操作系统大作业题目与要求
一、大作业要求：
1．学生根据自己实际情况自由选择题目，多人可选择同一题，每人选择的题目需独立完成，。
2．分析设计要求，给出解决方案，建立必要的数据结构，然后设计总体流程（包括界面）、详细设计必要的算法，并最终显示结果。基于WINDOWS或LINUX操作系统都可以，用何种编程语言都有可以。
3．提交报告，包括设计要求、设计思想流程、设计所涉及的主要数据结构、程序清单、运行结果、设计心得、参考资料等。
4．严禁抄袭，复制设计内容，查出后相关同学设计成绩以零分处理。
5．所提交源程序应是能够运行通过的完整程序。
6．课程设计参考评分标准：
设计思想说明（10分）；数据结构的说明（6分）；各模块的算法流程图（10分）；程序清单：注意加注释（包含关键字、方法、变量等），在每个模块前加注释；（共70分，其中书面源程序占35分，实验的检查结果、程序的运行情况占35分）体会，总结及体会建议（4分）。
二、设计题目
1．Windows多线程控制台程序
目的：学习和掌握如何编写Windows多线程控制台程序。通过编写程序，加深对进程和线程关系的理解，掌握多线程程序的执行和编写技巧。
设计要求：写一个单进程多线程的Windows控制台程序，该程序在一个进程内建立N个线程来执行指定的任务。N由命令行传递给系统。
Win32控制台程序中，主函数的格式如：
V oid main(int argc,char*argv[])，可以获取命令行参数。
通过VC++“工程/设置”的C/C++属性页设置应用程序为“MTD”多线程。
利用win32API CreateThread()来生成线程。
2．睡眠理发师问题
目的：了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。
设计要求：
（1）编写程序实现理发师与顾客进程的同步。
问题描述：这是一种经典的IPC问题，理发店有一位理发师，一把理发椅和n把用来等候理发的椅子。如果没有顾客，则理发师在理发椅上睡觉，顾客理来时，如理发师闲则理发，否
则如有空椅则坐等，没有空椅则离开，编写程序实现理发师和顾客程序，实现进程控制，要求不能出现竞争。
（2）将（1）题中问题修改为有两位理发师，设计程序实现同步控制。
问题提示：可以用一个变量waitting来记录等候理发的顾客数，另使用三个信号量：用来记录等候理发的顾客数customers；用来记录理发师是否空闲的信号量barbers，一个用于互斥访问waitting变量的mutex.。
3．进程调度模拟程序
目的：深入掌握进程调度的概念原理和实现方法。
设计要求：编写一个进程调度程序，允许多个进程并行执行。
进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）、先来先服务算法、按时间片轮转调度算法，最终总结该算法的优缺点，写出设计体会。
每个进程有一个进程控制块（PCB）表示，进程控制块可以包含如下信息：
进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。
进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为输入进程的时间。进程的运行时间以时间片为单位进行计算。每个进程的状态可以是就绪W（wait）、运行R（run）或完成F（finish）三种状态之一。
4．进程调度模拟程序2
目的：深入掌握进程调度的概念原理和实现方法。
设计要求：编写一个进程调度程序，允许多个进程并行执行。
进程调度算法：采用最高优先数优先与按时间片轮转调度结合算法，最终总结该算法的优缺点，写出设计体会。
如果运行下个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进行已占用CPU时间还未达到所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1(即降低一级)，然后把它插入就绪队列等待CPU。每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的PCB，以便进行检查。重复以上过程，直到所有进程都完成为止。
5．读者与写者问题（进程同步问题）
目的：了解进程同步的概念，理解信号量机制的原理，掌握运用信号量解决进程同步问题的方法，进而学会运用进程的同步与互斥。
设计要求：编程模拟读者与写者问题，要求显示结果。
问题描述：
（1）多个进程共享一个文件，其中只读文件的称之为读者，其余只写文件的称为写者。读
者可以同时读，但是写者只能独立写。
（2）对（1）修改，使得它对写者优先，即一旦有写者到，后续的读者都必须等待，而无论是否有读者在读文件。
6．模拟文件管理系统
目的：深入了解文件管理系统，初步掌握文件管理系统的实现方法。
设计要求：编写一程序，模拟一个简单的文件管理系统。树型结构，目录下可以是目录，也可以是文件。
在此文件管理系统，可实现的操作有：
改变目录：格式：cd<目录名>
显示目录：格式：dir[<目录名>]
创建目录：格式：md<目录名>
删除目录：格式：rd<目录名>
新建文件：格式：edit<文件名>
删除文件：格式：del<文件名>
退出文件系统：exit
实现参考：
（1）文件系统采用二叉树型存储结构，结点结构如下：
Struct FileNode
{
Char filename[FILENAME_LEN];//文件名/目录名
Int isdir;//目录、文件的识别标志
Int i_nlink;//文件链接数
Int adr;//文件的地址
Struct FileNode*parent,*child;//指向父亲的指针和左孩子的指针
Struct FileNode*sibling_prev,*sibling_next;//指向前一个兄弟的指针和后一个兄弟的指针。
}
（2）目录名和文件名支持全路径名和相对路径名，路径名各分量间用“/”隔开
（3）功能具体描述：
改变目录：改变当前工作目录，目录不存在是给出出错信息
显示目录：显示指定目录下或当前目录下所有文件和一级目录（选做：带/s参数的dir命令，显示所有子目录）
创建目录：在指定路径或当前路径下创建指定目录。重名时给出出错信息。
删除目录：删除指定目录下所有文件和子目录。要删目录不空时，要给出提示是否要删除。
创建文件：创建指定名字的文件，只要创建表示文件的节点即可，内容及大小不考虑。
删除文件：删除指定文件，不存在时给出出错信息。
退出文件系统：exit
（4）总体流程：
初始化文件目录
输出提示符，等待接受命令，分析键入的命令；
对合法的命令，执行相应的处理程序，否则输出错误信息，继续等待新命令。直到键入exit 退出为止。
7．内存的申请与释放
目的：了解操作系统内存分配的算法。
设计要求：
（1）定义一个自由存储块链表，按块地址排序，表中记录块的大小。当请求分配内存时，扫描自由存储块链表，址到找到一个足够大的可供分配的内存块，若找到的块大小正好等于所请求的大小时，就把这一块从自由链表中取下来，返回给申请者。若找到的块太大，即对其分割，并从该块的高地址部分往低地址部分分割，取出大小合适的块返回给申请者，余下的低地址部分留在链表中。若找不到足够大的块，就从操作系统中请求另外一块足够大的内存区域，并把它链接到自由块链表中，然后再继续搜索。
释放存储块也要搜索自由链表，目的是找到适当的位置将要释放的块插进去，如果被释放的块的任何一边与链表中的某一块临接，即对其进行合并操作，直到没有合并的临接块为止，这样可以防止存储空间变得过于零碎。
（2）空闲区采用分区说明表的方法实现（1）中的功能。要求同上。
8．Windows磁盘直接读写实验
目的：了解磁盘设备编程的特点。
设计要求：通过本实验了解在windows系统中如何直接使用磁盘的读写功能；所编应用程序能够响应用户指定的读写磁盘扇区的请求，也能提供查看磁盘相关参数的功能。技术的关键是使用了windows提供的API（应用程序接口）来实现所要求的功能。用户可以利用API进行底层的磁盘操作。
相关知识：（下列函数的详细使用方法参看VC++的MSDN文档）
（1）CreateFile:用来创建或者打开一个文件、管道、磁盘设备等，它返回一个句柄用于以后对这信对象的访问。
（2）DeviceControl:本API直接向相应设备的驱动程序发出指令，以完成在函数参数中
