二、填空：（每空1分，共20空*1分=20分）
1、操作系统的特征有并发、共享、虚拟、异步性。
2、程序员在编写程序时可使用_系统调用（或程序接口、编程接口） __接口来请求
操作系统服务。
3、进程在内存中的三种基本状态是［就绪、执行、阻塞。
4、进程同步机制应遵循的4条准则是：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权
等待_。
5、在操作系统中，不可中断也不可并发执行的原子操作称为_原语（或原子操作）。
6、在FCFS调度中，一作业8:00到达系统，估计运行时间为1小时，若10:00 开始执行该作业，其带权周转时间（即响应比）是_3_ o
&进程调度算法采用时间片轮转法时，若时间片过大，就会使轮转法转变为先
来先服务（或FCFS —调度算法。
9、分页式存储管理中，页表是用来指出进程的逻辑页号与内存物理块号之间的对应关系。
10、已知某页式管理中页长为2KB/页，逻辑地址为2500处有一条指令，问：该指令的页号为_匚_，页内地址为452 o
11、按存取控制属性分类，可将文件分为只执行文件、只读文件、读写文件_三类。
12、操作系统的五大主要功能是处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理
_、用户接口。
13、设A进程正在执行，突然被更高优先权的B进程抢占了CPU，则A进程应转入_就绪__队列。
14、在记录型信号量中，某进程在执行一 Signal （或V）一原语时可能会唤醒
另一个阻塞进程（用英文标识符作答）。
15、页式存储管理中，记录逻辑页号到物理块号映射关系的数据结构称为一页_ 表，该表的长度是由进程大小和_页面大小（或页长）_共同决定的。
16、进程存在的唯一标志是它的进程控制块（或PCB ）存在，作业存在的唯一标志
是它的I作业控制块（或JCB ）存在。
17、进程运行时因为时间片到而转向_就绪_态，因等待事件或资源而转向_阻塞_ ^态。
18、若无进程处于运行状态，则_就绪_队列必为空。
19、在分页存储管理中，地址结构由页号P和位移量W组成，地址转换时页号P 与页
表长度L进行比较，如果P_大于等于（或三）_L，则产生越界中断。
20、抢占式调度的开销比非抢占式调度的开销大，
21、某页式存储系统中，地址结构的第0到11位表示页内偏移量，第12到15 位表示页号，则进程的页长为_4_KB，最多允许有_16—页。
23、文件的外存分配方式有三类，分别为：连续分配、链接分配、索引分配。
24、在一个具有2个处理器的操作系统中共有n个进程，在不考虑进程状态过渡的情况下，阻塞进程队列中最多有（n）个进程。某一时刻，处于执行状态的进程为0个，且当前处理机空闲，处于就绪状态的进程有（n）个。
25、当处理器空闲时，调度程序从（就绪）进程队列中选择一个进程给其分配CPU，处于（阻塞）状态的进程是不会获得CPU的。
26、在响应比最高者优先的作业调度算法中，当各个作业等待时间相同时，（运行时间短的）的作业将得到优先调度；当各个作业要求运行的时间相同时，（等待时间长）的作业得到优先调度。
28、设有8页的逻辑空间，每页有1024字节，它们被映射32块的物理存储区中，那么，逻辑地址的有效位是（13）位，物理地址至少是（15）位。
29、在一个分页存储管理系统中，页长为4KB，某一作业的页表如右图所示，虚拟地址3000对应的物理地址为（15288）
30 ?若信号量S的初值定义为10，则在S上调用了16次P操作和15次V操作
后S的值应该为（9 ）0
31 ?进程调度的方式通常有（抢占）和（非抢占）两种方式。
32 ?每个索引文件都必须有一张（索引结点）表，其中的地址登记项用来指出文件在外存上的位置信息。
33 ?程序并发执行时的特征是（间断性）、（失去了封闭性）、（不可再现性）和独立性。
分也可以为其它进程共享。
公式：逻辑页号=逻辑地址/（页长*1024 ）,,，页内地址=逻辑地址% （页长*1024 ）物理地址=
三、名词解释：（每题2分，共5题*2分=10分，答对要点就适量给分）
1、并发一一一个程序的执行尚未结束而另一个程序的执行已开始的方式，是操作系统最重要的特征。
2、信号量一一OS中管理公有资源的有效手段，用来代表可用资源实体的数量。
3、死锁一一一组并发进程中的每个成员彼此互相等待对方所拥有的资源，且在得到对方资源之前不会释放自己拥有的资源，从而导致各并发进程无法继续推进的状态。
