OS第4章 作业18192
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课后习题第一章1.设计现代OS的主要目标是什么?答:(1)有效性(2)方便性(3)可扩充性(4)开放性2.OS的作用可表现在哪几个方面?答:(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口(2)OS作为计算机系统资源的管理者(3)OS实现了对计算机资源的抽象3.为什么说OS实现了对计算机资源的抽象?答:OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件,实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象;在第一层软件上再覆盖文件管理软件,实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件,增强了系统功能,隐藏了对硬件操作的细节,由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
7.实现分时系统的关键问题是什么?应如何解决?答:关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时,系统应能及时接收并及时处理该命令,在用户能接受的时延内将结果返回给用户。
解决方法:针对及时接收问题,可以在系统中设置多路卡,使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据;为每个终端配置缓冲区,暂存用户键入的命令或数据。
针对及时处理问题,应使所有的用户作业都直接进入内存,并且为每个作业分配一个时间片,允许作业只在自己的时间片内运行,这样在不长的时间内,能使每个作业都运行一次。
10.试从交互性、及时性以及可靠性方面,将分时系统与实时系统进行比较。
答:(1)及时性:实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似,都是以人所能接受的等待时间来确定;而实时控制系统的及时性,是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的,一般为秒级到毫秒级,甚至有的要低于100微妙。
(2)交互性:实时信息处理系统具有交互性,但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。
不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。
(3)可靠性:分时系统也要求系统可靠,但相比之下,实时系统则要求系统具有高度的可靠性。
因为任何差错都可能带来巨大的经济损失,甚至是灾难性后果,所以在实时系统中,往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性。
第四章作业参考答案2 答:多道程序在单CPU上并发运⾏和多道程序在多CPU上并⾏在本质上是不同的,在单CPU上,操作系统利⽤时间⽚轮转算法在⼀段时间内依次调度执⾏多个程序,宏观上多道程序并发运⾏、微观上仍是串⾏执⾏;在多CPU上,同⼀时刻可有多个程序分别在多个CPU 上并⾏执⾏,⽽某个程序也可能同时在多个CPU上并⾏执⾏。
前者实现时应考虑的因素:①在多道程序环境下如何向⽤户提供服务;②在并发程序之间如可正确传递消息(通信);(CPU是⼀个只可调度,③如何对CPU进⾏调度,保证每个⽤户相对公平地得到CPU;不可分配的资源)后者实现时应考虑的因素:①在执⾏多道程序时应如何分配程序给CPU②多CPU之间的通信问题③在多CPU上并⾏执⾏⼀个程序时如何调度和分配CPU④9.说明下列活动时属于哪种⾄于关系?(1)若⼲同学去图书馆借书;(2)两队进⾏篮球⽐赛;(3)流⽔线⽣产中的各道⼯序;(4)商品⽣产和社会消费;答:(1)互斥关系(2)互斥关系(3)同步关系(4)同步关系⑤11.设有⼀台计算机,有两条I/O通道,分别接⼀台卡⽚输⼊机和⼀台打印机。
卡⽚机把⼀叠卡⽚逐⼀输⼊到缓冲区B1中,加⼯处理后再搬到缓冲区B2中,并在打印机上印出。
问:(1)系统要设⼏个进程来完成这个任务?各⾃的⼯作是什么?(2)这些进程间有什么样的相互制约关系?(3)⽤P.V操作写出这些进程的同步算法。
(4)设系统中只有上述⼏个过程,⽤图表⽰出各⾃状态变迁情况及原因。
答:(1)系统要设3个进程来完成这个任务;第⼀个进程:从卡⽚机把⼀叠卡⽚逐⼀输⼊到缓冲区B1中;第⼆个进程:加⼯处理后再搬到缓冲区B2中;第三个进程:从缓冲区B2读出,打印机印出。
(2)第⼀个进程从卡⽚机把⼀叠卡⽚逐⼀输⼊到缓冲区B1中,第⼆个进程加⼯处理B1中的数据。
如果B1为空,则第⼆个进程⽆法进⾏;如果B1满了,第⼀个进程不能再进⾏。
第⼆个进程加⼯处理B1中的数据并搬到B2中,第三个进程从B2读出。
第四章存储器管理一、判断题1.在固定分区分配中,每个分区的大小是()。
A.相同B.随作业长度变化C.可以不同但预先固定D.可以不同但根据作业长度固定2.在可变分区分配中,首次适应算法的空闲区是()。