所指定的动作。
（3）WriteFile：本API用于向文件中写入数据，写入操作可以采用同步方式或者异步方式，写入操作从文件指针处开始，写操作后会被相应调整。磁盘设备被当作文件看待。
（4）ReadFile:本API用于文件中读出数据，读出操作从文件指针处开始，文件指针在读操作后会被相应调整。用法同写文件函数相似。
（5）SetFilePointer:用于移动一个打开的文件中的读写指针。
9．处理机调度
目的：加深作业概念的理解，深入了解多道程序设计系统中如何组织作业、管理作业和调度作业，加深对作业调度算法的理解。
设计要求：采用短作业优先调度算法、先来先服务调度算法和最高响应比调度算法实现处理机对作业的调度。
作业调度算法的关键是在已有的作业后备队列上按照一定的规则选择一个作业，如何在已有的数据结构上进行操作的问题。
10．页面置换算法
目的：深入掌握内存调度算法的概念原理和实现方法。
设计要求：编写程序实现：
（1）先进先出页面置换算法（FIFO）
（2）最近最久未使用页面置换算法（LRU）
（3）最佳置换页面置换算法（OPT）
专题：设计一个虚拟存储区和内存工作区，编程序演示以上三种算法的具体实现过程，并计算访问命中率。演示页面置换的三种算法。通过随机数产生一个指令序列，将指令序列转换成为页地址流。计算并输出各种算法在不同内存容量下的命中率。
11．售票员与乘客（信号量操作）
目的：了解进程同步的概念，理解信号量机制的原理，掌握运用信号量解决进程同步问题的方法，进而学会运用进程的同步与互斥。
设计要求：编程序模拟车站售票厅内进程同步问题，售票厅任何时刻最多可容纳20名购票者进入，否则需要在外面等待。每个购票者可看成一个进程。
12．生产者—消费者问题
目的：掌握信号的使用方法和PV操作的定义，掌握使用PV操作实现进程之间同步与互斥的方法，加深对进程同步互斥概念的理解。
设计要求：设计一程序，由一个进程创建三个子进程，三个子进程一个是生产者进程，两个是消费者进程，父子进程都使用父进程创建的共享存储区进行通信，由生产者进程将一个数
组中的十个数值发送到由5个缓冲区组成的共享内存中，两个消费者进程轮流接收并输出这十个数值，同时将两个消费者进程读出的数值进行累加求各和。
13．驱动调度
目的：掌握驱动调度算法的原理
设计要求：模拟电梯调度算法，实现对磁盘的驱动调度。
要求模拟设计一个驱动调度程序，观察驱动程序的动态运行过程。通过实验理解和掌握驱动调度的职能。
通过输入一个0~1的数来确定函数执行“接受请求”命令，还是执行“驱动调度”命令。同时可以根据自已需要确定是否继续执行。
调用数组对输入的进程进行存储，并运用循环进行显示同时对I/O请求列表进行初始化。
运用电梯调度算法，对I/O列表中的磁盘请求进行调度，同时对I/O列表进行排序，调度完成后显示新的列表。
14．银行家算法
目的：了解多道程序系统中，多个进程并发执行的资源分配。
设计要求：管理员可以把一定数量的作业供多个用户周转使用，为保证作业的安全，管理员规定：当一个用户对作业的最大需求量不超过管理员现有的资金就要接纳该用户；用户可以分期贷款，但贷款的总数不能超过最大需求量；当管理员现有的作业不能满足用户的所需数时，对用户的请求可以推迟支付，但总能使用户在有限的时间里得到请求。当用户得到所需的全部作业后，一定能在有限的时间里归还所有的作业。
15．交通信号灯模拟
目的：了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。
设计要求：编程模拟交通信号灯的控制。
问题描述：一个十字路口，共有四组红绿灯，每个路口的车辆都遵循“红灯停，绿灯行”的原则，假设将每一台汽车都作为一个进程，请设计良好的机制，展示出合理的“十字路口交通管理”情况。
车辆通行设定：路口宽度不限，对一个路口而言，只有当一辆车通过路口（越过对面路口的交通灯后），其后续车辆才能继续通过交通灯，车辆通过路口的时间可以固定，可以自行计算。
进程的互斥：交通灯进程实际上是互斥的，即不能同时为红或者同时为绿。
进程的消息通信或其通信方式：对车辆进程而言，每一个车辆在通过路口前，必须确认前面的车辆已经通过了路口。
进程的调度：停留在一个路口的车辆，决定其前进或等候的因素是交通灯和前面车辆的状
态，需要设计一个良好的进程调度机制来控制所有车辆的通行。
16．哲学家进餐问题
目的：通过实现哲学家进餐问题的互步，深入了解和掌握进程互斥的原理。
设计要求：哲学家有N个，规定全体到齐后开始讨论，在讨论的间隙哲学家进餐，每人进餐时都需使用刀、叉合一把，所有哲学家刀和叉都拿到后才能进餐。哲学家的人数、餐桌上的布置自行设定，实现刀和叉的互斥使用算法的程序实现。
17．司机与售票员（信号量操作）
目的：掌握信号的使用方法和PV操作的定义，掌握使用PV操作实现进程之间同步和互斥的方法，加深对进程同步互斥概念的理解。
设计要求：设计程序模拟在公共汽车上，司机和售票员操作的同步。司机：启动车辆，正常行车，到站停车。售票员：上乘客，关车门，售票，开车门，下乘客。用PV操作对其控制。
18．磁盘调度算法
目的：了解磁盘管理的原理，掌握磁盘调度种算法。
设计要求：编程序实现下述磁盘调度算法，并求出每种算法的平均寻道长度：要求设计主界面可以灵活选择算法，且以下算法都要实现。
（1）先来先服务算法（FCFS）
（2）最短寻道时间优先算法（SSTF）
（3）扫描算法（SCAN）
（4）循环扫描算法（CSCAN）
19．收银员与顾客问题（信号量操作）
目的：了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。
设计要求：编程模拟下面同步问题：在某超市有下收银员，且同时最多允许有n个顾客购物，我们可以将顾客和收银员看成是两类不同的进程，且工作流程如下图所示。为了利用PV 操作正确地协调这两类进程之间的工作，设置了三个信号量S1、S2和Sn，且初值分别为0、0、和n。
20．信号量的操作2
目的：了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。
设计要求：通过对windows系统的内核同步对象mutexes和semaphores的使用来实现进程同步的控制。利用CreateSemaphore、WaitForSingleObject等函数检测内核同步对象的状态。
21．男女生洗澡问题（信号量操作）
目的：了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。
设计要求：编程模拟男女生洗澡问题。
问题描述：假设某宿舍楼有一共用浴室，学校颁布规定：当有一个女生正在使用浴室，则其他女生可以进入，但是男生不行，反之亦然。在每个浴室门上有一个滑动指示符号，表示当前处于以下三种可能状态之一：
（1）空(2)有女生（3）有男生
选用一种程序设计语言编写下面的过程：
woman_wants_to_enter,man_wants_to_enter,woman_leaves,man_leaves。
22．进程间的通信
目的：了解进程间通信的机制，实现进程的两种通信方式，多次执行，观察结果，并对两种通信方式进行比较。
设计要求：利用系统提供的通信系统调用，进行一种方式的进程通信的程序设计，并对结果进行分析，同时了解另一种通信方式，将两种方式进行比较分析。
（1）消息的创建发送和接收
使用系统调用msgget()、msgsnd()、msgrev()、msgctl()来编写长度为500字节的发送和接收程序。用一个程序先后创建两个子进程server和client，进行消息队列方式通信。由server建立消息队列，等待其他进程发来消息，当遇到类型为1的消息，则作为通信结束的信号，取消消息队列，退出。Server每接收到一个消息显示在屏幕上。
Client判断一个数据中的整数是否为素数，然后使用server建立的消息队列，将某数是否为素数的消息依次发送给server,然后退出。Client每次发送时把消息显示在屏幕上。
（2）共享存储区的创建，附接和断接
使用系统调用shmget(),shmat(),shmctl()编写一个与上面(1)中相同功能的程序。
23．虚拟文件系统的实现
目的：过一个简单的多用户文件系统的设计，加深文件系统内部功能以及内部实现。
设计要求：
在Windows或者Linux下设计一个二级（或者树型）结构文件系统，要求至少实现以下功能：