4、虚拟存储器一一指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统，其逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定，运行速度接近于内存的一种性能优越的存储器管理技术。
5、设备驱动程序一一又称为设备处理程序，它是I/O进程与设备控制器之间的通信程序，主要任务是接受来自上层软件发来的抽象要求，再把它转换为具体要求后发送给设备控制器，启动设备去执行，也将由设备控制器发来的信号传送给上层软件，与硬件密切相关。
7、临界资源一一在一段时间内只允许一个进程访问的资源。如打印机、缓冲区等。
&进程控制块一一系统为每个进程定义的一个数据结构，是进程实体的一部分，PCB 中记录了操作系统所需的、用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息，是进程存在的唯一标志。
9、设备控制器一一计算机中的一个实体，其主要职责是控制一个或多个I/O设备, 以实现I/O设备和计算机之间的数据交换，它是CPU和I/O设备之间的接口，它接收从CPU发来的命令并去控制I/O设备工作，以使处理机从繁杂的设备控制事务中解脱出来。
10、原子操作：一个操作中的所有动作要么全做，要么全不做，它是一个不可分割的操作。
11、缺页中断：请求分页式存储管理允许作业在执行过程中，如果所要访问的页面不在主存中，则产生的中断称“缺页中断”
四、简答题：（每题5分，共6题*5分=30分，答对要点就适量给分）
1、什么是操作系统？它有什么功能？
答：操作系统是计算机系统中直接配置于硬件之上的一个系统软件。它是一些程序模块的集合，负责管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境，从而在计算机和用户之间起到接口的作用。（2分）
操作系统的功能有：处理机管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能、用户接口。（3分）
2、在操作系统中引起进程调度的因素有哪些？
答：处于执行状态的进程执行完毕时；（1分）
处于执行状态的进程将自己阻塞时；（1分）
处于执行状态的进程时间片用完时；（1分）
执行完系统调用并返回到用户态时；（1分）
抢占式OS中就绪队列中出现高优先权进程时。（1分）
3、简述进程调度中抢占式”和非抢占式”两种方式的含义？哪一种的系统开销更大？
答：抢占式：允许调度程序根据某种原则，去暂停某个正在执行的进程，将已分配给该进程的CPU重新分配给另一进程。非抢占式：一旦把CPU分配给某进程后，便让该进程一直执行，直至该进程完成或发生某事件而阻塞时，才再把CPU分配给其它进程，绝不允许某进程抢占已经分配出去的CPU。（3分）
抢占式的系统开销大于非抢占式。（2分）
4、何谓作业调度、进程调度和交换调度？
答：作业调度，按一定原则选取外存作业队列中的某些作业进入内存并为之
创建进程、分配资源，然后入就绪队列。（2分）
进程调度，按一定原则选取就绪队列中的某个进程占用处理机并完成进程的上下文切换。（2分）
交换调度，按一定原则将处于外存交换区中的静止进程调入内存或将处
于内存的活动进程调至外存交换区。（1分）
5、何谓对换？在存储管理中引入对换后会带来哪些好处？
答：对换：把内存中暂时不能运行的进程或暂时不用的程序或数据，调出到外存上，以便腾出足够的内存空间，再把具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据调入内存（3分）。带来的好处：对换技术能从逻辑上扩充内存空间，从而使整个系统资源的利用更为充分有效（2分）。
6、列出设备控制器的基本功能？
答：设备控制器的基本功能有：接收和识别命令；数据交换；标识和报告设备的状态；地址识别；数据缓冲；差错控制。
7、简述进程的定义，以及构成一个进程的3个组成部分？
答：进程定义：一个具有独立功能的程序对某个数据集在处理机上的动态执行过程和分配资源的基本单位。（或者：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。）
构成一个进程的3个组成部分：程序段（Code ）、数据段（Data）、进程控制块（PCB）。
&在操作系统中为什么要引入缓冲？
答：缓和CPU、I/O设备、用户进程三者之间速度不匹配的矛盾。
减少中断次数，减少CPU的中断处理时间。
解决了DMA或通道方式的瓶颈问题，提高了CPU和I/O设备之间的并行
性。
9、简述多道程序的概念和好处？
答：概念：若干进程同时驻留内存且轮流使用CPU及共享系统中的各种资源。（2分）好处：提高CPU利用率；提高内存和I/O设备利用率；增加系统吞吐
