發執行。這使得操作系統具備了更好的 并發性。擁有資源：進程作為系統中擁有資源的一個基本單位，而線程本身并不擁有系統 資源，只是僅有一點必不可少的、能保證獨立運行的資源（如TCB、PC、寄存器、 堆棧等）。同一進程中的所有線程可共享該進程所擁有的資源。獨立性：由于同一進程中的不同線程要共享該進程的內存空間和各類資源，所以 它們之間的獨立性要遠低于不同進程之間的獨立性。系統開銷：線程的創建、切換、同步、通信、撤銷所需付出的開銷遠小于進程的相應開銷，故并發性更好。支持多處理機系統：單個進程不可能同時允許在多個處理機上，然而一個進程中 的多個線程卻可以同時分派到多個處理機上

21、并行執行。所以線程在多處理器系統 上的優勢很明顯。從屬關系：一個程序執行時至少有一個進程，一個進程至少有一個線程，任一線 程唯一地屬于某一進程。作業與進程的比較：作業是用戶向計算機提交任務的任務實體，進程是完成用戶任務的執行實體。一個作業可由多個進程組成，且至少由一個進程組成 （根進程）。作業主要應用于批處理系統，進程應用于所有多道程序系統。作業周期不同于進程周期。（二）、論述題：（15分）請就死鎖的定義、產生原因、必要條件、處理方法（預防、避免、檢測、解除）等自由展開論述（論述點自選，不少于 500字）答：死鎖定義：多個進程循環等待它方占有的資源而無限期地僵持下去的局面。產生死鎖的根本原因：

22、資源有限且操作不當。產生死鎖的必要條件： 互斥條件、請求和保護條件、不剝奪條件、環路等待 條件。如果在計算機系統中同時具備上面四個必要條件時，那么會發生死鎖。即 四個條件中有一個不具備，系統就不會發生死鎖。（1）互斥條件。臨界資源，不能交叉使用，即進程對自己擁有的資源進行排他 性控制。（2）請求和保持條件。進程在保持住自己已有資源的情況下再去申請新資源， 申請未被滿足（即阻塞）時仍保持住已有資源不放。（3）不可搶占條件。進程擁有的資源只能由自己主動釋放， 而不能被其它并發 進程強行剝奪（搶占）。（4）循環等待條件。封閉環路中的每一條申請邊都是進程在請求另一進程已占 有的資源，從而形成了一個“進

23、程-資源”的循環鏈。【解析】互斥條件：進程對它所需的資源進行排它性控制，即在一段時間內，某資源 為一進程所獨占。非搶占條件：進程所獲得的資源在未使用完畢之前，不能被其它進程強行奪走，即只能由獲得資源的進程自己釋放。占有且等待資源條件：進程每次申請它所需的一部分資源，在等待新資源的同時，繼續占有已分配到的 資源，循環等待條件：存在一進程循環鏈，鏈中每一個進程已獲得的資源同時被 下一個進程所請求死鎖預防的基本思想和可行的解決辦法1 .死鎖預防的基本思想：打破產生死鎖的四個必要條件的一個或幾個。2 .預防死鎖的策略：資源預先分配策略、資源有序分配策略。1）資源預先分配策略：打破占有且申請條件，進程在

24、運行前一次性地向系統申請它 所需要的全部資源，如果所序言的全部資源得不到滿足，則不分配任何資源，此 進程暫不運行。2）資源有序分配策略：打破循環等待條件，把資源事先分類編號，按序分配，使進 程在申請、占用資源時不會形成環路。死鎖預防的措施有：（1）屏棄“請求和保持”條件，優點是簡單、易于實現且很 安全；（2）屏棄“不剝奪”條件，在采用這種方法預防死鎖時，進程是在需要資 源時才提出請求。這樣，一個已經保持了某些資源的進程，當它再提出新的資源 要求而不能立即得到滿足時，必須釋放它已經保持的所有資源，待以后需要時再 重新申請。這種預防死鎖方法，實現起來比較復雜，且要付出很大代價。（3）摒棄“環路等待

25、”條件，在這種方法中規定，系統將所有的資源按類型進行線形排 隊，并賦予不同的序號。這種預防死鎖的策略與前兩種策略比較，其資源利用率 和系統吞吐量，都有較明顯的改善。死鎖的避免與銀行家算法1.避免死鎖的方法：銀行家算法。2 .銀行家算法的基本思想：分配資源之前，判斷系統是否是安全的；若是，才分 配。死鎖檢測1 .死鎖的檢測算法：是當進程進行資源請求時檢查并發進程組是否構成資源的請 求和占用環路。如果不存在這一環路，則系統中一定沒有死鎖。2 .總之：如果資源分配圖中不存在環路，則系統不存在死鎖；反之如果資源分配圖 中存在環路，則系統可能存在死鎖，也可能不存在死鎖。處理死鎖的基本方法（預）預防死鎖一

26、破壞產生死鎖的四個必要條件中的一個或幾個條件（2）避免死鎖一破壞產生死鎖的四個必要條件（3）檢測死鎖一通過系統設置的檢測機構，及時檢測出死鎖的發生（4 ）解除死鎖一撤銷或掛起一些進程 1 0、預防死鎖的方法a.摒棄“請求和保持”條件b.摒棄“不剝奪”條件c.摒棄“環路等待”條件（另外一種）死鎖的檢測：資源分配圖算法，死鎖定理。死鎖解除：搶占資源，終止（撤消）進程。設備管理考點設備的分類：交互方向：輸入設備（可讀）：如鍵盤、掃描儀輸出設備（可寫）：如顯示器、打印機 輸入輸出（可讀寫）：如硬盤、網卡傳輸速率：低速設備：如鍵盤、鼠標 中速設備：如打印機、掃描儀 高速設備： 如硬盤、網卡共享屬性：獨占

27、設備：如打印機 共享設備：如硬盤信息交換單位：字符設備：以字符為單位傳輸，傳輸速率低，不可尋址，通常采用中斷驅動方式，典型如打印機 塊設備：以數據塊為單位傳輸，傳輸速率高，可尋址，通常采用DMA驅動方式，典型如硬盤從屬關系：系統設備用戶設備通道：一個獨立于CPU的專管I/O控制的處理機，介于CPU和設備控制器之間， 負責控制設備和內存直接進行數據交換，有自己的通道指令，這些通道指令受CPU 啟動，并在I/O操作結束時向CPU發出中斷信號。I/O設備的控制方式：輪詢可編程I/O 中斷可編程I/ODMA控制 通道控制口設備控制器的定義及功能：定義：設備控制器是CPU與I/O設備之間的接口，一個設備控制器可控制一臺或 多臺同類設備。功能：接收和識別命令、數據交換、標識和報告設備的狀態、地址識別數據緩沖區、差錯控制緩沖的作用及類型：作用：（1）緩和CPU與I/O設備之間速度不匹配的矛盾（2）減少對CPU的中斷頻率，放寬對 CPU中斷響應時間的限制（3）解決數據粒度不匹配的問題（4）提高CPU和I/O設備之間的并行性類型：1單緩沖區、2雙緩沖區、3環形緩沖區、4緩沖池設備驅動程序的定義：I/O系統的高層（即I/O進程）與設備控制器之間的通信程 序，又叫設備處理程序或設備驅動進程。其他考點：阻塞主動：執行狀態一一 阻塞狀態 是一種自主行為。喚醒