login用户登录
dir列出文件目录
create创建文件
del删除文件
open打开文件
close关闭文件
read读文件
write写文件
cd进入子目录
rd删除子目录
md创建子目录
设计提示：实现虚拟文件系统的一般思路是调用系统的文件创建（如c中的fopen函数的w方式即可）一个新文件，将此文件作为虚拟磁盘，在完成本设计要求的内容时，要求所生成的文件目录以及文件等内容都是存储在此磁盘中。
24．分时系统实现
目的：了解计算机系统的启动过程，实模式和保护模式的区别，进程管理功能的具体实现。
设计要求：
（1）制作计算机启动盘。
（2）实现由实模式进入到保护模式。
（3）静态建立几个进程，采用时间片轮转调度策略调度进程执行。
25．苹果问题
目的：了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。
设计要求：编程模拟实现这一问题的程序控制，分析处理过程，
问题描述：桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或取出一个水果。爸爸专向盘子放苹果（apple），妈妈专向盘子中放桔子（orange）；两个儿子专等吃盘子中的桔子，两个女儿专等吃盘子中的苹果。请用P、V操作来实现爸爸、妈妈、儿子、女儿之间的同步与互斥关系。
参考书目：
《操作系统实验教程》，张丽芬、刘利雄、王全玉等，清华大学出版社。
《操作系统原理与实践教程》周湘贞、曾宪权编，清华大学出版社。
《Windows操作系统核心编程实验教程》，宋晓宇，中国铁道出版社。
操作系统简答题 简答题 1、什么是批处理系统？引入批处理系统的目的是什么？ 答：批处理系统指用户的作业成批的处理，作业建立、处理、完成都自动由系统成批完成。引入批处理系统的目的是要解决手工操作的慢速度和计算机运算的高速度之间的矛盾，提高设备的利用率，提高系统吞吐量。 2、对目录管理的主要要求是什么？ 答：对目录管理的主要要求是：解决“按名存取”文件问题，解决快速搜索文件、文件命名冲突以及文件共享问题 3、设备驱动程序是什么？写出设备驱动程序的处理过程。 答：设备驱动进程与设备控制器之间的通信程序称为设备驱动程序。设备驱动程序的处理过程为：将用户进程抽象的I/O要求转换为具体的要求，检查I/O请求的合法性，读出和检查设备的状态，传送必要的参数，设置设备工作方式，启动I/O设备 4、分页和分段内存管理有什么区别？
答：1）分页的作业地址空间是一维的，分段的作业地址空间是二维的 （2）页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位 （3）分页是出于系统管理的需要，分段是为了满足用户的需要（4）页的大小固定且由系统决定，一个系统内只能有一种页面大小；段的长度不固定，段含有一组意义相对完整的信息，段的长度取决于信息组的长度 5、为什么要引入动态重定位？如何实现？ 答：静态重定位是在链接装入时一次集中完成的地址转换，但它要求连续的一片区域，且重定位后不能移动，不利于内存空间的有效使用，所以要引入动态重定位。它是靠硬件地址变换部分实现的，通常采用重定位寄存器等实现 1、操作系统有哪几大特征？最基本的特征是什么？ 答：有4大特征。 并发（Concurrence），多个事件在同一时间段内发生，如各进程间的并发，系统与应用间的并发； 共享(Sharing)，所谓共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用； 虚拟(Virtual)，通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物，主要目的在于提高资源的利用率，如CPU－－每个用户（进程）
20200415批次操作系统 1.现代操作系统一般都提供多任务的环境，试回答以下问题。 (1) 为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？ (2) 为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语？ (3) 当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？ （1）为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？ 答：为支持进程的并发执行，系统必须建立“进程控制块（PCB）”， PCB的组织方式常用的是链接方式。 （2）为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语？ 答：进程的阻塞与唤醒原语和进程的挂起与激活原语。 （3）当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？ 答：创建原语：建立进程的PCB，并将进程投入就绪队列。； 撤销原语：删除进程的PCB，并将进程在其队列中摘除； 阻塞原语：将进程PCB中进程的状态从运行状态改为阻塞状态，并将进 程投入阻塞队列； 唤醒原语：将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进 程从则色队列摘下，投入到就绪队列中。 现代操作系统一般都提供多进程(或称多任务)运行环境，回答以下问题： 为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构 正确答案 为支持多进程的并发执行，系统为每个进程建立了一个数据结构：进程控制块(PCB)，用于进程的管理和控制。PCB中记录了有关进程的一些描述信息和控制信息，包括进程标识符、进程当前的状态、优先级、进程放弃CPU时的现场信息，以及指示组成进程的程序和数据在存储器中存放位置的信息、资源使用信息、进程各种队列的连接指针和反映进程之间的隶属关系的信息等。 现代操作系统一般都提供多进程(或称多任务)运行环境，回答以下问题： 为支持进程状态的变迁，系统至少应提供哪些进程控制原语
操作系统大题 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
1.假设有一磁盘含有64000块，块号记为1～64000，现用2000个32位(Bit)的字作该盘的 位示图，试问第59999块对应于位示图中第几字的第几位(字、位均从0开始)；而第1599字的第17位对应于磁盘的第几块 2.页式存储管理中，主存空间按页分配，可用一张“位示图”构成主存分配表。假设主 存容量为2M字节，页面长度为512字节，若用字长为32位的字作主存分配的“位示图”需要多少个字如页号从1开始，字号和字内位号（从高位到低位）均从1开始，试问：第2999页对应于何字何位；99字19位又对应于第几页 3.进程P1使用缓冲区buffer向进程P2，P3，P4发送消息，要求每当P1向buffer中发消 息时，只有当P2，P3，P4进程都读取这条消息后才可向buffer中发送新的消息。利用P、V原语描述如下图所示进程的动作序列。 4. 有如下图所示的工作模型： 三个进程P0、P1、P2和三个缓冲区B0、B1、B2，进程间借助相邻缓冲区传递消息：P0每次从B0中取出一条消息经加工后送入B1中，P1每次从B1中取出一条消息经加工后送入B2中，P2每次从B2中取出一条消息经加工后送入B0中。B0，B1，B2分别可存放3，2，2个消息。初始时B0中有2个消息， B1 ，B2中各有1个消息。用P、V操作写出P0，P1，P2的同步及互斥流程。 5.在一个生产车间中，有3个工人共同协作生产某种产品，工人1负责生产零件A并放入车间的货架，工人2负责生产零件B并放入车间的货架，工人3从货架上获取零件，并将1个零件A和一个零件B组装成成品运出车间，车间的货架上最多共可以存放1000个零件，为了保证合理的库存和零件配比，当某种