量。（3分）
11、简述进程和线程的关系和区别？
答：进程是分配资源的基本单位，线程是独立调度的基本单位。（1分）多线程创建、切换、撤消比多进程创建、切换、撤消的系统开销小，并发性更好。（1分）多线程在多处理器系统上的优势较明显。（1分）
一个进程至少有一个线程，任一线程唯一地隶属于某一进程。（1分）
同一进程中的线程之间切换不会引起进程切换，但一个进程中的线程切换到另一进程中的线程时将引起进程切换。（1分）
12、引入分段存储管理方式的原因是什么？
答：方便编程和编译（1分）；有利于信息共享（1分）；有利于信息保护（1 分）；适于动态增长（1分）；适于动态链接（1分）。
13、列举常见的设备I/O控制方式？
答：常见的I/O控制方式有：程序I/O方式；中断驱动I/O控制方式；直接存储器访问（DMA）I/O控制方式；I/O通道控制方式。（每小点1分，答对4个就给满分）
14、试列举用户可以对文件施加的主要操作？
答：创建文件、删除文件、读文件、写文件、设置文件的读/写指针、打开文件、关闭文件等。（答对上述任何一点就给1分，满分5分）
15 .进程调度中"可抢占"和"非抢占"两种方式，哪一种系统的开销更大？为什么？
（1）可抢占式会引起系统的开销更大。
（2）可抢占式调度是严格保证任何时刻，让具有最高优先数（权）的进程占有处理机运行，因此增加了处理机调度的时机，引起为退出处理机的进程保留现场，为占有处理机的进程恢复现场等时间开销增大。
16 .试比较进程调度与作业调度的不同点
（1）作业调度是宏观调度，它决定了哪一个作业能进入主存。进程调度是微观调度，它决定各作业中的哪一个进程占有中央处理机
（或）作业调度是高级调度，它位于操作系统的作业管理层次。进程调度是低级调度，它位于操作系统分层结构的最内层。
（2）作业调度是选符合条件的收容态作业装入内存。进程调度是从就绪态进程中选一个占用处理机。
四、综合题：
利用记录型信号量实现生产者与消费者的问题，要求提供数据结构的定义，生产者程序，消费者程序。
数据结构定义：
Semaphore mutex = 1 , empty = n , full = 0 ;
Item buffer]n] , nextp , nextc ;
int in = 0 , out = 0 _______________ , _________________________________
六、论述题：（15分）
（一）请就作业、程序、进程、线程这4个概念自由展开论述（论述点自选，不少于500字）。
答：作业的定义：在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作称为一个作业，它由程序、数据和作业说明书组成线程：一个进程内的基本调度单位称为线程或称为轻权进程，这个调度单位既可以由操作系统内核控制，也可以由用户程序控制进程和程序的区别和关系可简述如下：进程是程序的一次执行
（1）进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。（2）进程具有并行特征，而程序没有。（3）进程是竞争计算机系统资源的基本单位，从而其并行性受到系统自己的制约（4）不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据集不同
进程与程序的关系与区别
进程是动态而暂时的，程序是静态而永久的。进程具有并发特征，而程序没有。
不同的进程可以基于同一程序来创建，只是对应的数据集不同。某进程在执行过程中可调用多个程序。
进程有一定的生命期，而程序是指令的集合，本身无“运动”的含义。没有建立进程的程序不能作为一个独立任务单位得到操作系统的认可。
进程包括程序代码、数据和进程控制块。
线程与进程的比较
调度的基本单位：进程是分配资源的基本单位，线程是独立调度执行的基本单位。同一进程中的线程切换不会引起进程切换，但从一个进程中的线程切换到另一进程中的线程时，必定会引起进程切换。
并发性：在引入了线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间也可并发执行，甚至允许在一个进程中的所有线程都能并发执行。同样，不同进程中的线程也能并发执行。这使得操作系统具备了更好的并发性。
拥有资源：进程作为系统中拥有资源的一个基本单位，而线程本身并不拥有系统资源，只是仅有一点必不可少的、能保证独立运行的资源（如TCB、PC、寄存器、堆栈等）o同一进程中的所有线程可共享该进程所拥有的资源。
独立性：由于同一进程中的不同线程要共享该进程的内存空间和各类资源，所以它们之间的独立性要远低于不同进程之间的独立性。