1.I/O软件一般分为哪几个层次？ 从硬件层到用户层分为中断处理程序；设备驱 动程序；与设备无关的I/O软件；用户空间的 I/O软件等4层。 2.操作系统有哪些基本类型？ 基本的操作系统类型有三种：多道批处理操作 系统，分时操作系统及实时操作系统。.各举 出一个实例？随着计算机体系结构的发展，先 后出现了个人计算机操作系统、嵌入式操作系 统、多处理机操作系统、网络操作系统和分布 式操作系统。 3.有几种I/O控制方式?各自的含义是什么？ 答：常用的I/O控制技术有4种：程序直接控 制方式、中断控制方式、DMA方式和通道控制 方式。 程序直接控制方式是由用户进程直接控制内 存或CPU和外围设备之间的信息传送。这种方 式控制者都是用户进程。 中断方式被用来控制外围设备和内存与CPU 之间的数据传送。这种方式要求CPU与设备 （或控制器）之间有相应的中断请求线，而且 在设备控制器的控制状态寄存器的相应的中 断允许位。 DMA方式又称直接存取(direct memory access)方式。其基本思想是在外围设备和内 存之间开辟直接的数据交换通道。 通道控制（channel control）方式与DMA 方式相类似，也是一种以内存为中心，实现设 备和内存直接交换数据的控制方式。与之不同 的是，在DMA方式中数据传送方向、存放数据 内存始址以及传送的数据块长度等都是由 CPU控制，而在通道方式中这些都是由专管输 入输出的硬件——通道来进行控制 4.常见的文件物理结构有哪些？各有什么特 点？各自与文件的存取方式的关系如何？ 常见的文件物理结构有顺序结构，链接结构， 索引结构。 顺序结构以编号连续的磁盘块存储文件内容， 适合于顺序存取和直接存取； 链接结构将逻辑上连续的文件块存放到不连 续的物理块中、然后在每一个物理块保存一个 存放下一个逻辑块的物理块的指针，以保持逻 辑块的连续性，此类结构顺序存取；以索引结 构存储的文件，适合于顺序存取、直接存取。 索引结构是在文件目录中设置一张文件物理 块的索引表，表中依文件逻辑块的顺序登记各 个逻辑块所在的物理块地址。该方式适合于顺 序存取、直接存取。以顺序结构存储的文 件，适合于顺序存取和直接存取，以链接结构 存储的文件，适合于顺序存取，以索引结构存 储的文件，适合于顺序存取、直接存取。 5.给出两种I/O调度算法，并说明为什么I/O 调度中不能采用时间片轮转法。 答： I/O调度程序通常采用（1）先来先服 务调度和（2）优先级调度两种调度算法。 由于I/O操作中一般会涉及通道操作，而通道 程序已经启动就不能停止，直至完成。在它完 成之前不会被中断，即通道程序不接受从CPU 来的中断。因此I/O调度程序不能采用时间片 轮转调度算法。 6.何谓缓冲区？为什么要引入缓冲？ 缓冲即是使用专用硬件缓冲器或在内存中划 出一个区域用来暂时存放输入输出数据的器 件。 引入缓冲是为了匹配外设和CPU之间的处理速 度，减少中断次数和CPU的中断处理时间，同 时。解决DMA或通道方式时的数据传输瓶颈问 题 7.何谓进程通信？常见的进程通信方法有哪 些？ 进程之间的信息交换共享存储区，信息传 递，共享文件 8.何谓死锁？产生死锁的原因有哪些？ 若系统中存在一组进程（两个或多个），它们 中的每一个进程都占用了某种资源而又都在 等待其中另一进程所占用的资源，这种等待永 远不能结束，这种现象称为死锁。 产生死锁的原因包括竞争资源和进程推进顺 序不当。 9.何谓死锁？为什么将所有资源按类型赋予不 同的序号，并规定所有的进程按资源号递增 的顺序申请资源后，系统便不会产生死锁? 所谓死锁，是指多个进程在运行过程中因争夺 资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些
习题二处理器管理 一、单项选择题 1、操作系统中的作业管理是一种（）。 A.宏观的高级管理 B.宏观的低级管理 C.系统刚开始加电 D.初始化引导完成 2、进程和程序的本质区别是（）． A.存储在内存和外存 B.顺序和非顺序执行机器指今 C.分时使用和独占使用计算机资源 D.动态和静态特征 3、处于后备状态的作业存放在（）中。 A.外存 B.内存 C.A和B D.扩展内存 4、在操作系统中，作业处于（）时，已处于进程的管理之下。 A.后备 B.阻塞 C.执行 D.完成 5、在操作系统中，JCB是指（）。 A.作业控制块 B.进程控制块 C.文件控制块 D.程序控制块 6、作业调度的关键在于（）。 A.选择恰当的进程管理程序 B.选择恰当的作业调度算法 C.用户作业准备充分 D.有一个较好的操作环境 7、下列作业调度算法中，最短的作业平均周转时间是（）。 A．先来先服务法 B. 短作业优先法 C. 优先数法 D. 时间片轮转法 8、按照作业到达的先后次序调度作业，排队等待时间最长的作业被优先调度，这是指（） 调度算法。 A.先来先服务法 B. 短作业优先法 C.时间片轮转法 D. 优先级法 9、在批处理系统中，周转时间是（）。 A.作业运行时间 B.作业等待时间和运行时间之和 C.作业的相对等待时间 D.作业被调度进入内存到运行完毕的时间 10、为了对紧急进程或重要进程进行调度，调度算法应采用（）。 A.先来先服务法 B. 优先级法 C.短作业优先法 D. 时间片轮转法 11、操作系统中，（）负责对进程进行调度。 A.处理机管理 B. 作业管理 C.高级调度管理 D. 存储和设备管理 12、一个进程被唤醒意味着（）。 A.该进程重新占有了CPU B.进程状态变为就绪 C.它的优先权变为最大 D.其PCB移至就绪队列的队首 13、当作业进入完成状态，操作系统（）． A.将删除该作业并收回其所占资源，同时输出结果 B.将该作业的控制块从当前作业队列中删除，收回其所占资源，并输出结果
学习中心： 专业： 年级：年春/秋季 学号： 学生： 题目： 1.谈谈你对本课程学习过程中的心得体会与建议？ 2.《操作系统》课程设计,从以下5个题目中任选其一作答。 《操作系统》课程设计 注意：从以下5个题目中任选其一作答。 总则：不限制编程语言，可以选用C/C++等（具体工具平台及语言可以自己根据自己的习惯选用，不必完全按照上述技术要求） 作业提交： 大作业上交时文件名写法为：[姓名奥鹏卡号学习中心]（如：戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中心[1]VIP） 以附件word文档形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。如下图所示。
注意事项： 独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！ 题目一：页面置换算法FIFO算法 要求：（1）撰写一份word文档，里面包括（算法思路、算法数据结构、主要函数代码、测试案例）章节。 （2）算法思路：FIFO为先进先出算法，简单介绍该算法 的基本思想，100字左右即可。 （3）算法数据结构：列出主要用的数据结构，比如存储页 面号序列page[]，存储装入物理块中的页面memery[]等， 只需要列出数据结构名称即可。 （4）主要函数代码：列出先进先出页面置换算法的代码。 不需要列出主函数。 （5）给出一个测试案例即可，比如设置物理块个数为3， 页面序号7 0 1 2 3 0 4 2 3，代码应列出算法 置换的具体细节。 题目二：页面置换算法LRU算法 要求：（1）撰写一份word文档，里面包括（算法思路、算法数据结构、主要函数代码、测试案例）章节。 （2）算法思路：LRU为最近最久未使用算法，简单介绍
20１６学年度计算机操作系统期末考试题及答案 一、单项选择题（每题1分，共２0分） 1。操作系统得发展过程就是（C） A、原始操作系统，管理程序,操作系统 B、原始操作系统，操作系统,管理程序Ｃ、管理程序,原始操作系统,操作系统D、管理程序,操作系统，原始操作系统 2.用户程序中得输入、输出操作实际上就是由( Ｂ）完成。 A、程序设计语言 B、操作系统Ｃ、编译系统D、标准库程序 ３.进程调度得对象与任务分别就是( C ）. A、作业，从就绪队列中按一定得调度策略选择一个进程占用CＰU B、进程,从后备作业队列中按调度策略选择一个作业占用CPＵ C、进程,从就绪队列中按一定得调度策略选择一个进程占用ＣPU Ｄ、作业，从后备作业队列中调度策略选择一个作业占用CPU ４．支持程序浮动得地址转换机制就是( Ａ) Ａ、动态重定位B、段式地址转换C、页式地址转换D、静态重定位 5。在可变分区存储管理中，最优适应分配算法要求对空闲区表项按( C )进行排列。A、地址从大到小Ｂ、地址从小到大C、尺寸从小到大D、尺寸从大到小 ６.设计批处理多道系统时，首先要考虑得就是(Ｂ）。 A、灵活性与可适应性Ｂ、系统效率与吞吐量C、交互性与响应时间D、实时性与可靠性 7。当进程因时间片用完而让出处理机时,该进程应转变为(Ｂ)状态。 A、等待 B、就绪Ｃ、运行D、完成 ８。文件得保密就是指防止文件被(C）。 A、篡改 B、破坏 C、窃取 D、删除 ９．若系统中有五个并发进程涉及某个相同得变量A,则变量Ａ得相关临界区就是由( D）临界区构成。 A、2个 B、3个 C、4个Ｄ、5个 １0．按逻辑结构划分,文件主要有两类：（A)与流式文件。 Ａ、记录式文件B、网状文件C、索引文件D、流式文件 11.UNIX中得文件系统采用(D)。 A、网状文件Ｂ、记录式文件C、索引文件D、流式文件 12.文件系统得主要目得就是（A )。 A、实现对文件得按名存取Ｂ、实现虚拟存贮器C、提高外围设备得输入输出速度D、用于存贮系统文档 13.文件系统中用（D ）管理文件. A、堆栈结构Ｂ、指针C、页表D、目录 14。为了允许不同用户得文件具有相同得文件名，通常在文件系统中采用( Ｂ）。Ａ、重名翻译B、多级目录C、约定Ｄ、文件名 １5.在多进程得并发系统中，肯定不会因竞争(C）而产生死锁。 A、打印机 B、磁带机Ｃ、ＣPU D、磁盘 １6．一种既有利于短小作业又兼顾到长作业得作业调度算法就是( C )。 A、先来先服务 B、轮转 C、最高响应比优先 D、均衡调度 17.两个进程合作完成一个任务.在并发执行中，一个进程要等待其合作伙伴发来消息,或者建立某个条件后再向前执行,这种制约性合作关系被称为进程得
1.操作系统的目标是什么？ 答：方便性，有效性，可扩充性，开放性。 2.什么是计算机操作系统。 答：是计算机系统中的一个系统软件，能有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够合理、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效运行的一组程序模块的集合。 3.操作系统的三种基本类型是什么。 答：批处理操作系统，分时系统，实时系统 4.试说明多道批处理操作系统的优缺点。 答：优点是资源利用率高，系统吞吐量大。 缺点是平均周转时间长，无交互能力。 5.试叙述多道程序设计的基本概念。 答：在多道批处理系统中，用户所提交的作业首先存放在外存上并排成一个队列，成为“后备队列”；然后，按一定的作业调度算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU 和系统中的各种资源。 6.简述分时系统的工作原理和特征。 答：（1）分时系统采用时间片轮转法，将CPU 的访问时间平均分给每个用户，使每个用户都可以访问到中央计算机资源。 （2）分时系统的特性：多路性，独立性，及时性，交互性。 7.操作系统的五大管理功能是什么？ 答： 处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口 8.操作系统的四个基本特征。 答：操作系统的四个基本特征分别是： （1）并发性：在多道程序环境下，并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行。但在单处理机系统中，每一时刻仅能执行一道程序，故微观上这些程序是在交替执行的。 （2）共享性：共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。根据资源属性不同分为互斥共享方式和同时访问方式。 （3）虚拟性：在操作系统中的所谓“虚拟”是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。 （4）异步性：在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，但由于资源等因素的限制，通常，进程执行并非“一气呵成”，而是以“走走停停”的方式运行。
《操作系统》课程作业 （2013年春） 姓名： 学号： 专业： 年级： 学校： 日期：
作业一：作业管理 1、有三道程序A、B、C在一个系统中运行，该系统有输入、输出设备各1台。三道程序 A、B、C构成如下： A：输入32秒，计算8秒，输出5秒 B：输入21秒，计算14秒，输出35秒 C：输入12秒，计算32秒，输出15秒 问：（1）三道程序顺序执行的总时间是多少？ （2）充分发挥各设备的效能，并行执行上述三道程序，最短需多少时间（不计系统开销）？并给出相应的示意图。 2、假设一个单CPU系统，以单道方式处理一个作业流，作业流中有2道作业，共占用CPU 计算时间、输入卡片数和打印输出行数如下： 其中，卡片输入机速度为1000张/分钟，打印机输出速度为1000行/分钟，试计算：（1）不采用spooling技术，计算这两道作业的总运行时间（从第1道作业输入开始到最后一个作业输出完毕）。 （2）如采用spooling技术，计算这2道作业的总运行时间（不计读/写盘时间），并给出相应的示意图。
作业二：进程管理 1、 请写出两程序S1和S2可并发执行的Bernstein 条件。 2、 有以下5条语句，请画出这5条语句的前趋图。 S1：y=x+1 R(x) W(y) S2：c=f-w R(f,w) W(c) S3：d=r-y R(r,y) W(d) S4：x=a+b R(a,b) W(x) S5：r=c+y R(c,y) W(r) 3、 设在教材第62页3.6.4节中所描述的生产者消费者问题中，其缓冲部分为m 个长度相等 的有界缓冲区组成，且每次传输数据长度等于有界缓冲区长度以及生产者和消费者可对缓冲区同时操作。重新描述发送过程deposit(data)和接收过程remove(data)。 P P P i P .. .. 1 2 i k 4、 设有k 个进程共享一临界区，对于下述情况，请说明信号量的初值、含义，并用P ，V 操作写出有关互斥算法。 （1） 一次只允许一个进程进入临界区； （2） 一次允许m （m 华南理工大学 “计算机操作系统”课程设计大作业 1）给出数据定义和详细说明； struct block_s{ /* 该块的实际长度,不包括block_s的大小。 */ int length; /* 申请该块的作业，为0表示该块空闲。 */ int owner; /* 当该块是空闲块时，offset表示下一空闲块的偏移,offset为TOTAL_BYTE表示该块是最后一个空闲块。 当该块非空闲块时，offset表示作业实际申请的大小。 */ int offset; }; 2）给出实现思想和设计流程； 该算法遍历空闲链表，找第一个大小能满足要求的块。 然后，若找到的块足够大，再把该块切成两块，返回第一块给调用者；把第二块加到空闲区链表中。 该算法遍历整个空闲链表，找一个大小能满足要求的块。并且该块是所有能满足要求的空闲块中，大小最小的块。 然后，若找到的块足够大，再把该块切成两块，返回第一块给调用者；把第二块加到空闲区链表中。 3）调试完成源程序； #include "stdio.h" #include #define m 10 /*假定系统允许的空闲区表最大为m，假定模拟实验中m值为10*/ #define minisize 100 struct { float address; /*已分分区起始地址*/ float length; /*已分分区长度，单位为字节*/ int flag; /*已分配区表登记栏标志，用"0"表示空栏目*/ }used_table[n]; /*已分配区表*/ struct { float address; /*空闲区起始地址*/ float length; /*空闲区长度，单位为字节*/ int flag; /*空闲区表登记栏标志，用"0"表示空栏目，用"1"表示未分配*/ }free_table[m]; /*空闲区表*/ allocate(char J,float xk) { /*采用最优分配算法分配xk大小的空间*/ int i,k; float ad; k=-1; for(i=0;i 1、请举例说明单用户单任务的操作系统与多用户多任务的操作系统之间的区别？ 2、死锁产生的4个必要条件是什么？它们是彼此独立的吗？ 3、当系统中的地址空间非常大时（例如32位），会给页表的设计带来什么问题？请给出一个方案并分析其优缺点。 4、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？ 5、试比较进程与程序的异同。 6、脱机命令接口和联机命令接口有什么不同？ 