系统开销：线程的创建、切换、同步、通信、撤销所需付出的开销远小于进程的相应开销，故并发性更好。
支持多处理机系统：单个进程不可能同时允许在多个处理机上，然而一个进程中的多个线程却可以同时分派到多个处理机上并行执行。所以线程在多处理器系统上的优势很明显。
从属关系：一个程序执行时至少有一个进程，一个进程至少有一个线程，任一线程唯一地属于某一进程。
作业与进程的比较：
作业是用户向计算机提交任务的任务实体，进程是完成用户任务的执行实体。
一个作业可由多个进程组成，且至少由一个进程组成（根进程）。
作业主要应用于批处理系统，进程应用于所有多道程序系统。作业周期不同于进程周期。
（二）、论述题：（15分）
请就死锁的定义、产生原因、必要条件、处理方法（预防、避免、检测、解除）等自由展开论述（论述点自选，不少于500字）
答：死锁定义：多个进程循环等待它方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。产生死锁的根本原因：资源有限且操作不当。
产生死锁的必要条件：互斥条件、请求和保护条件、不剥夺条件、环路等待条件。如果在计算机系统中同时具备上面四个必要条件时，那么会发生死锁。即四个条件中有一个不具备，系统就不会发生死锁。
（1）互斥条件。临界资源，不能交叉使用，即进程对自己拥有的资源进行排他性控制。
(2) 请求和保持条件。进程在保持住自己已有资源的情况下再去申请新资源，申请未被满足(即阻塞)时仍保持住已有资源不放。
(3) 不可抢占条件。进程拥有的资源只能由自己主动释放，而不能被其它并发进程强行剥夺(抢占)。
(4) 循环等待条件。封闭环路中的每一条申请边都是进程在请求另一进程已占
有的资源，从而形成了一个“进程-资源”的循环链。
【解析】
互斥条件：进程对它所需的资源进行排它性控制，即在一段时间内，某资源为一进程所独占。非抢占条件：进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被
其它进程强行夺走，即只能由获得资源的进程自己释放。占有且等待资源条件：进程每次申请它所需的一部分资源，在等待新资源的同时，继续占有已分配到的资源，循环等待条件：存在一进程循环链，链中每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求死锁预防的基本思想和可行的解决办法
1. 死锁预防的基本思想：打破产生死锁的四个必要条件的一个或几个。
2. 预防死锁的策略：资源预先分配策略、资源有序分配策略。
1) 资源预先分配策略：打破占有且申请条件，进程在运行前一次性地向系统申请它所需要的全部资源，如果所序言的全部资源得不到满足，则不分配任何资源，此
进程暂不运行。
2) 资源有序分配策略：打破循环等待条件，把资源事先分类编号，按序分配，使进程在申请、占用资源时不会形成环路。
死锁预防的措施有：(1)屏弃“请求和保持”条件，优点是简单、易于实现且很安全；
(2)屏弃“不剥夺”条件，在采用这种方法预防死锁时，进程是在需要资源时才提出请求。这样，一个已经保持了某些资源的进程，当它再提出新的资源要求而不能立即得到满足时，必须释放它已经保持的所有资源，待以后需要时再重新申请。这种预防死锁方法，实现起来比较复杂，且要付出很大代价。(3)摒
弃“环路等待”条件，在这种方法中规定，系统将所有的资源按类型进行线形排队，并赋予不同的序号。这种预防死锁的策略与前两种策略比较，其资源利用率和系统吞吐量，都有较明显的改善。
死锁的避免与银行家算法
1?避免死锁的方法：银行家算法。
2 .银行家算法的基本思想：分配资源之前，判断系统是否是安全的；若是，才分配。死锁检测
1. 死锁的检测算法：是当进程进行资源请求时检查并发进程组是否构成资源的请求和
占用环路。如果不存在这一环路，则系统中一定没有死锁。
2. 总之：如果资源分配图中不存在环路，则系统不存在死锁；反之如果资源分配图中存在环路，则系统可能存在死锁，也可能不存在死锁。
处理死锁的基本方法
(1)预防死锁一破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件
(2)避免死锁一破坏产生死锁的四个必要条件
(3)检测死锁一通过系统设置的检测机构，及时检测出死锁的发生
（4）解除死锁一撤销或挂起一些进程10、
预防死锁的方法
a.摒弃"请求和保持"条件
b.摒弃"不剥夺"条件
c.摒弃"环路等待"条件
（另外一种）
死锁的检测：资源分配图算法，死锁定理。
死锁解除：抢占资源，终止（撤消）进程。
设备管理考点
设备的分类：