1、答案：DOS是单用户单任务的操作系统，通常这种操作系统没有进程调度，内存管理也比较简单，只划分为系统区和用户区，是单道的程序运行环境。Unix是多用户多任务的操作系统，有进程管理，内存管理也比较复杂。它们都具有设备管理系统和文件管理系统，但功能也有差别。 2、互斥，请求和保持，不剥夺，环路等待。 不是相互独立的，前三个条件是必要条件，而环路等待实际上是在前三者基础上的一种可能的结果，是死锁的一种现象。 3、会导致页表过长从而很难找到一块连续的存储空间存放页表，此外如果页表中的行不连续也会加大访问页表的查找时间。 可以用多级页表解决这个问题，将页表分页，离散地存储在不同区域，同时建立另一张页表映射原来页表的每一页。优点是不需要大块的连续空间，但并没有减少页表的空间，同时也增加了访存次数。 4、三种存储结构的特点略。 5、答案：进程与程序是紧密相关而又完全不同的两个概念：1）每个进程实体中包含了程序段和数据段这两个部分，因此他们是紧密相关的。但从结构上看，进程实体中除了程序段和数据段外，还必须包含一个数据结构，即进程控制块PCB。2）进程是程序的一次执行过程，因此是动态的；动态性还表现在进程由创建而产生、由调度而进行、由撤销而消亡，即它具有一定的生命周期。而程序只是一组指令的有序集合，并可以永久的驻留在某种介质上，其本身不具有运动的含义，是静态的。3）多个进程实体可同时存放在内存中并发执行，其实这正是引入进程的目的。而程序的并发执行具有不可再现性，因此程序不能正确并发执行。4）进程是一个能够独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位，而程序不可能在多道环境下独立运行。5）进程与程序不一一对应，同一个程序多次运行，将形成不同的进程；同一个程序的一次执 操作系统练习题 第一章引言 (一单项选择题 1操作系统是计算机系统的一种( 。A.应用软件 B.系统软件c.通用软件D.工具软件 2.操作系统目的是提供一个供其他程序执行的良好环境,因此它必须使计算机( A.使用方便 B.高效工作 C.合理使用资源 D.使用方便并高效工作 3.允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统是( 。A.分时操作系统 B.批处理单道系统 C.实时操作系统 D.批处理多道系统 4.下列系统中( 是实时系统。A.计算机激光照排系统 B.办公自动化系统 C.化学反应堆控制系统 D.计算机辅助设计系统 5.操作系统是一种系统软件,它( 。A.控制程序的执行 B.管理计算机系统的资源 C.方便用户使用计算机 D.管理计算机系统的资源和控制程序的执行 6.计算机系统把进行( 和控制程序执行的功能集中组成一种软件,称为操作系统 A.CPU管理 B.作业管理 C.资源管理 D.设备管理 7.批处理操作系统提高了计算机系统的工作效率,但( 。 A.不能自动选择作业执行 B.无法协调资源分配 c.不能缩短作业执行时间 D在作业执行时用户不能直接干预 8.分时操作系统适用于( 。A.控制生产流水线B.调试运行程序c.大量的数据处理D.多个计算机资源共享 9.在混合型操作系统中,“前台”作业往往是指( 。A.由批量单道系统控制的作业 B.由批量多道系统控制的作业 c.由分时系统控制的作业D.由实时系统控制的作业 10.在批处理兼分时的系统中,对( 应该及时响应,使用户满意。A.批量作业B.前台作业c.后台作业D.网络通信 11.实时操作系统对可靠性和安全性要求极高,它( 。A.十分注重系统资源的利用率B.不强调响应速度 c.不强求系统资源的利用率 D.不必向用户反馈信息 12.分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同之处在于( 。A.实现各台计算机之间的通信B.共享网络个的资源 c.满足较大规模的应用 D.系统中若干台计算机相互协作完成同一任务 13.SPOOL技术用于( 。A.存储管理B.设备管理C.文件管理 D.作业管理 14.( 为用户分配主存空间,保护主存中的程序和数据不被破坏,提高主存空间的利用率。 A处理器管理 B.存储管理 c.文件管理 D.作业管理 (二填空题 1. 计算机系统是按用户要求接收和存储信息,自动进行_______并输出结果信息的系统。 2.计算机是由硬件系统和_______系统组成。 3.软件系统由各种_______和数据组成。 4.计算机系统把进行_______和控制程序执行的功能集中组成一种软件称为操作系统。 5.操作系统使用户合理_______,防止各用户间相互干扰。 6.使计算机系统使用方便和_______是操作系统的两个主要设计目标。 7.批处理操作系统、_______和实时操作系统是基本的操作系统。 8.用户要求计算机系统中进行处理的一个计算机问题称为_______。 计算机控制系统大作业 农电2013级 （答题纸作答，附图粘在答题纸上，答案要求全部手写）1、简述开环控制系统、闭环控制系统的定义。（6分） 如果系统的输出端与输入端之间不存在反馈，也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这样的系统称开环控制系统。 由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，称为闭环控制系统。 二者相比，开环控制系统的结构要简单的多，同时也比较经济。闭环系统也具有一系列优点，由于闭环控制系统拥有反馈通路，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。 2、简述计算机控制系统的组成与基本工作原理。（10分） 计算机控制系统由控制部分和被控对象组成，其控制部分包括硬件部分和软件部分，这不同于模拟控制器构成的系统只由硬件组成。计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件。系统软件一般包括操作系统、语言处理程序和服务性程序等，它们通常由计算机制造厂为用户配套，有一定的通用性。应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序，如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。它们涉及被控对象的自身特征和控制策略等，由实施控制系统的专业人员自行编制。 计算机控制系统的工作原理： 实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入 实施控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理并按已定的控制规律决定将要采取的控制行为。 实时控制输入：根据控制决策，实时的对执行机构发出控制信号，完成控制任务 3、列举计算机控制系统的典型型式。（6分） （1）操作指导控制系统优点：结构简单，控制灵活，安全。缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。 （2）直接数字控制系统（DDS）优点：实时性好，可靠性高，适应性强。 （3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最优工况。 （4）分散控制系统（DCS）优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。 （5）现场总线控制系统（FCS）优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。 4、什么是串模干扰，有哪些抑制方法（12分） 所谓串模干扰就是干扰源Vc串联于信号源Vs之中。或者简单地认为它是与被测信号迭加在一起的干扰。在输入回路中它与被测信号所处的地位完全相同。串模干扰也称横向干扰或差模干扰。 计算机操作系统大题 整理 四、应用题（每小题8分，共40分） 1．在一单道批处理系统中，一组作业的提交时间和运行时间见下表所示。 作业提交时间运行时间 1 8.0 1.0 2 8.5 0.5 3 9.0 0.2 4 9.1 0.1 计算以下二种作业调度算法的平均周转时间T和平均带权周转时间W。先来先服务调度算法。（2）短作业优先调度算法。 2．考虑某个系统在某时刻的状态如下表所示。 Allocation Max Available ＡＢＣＤＡＢＣＤ１５２０ P0 ００１２００１２ P1 １０００１７５０ P2 １３５４２３５６ P3 ００１４０６５６ 使用银行家算法回答下面的问题： （1）求Need矩阵。 （2）系统是否处于安全状态？如安全，请给出一个安全序列。 （3）如果进程P1发来一个请求（0，4，2，0），这个请求能否立刻被满足？如安全，请给出一个安全序列。 (2) 安全，安全序例为：P0，P2，P1，P3……（3分） （3）能立刻被满足，满足的安全序列为： P0，P2，P1，P3……（3分）3．桌子上有一只盘子，每次只能向其中放入一只水果。爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放桔子，儿子专等吃盘子中的桔子，女儿专等吃盘子中的苹果。只有盘子为空时，爸爸或妈妈就可向盘子中放一只水果；仅当盘子中有自己需要的水果时，儿子或女儿可以从盘子中取出。用信号量机制解决该问题。 答:在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为l； 信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。(2分) father(){ 。while(1) { 。P(S); 。放苹果。V(Sa); 。} } 。mather(){。while(1) { 。P(S); 。放苹果。V(So);。} } 。son(){ 。while(1) { 。P(So); 。从盘中取出桔子; 。V(S); 。吃桔 子; 。｝。} 。daughter(){ 。while(1) { 。P(Sa); 。从盘中取出苹果; 。 V(S); 。吃苹果; 。｝。｝ 4．设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB，按字节编址。若某进程最多需要6页数据存储空间，页的大小为1KB，操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框，在时刻260前的该进程访问情况见下表。 页号页框号装入时间访问位 ０７１３０１ １４２３０１ ２２２００１ ３９１６０１ 当该进程执行到时刻260时，要访问逻辑地址为17CAH的数据。请回答下列问题： （1）该逻辑地址对应的页号是多少？ （2）若采用先进先出（FIFO）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。 （3）若采用时钟（Clock）置换算法，当前指针指向2号页框。该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。 答:(1) 17CAH=0001 0111 1100 1010B，且页的大小为1KB，故页号为000101B=5…（2分） （2）采用FIFO置换算法，与最早调入的页面即0号页面置换，其所在的页框号为7，于是对应的物理地址为：0001 1111 1100 1010B=1FCAH…（3分） （3）采用Clock置换算法，首先从当前位置（2号页框）开始顺时针寻找访问位为0的页面，当指针指向的页面的访问位为1时，就把该访问位清“0”，指针遍历一周后，回到2号页框，此时2号页框的访问位为0，置换该页框的页面，于是对应的物理地址为：0000 1011 1100 1010B=0BCAH。（3分） 5．某文件系统采用多级索引的方式组织文件的数据存放，假定在文件的i_node 中设有13个地址项，其中直接索引10项，一次间接索引1项，二次间接索引1项，三次间接索引1项。数据块的大小为4KB，磁盘地址用4个字节表示，这个文件系统允许的最大文件长度是多少？ 答:直接索引对应盘块大小=10×4KB=40KB (2分) 一次间接索引对应盘块大小=1K×4KB=4MB (2分) 二次间接索引应盘块大小=1K×1K×4KB=4GB (2 三次间接索引应盘块大小=1K×1K×1K×4KB =4TB 一个文件最大=40KB+4MB+4GB+4TB (1分) 四、应用题（每小题8分，共40分） 1．在一单道批处理系统中，一组作业的提交时间和 运行时间见下表所示。 计算以下二种作业调度算法的平均周转时间T和平 均带权周转时间W。 先来先服务调度算法。（2）短作业优先调度算 法。 答:1．（1）FCFS调度的情况如下表： T＝（1.0+1.0+0.7+0.7）/4＝0.85 (2分) W＝（1.0+2.0+3.5+7.0）/4＝3.375 (2分) （2）SJF调度的情况如下表： T＝（1.0+1.3+0.2+0.2）/4＝0.675 (2分) W＝（1.0+2.0+3.5+7.0）/4＝1.65 (2分) 2．桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸可向盘 中放苹果，也可向盘中放桔子，儿子专等吃盘中的 桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次 只能放一只水果供吃者取 用，请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并 发进程的同步。 答:在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信 号量S表示盘子是否为空，其初值为l；信号量So 表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示 盘中是否有苹果，其初值为0。 father(){ 。while(1) { 。P(S); 。将水果放入盘 中; 。if（放入的是桔子）V(So); 。 else V(Sa);。}。 } 。son(){。while(1) { 。P(So); 。 从盘中取出桔子; 。V(S); 。吃桔子; 。｝。} 。 daughter(){ 。while(1) { 。P(Sa); 。从盘中取出苹 果; V(S); 。吃苹果; 。｝。｝ (2分) 若干个等待访问磁盘者依次要访问的磁道为20， 44，40，4，80，12，76，假设每移动一个磁道需要 3ms时间，移动臂当前位于40号磁道，请按下列算 法分别计算为完成上述各次访问总共花费的寻道时 间。（1）先来先服务算法；（2）最短寻道时间优 先算法。 答:先来先服务算法： 访问序列：20，44，40，4，80，12，76 访问时间 = （20+24+4+36+76+68+64*3ms=876ms 最短寻道时间优先算法： 访问序列：40，44，20，12，4，76，80 访问时间 =（0+4+24+8+8+72+4）*3ms=360ms 4．某文件系统采用多级索引的方式组织文件的数据 存放，假定在文件的i_node 中设有13个地址项， 其中直接索引10项，一次间接索引1项，二次间接 索引1项，三次间接索引1项。数据块的大小为 2K，磁盘地址用4个字节表示。 问：这个文件系统允许的最大文件长度是多少？ 答.直接索引对应盘块大小=10×2KB=20KB (2分) 一次间接索引对应盘块大小=512×2KB=1MB (2分) 二次间接索引应盘块大小=512×512× 2KB=512MB (2分) 三次间接索引应盘块大小=512×512×512× 2KB =256GB (1分) 一个文件最大=20KB+1MB+512MB+256GB (1分) 5．某进程已分配到4个页框，如下表所示。当进程 访问第4页时，产生缺页中断。请分别用FIFO、 LRU和改进的CLOCK算法，决定缺页中断服务程 序选择换出的页面。 答.FIFO 换出进入内存时间最久的页面，装入时 间20最久，故第3页换出。（2分） LRU 最近最长时间未用的页，第1页最近被访 问时间最久，故第1页换出。（3分） 改进的CLOCK 表中第1页的访问位为0，和修改 位都为0，故第1页换出。（3分） 四、解答题(共20分) 1．什么是操作系统?它的主要功能是什么?(共8分) 答：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件 和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件 (或程序集合)，是用户与计算机之间的接口。(3分) 操作系统的主要功能包括：存储器管理、处理机管 理、设备管理、文件管理以及用户接口管理。(5分) 2．操作系统中存储器管理的主要功能是什么?什么 叫虚拟存储器?(共8分) 答：存储器管理的主要功能是：内存分配，地址映 射，内存保护，内存扩充。(4分)虚拟存储器是用户 能作为可编址内存对待的存储空间，在这种计算机 系统中虚地址被映象成实地址。或者：简单地说， 虚拟存储器是由操作系统提供的一个假想的特大存 储器。 3．什么是文件的逻辑组织和物理组织?(共4分) 答：文件的逻辑组织——用户对文件的观察和使用是从自身处理文件中数 据时采用的组织方式来看待文件组织形式。这种从用户观点出发所见到的 文件组织形式称为文件的逻辑组织。文件的物理组织——文件在存储设备 上的存储组织形式称为文件的物理组织。 五、应用题(共20分) 1．(8分)某分时系统的进程出现如下图所示的状态变化。 试问：(1)你认为该系统采用的是哪一种进程调度算法? (2)写出图中所示的每一个状态变化的原因(从①到⑥)。 解：(1)该分时系统采用的进程调度算法是时间片轮转法。(2分) (2)状态变化的原因如下： ①进程被选中，变成运行态；②时间片到，运行的进程排入就绪队列尾 部；③运行的进程启动打印机，等待打印；④打印工作结束，阻塞的进程 排入就绪队列尾部；⑤等待磁盘读文件工作；⑥磁盘传输信息结束，阻塞 的进程排入就绪队列尾部。 2．(12分)在一个请求分页存储管理系统中，一个作业的页面走向为4、 3、2、1、 4、3、 5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数分别为 3、4时，试计算采用下述页面淘汰算法时的缺页次数(假设开始执行时主 存中没有页面)，并比较所得结果。 (1)最佳置换法(OPT)(2)先进先出法 (FIFO) 解：(1)根据所给页面走向，使用最佳页面置换算法时，页面置换情况如 下： 因此，缺页次数为7；(计算过程1分，结果正确1分，共2分) 因此，缺页次数为6。(计算过程1分，结果正确1分，共2分) 由上述结果可以看出，增加分配给作业的内存块数可以降低缺页次 数。 (2)根据所给页面走向，使用先进先出页面置换算法时，页面置换情况如 下： 因此，缺页次数为9。(计算过程1分，结果正确1分，共2分) 因此，缺页次数为10。(计算过程1分，结果正确1分，共2分) 由上述结果可以看出，对先进先出算法而言，增加分配给作业的内存块数 反而出现缺页次数增加的异常现象。(2分) 一、填空题（每空1分，共10分） 1．操作系统的主要功能是处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管 理和用户接口管理。 2.进程由程序、相关的数据段、PCB（或进程控制块）组成。 3、对于分时系统和实时系统，从可靠性上看实时系统更强；若从交互性 来看分时系统更强。 4、产生死锁的原因主要是竞争资源和进程间推进次序非法。 5、一台计算机有10台磁带机被m个进程竞争，每个进程最多需要三台磁 带机，那么m为≤4时，系统没有死锁的危险。 6、实现SPOOL系统时必须在磁盘上辟出称为输入井和输出井的专门区 域，以存放作业信息和作业执行结果。 7、虚拟存储器具有的主要特征为多次性、对换性和虚拟性。 8、按用途可以把文件分为系统文件、用户文件和库文件三类。 为文件分配外存空间时，常用的分配方法有连续分配、链接分配、索引分 配三类 1．通常所说操作系统的四大模块是指处理机管理、存储管理、设备管 理、文件管理。 2．进程实体是由进程控制块（PCB），程序段和数据段这三部分组成。 3．文件系统中，空闲存储空间的管理方法有空闲表法和空闲链表法、位 示图和成组链接法。 4．若P、V操作的信号量s初值为8，当前s的值为-6，则表示有6个等 待进程。 5．产生死锁的原因是竞争资源、进程推进顺序非法。 6．目前常用的外存分配方法有连续分配、连接分配和索引分配三种。 7．采用页式存储管理方式，未使用快表，CPU每存取一次数据访问内存 次数是2次。 8．一个文件系统中，其FCB占64B，一个盘块大小为1KB，采用一级目 录，假定文件目录中有3200个目录项，则查找一个文件平均需要100次访 问磁盘。 1．进程的三个基本状态是阻塞状态、就绪状态、执行状态。 2．产生死锁的四个必要条件是：连续条件、请求和保持条件、链接条件 和环路等待条件。 3．若P、V操作的信号量s初值为6，当前s的值为-5，则表示有5个等 待进程。 4．目前常用的外存分配方法有连续分配、链接分配和索引分配三种。 5．采用段式存储管理方式，未配置快表，CPU每存取一次数据访问内存 次数是2次。 6．一个文件系统中，其FCB占64B，一个盘块大小为1KB，采用一级目 录，假定文件目录中有3200个目录项，则查找一个文件平均需要100次访 问磁盘。 7．实现SPOOLing系统时必须在磁盘上开辟出称为输入井和输出井的专门 区域，以存放作业信息和作业执行结果。 二、单项选择题（每小题2分，共40分） 1．下面对进程的描述中，错误的是（进程是指令的集合） 2．如果分时操作系统的时间片一定，那么 (就绪进程数越多) 则响应时间 越长。 3．在页式存储管理方案中，采用 (页表) 实现地址变换。 4．当已有进程进入临界区时，其他试图进入临界区的进程必须等待，以 保证对临界资源的互斥访问，这是下列（忙则等待）同步机制准则。 5．定义：作业的周转时间＝作业的完成时间－作业到达时间。现有三个 作业同时到达，每个作业的计算时间均为1小时，它们在一台处理机上按 单道方式运行，则平均周转时间为（3小时） 6．位示图法可用于（分页式存储管理中内存空闲块的分配和回收） 7．下列进程状态的转换中，哪一个是不正确的（就绪→阻塞） 8．在一个可变式分区管理中，最坏适应分配算法宜将空闲区表中的空闲 区按（地址递减）的次序排列。 9．用V操作唤醒一个等待进行程时，被唤醒进程的状态转换为（就绪） 10．使用户所编制的程序与实际使用的物理设备无关，这是由设备管理的 （设备独立性）功能实现的 11．假设磁头当前位于第105道，正在向磁道序号增加的方向移动。现有 一个磁道访问请求序列为35，45，12，68，110，180，170，195，采用 SCAN调度（电梯调度）算法得到的磁道访问序列是。（110，170，180， 195，68，45，35，12） 12．以下（管程）技术是操作系统中用来解决进程同步的。 13．设备的打开、关闭、读、写等操作是由（设备驱动程序）完成的。 14．单处理机系统中，可并行的是（II、III 和 IV） I 进程与进程 II 处理 机与设备 III 处理机与通道 IV 设备与设备 15．为了对紧急进程或重要进程进行调度，调度算法应采用（优先级法） 16.死锁的预防采取措施是（破坏产生死锁的四个必要条件之一） 17. 按照作业到达的先后次序调度作业，排队等待时间最长的作业被优先 调度，这种调度算法是指（先来先服务法） 18.某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55MB（初始为 空），采用最佳适配（Best Fit）算法，分配和释放的顺序为：分配 15MB，分配30MB，释放15MB，分配6MB，此时主存中最大空闲分区 的大小是（15MB） 19.设有四个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则 用P、V 操作管理信号量时S的可能取值是（1，0，-1，-2，-3）。 20. 目录文件存放的信息是（所有子目录文件和数据文件的FCB） 1.（网络操作系统）不是基本的操作系统。 2．不是分时系统基本特征的是 (实时性) 3．操作系统分配资源以(进程)为基本单位。 4．产生系统死锁的原因可能是由于(多个进程竞争，资源出现了循环等待) 5．临界区是指并发进程中访问临界资源的那段 (代码) 6．在页式管理中，页表的始址存放在 (寄存器中) 7．在以下存储管理方案中，不适用于多道程序设计系统的是 (单一连续分 配) 8．(单一连续分配)是进程存在的唯一标志。 9．在进程状态转换时，下列哪一种状态是不可能发生的 (等待态·运行态) 10．进程从运行状态进入就绪状态的原因可能是 (时间片用完) 精品资料计算机操作系统”课程设计大作业
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