A.按地址递增顺序连在一起B.始端指针表指向最大空闲区C.按大小递增顺序连在一起D.寻找从最大空闲区开始3.在可变分区分配中,最佳适应算法的空白区是()。
A.按大小递减顺序连在一起B.按大小递增顺序连在一起C.按地址由小到大排列D.按地址由大到小排列4.设内存的分配情况如下图所示。
若要申请一块40K的内存空间,采用最佳适应算法,则所申请到的分区首址为()。
A.100KB.190KC.330KD.410K5.有作业序列:作业A要求18K;作业B要求25K,作业C要求30K。
系统中空闲区按三种算法组成的空闲区队列如下图所示。
其中,()对该作业序列合适。
A.首次适应法B.最佳适应法C.最坏适应法D.无算法6.在可变式分区存储管理中的拼接技术可以()。
A.集中空闲区B.增加主存容量C.缩短访问周期D.加速地址转换7.支持程序浮动的地址转换机制是()。
A、动态重定位B、静态重定位C、页式地址转换D、段式地址转换8.采用页式存储管理的系统中,若地址用32位表示,其中20位表示页号,,则每页的大小为()。
12202432A.2B.2C.2D.29.在一个页式存储管理系统中,页表内容如下所示:页号块号0211263347若页的大小为4K,则地址转换机构将逻辑地址0转换成的物理地址为()。
A.8192B.4096C.2048D.102410.无快表的基本页式存储管理中,每次从主存中取指令或取操作数,至少要()次访问主存。
A0次B1次C2次D3次11.某段表的内容表示如下:段号段首址段长度0120K40K1760K30K2480K20K3370K20K逻辑地址(2,154)对应的物理地址为()。
2A.120K+2B.480K+154C.30K+154D.发生越界中断12.在段页式存储管理系统中,内存等分成(),程序按逻辑模块划分成若干()。
三、应用题:1.另一个经典同步问题:吸烟者问题(patal,1971)。
三个吸烟者在一间房间内,还有一个香烟供应者。
为了制造并抽掉香烟,每个吸烟者需要三样东西:烟草、纸和火柴。
供应者有丰富的货物提供。
三个吸烟者中,第一个有自己的烟草,第二个有自己的纸,第三个有自己的火柴。
供应者将两样东西放在桌子上,允许一个吸烟者进行对健康不利的吸烟。
当吸烟者完成吸烟后唤醒供应者,供应者再放两样东西(随机地)在桌面上,然后唤醒另一个吸烟者。
试采用信号量和P、V操作编写他们同步工作的程序。
问题分析:供应者seller随即产生两样东西,提供它们,这里用普通变量来表示吸烟者进程smoker根据其排号不同,拥有不同的一件东西。
假设1号吸烟者拥有烟草tobacco,2号吸烟者拥有纸paper,3号吸烟者拥有火柴match。
其他号码错误返回。
吸烟者的序号代表他们拥有的东西,用他们的序号和供应者产生的两样东西比较,如果都不相等,则说明他拥有的东西和供应者产生的东西匹配,它可以吸烟。
如果其中一个相等,则退出,继续排队。
mutex信号量代表一个只能进入的门,每次只有一个吸烟者可以进入进行比较和吸烟。
每个吸烟者在吸烟完毕之后出门之前要叫醒供应者,调用sellervar s, S1, S2, S3; semaphore;S:=1; S1:=S2:=S3:=0;fiag1,flag2,fiag3:Boolean;fiag1:=flag2:=flag3:=true;cobeginprocess 供应者beginrepeatP(S);取两样香烟原料放桌上,由flagi标记;//flag1、flag 2、flag 3 代表烟草、纸、火柴if flag2&flag3 then V(S1); //供纸和火柴else if flag1&fiag3 then V(S2); //供烟草和火柴else V(S3); //供烟草和纸untile false;endprocess吸烟者1beginrepeatP(S1);取原料;做香烟;V(S);吸香烟;untile false;endprocess吸烟者2 beginrepeatP(S2);取原料;做香烟;V(S);吸香烟;untile false;endprocess吸烟者3 beginrepeatP(S3);取原料;做香烟;V(S);吸香烟;untile false;endcoend2.在一个盒子里,混装了数量相等的围棋白子和黑子,现在要用自动分拣系统把白子和黑子分开。
一、名词解释1.地址映射:用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址,这一过程称为地址映射。
2.动态重定位:动态重定位即在程序运行过程中要访问数据时再进行逻辑地址与物理地址的变换3.虚拟存储器:为了给用户提供更大的随机存取空间而采用的一种存储技术。
它将内存与外存结合使用,好像有一个容量极大的内存储器,工作速度接近于主存,每位成本又与辅存相近,在整机形成多层次存储系统:4.静态链接:静态链接是由链接器在链接时将库的内容加入到可执行程序中的做法。
链接器是一个独立程序,将一个或多个库或目标文件(先前由编译器或汇编器生成)链接到一块生成可执行程序。
5.对换:把内存中暂时不能运行的进程或者不用的程序换出到外存,以便腾出更多的空间,再把已经具备运行条件的进程或进程所需要的数据换入。
二、选择题1.静态重定位是在作业的(2)中进行的,动态重定位是在作业(4)中进行的。
A,B:(1)编译过程;(2)装入过程;(3)修改过程;(4)执行过程。
2.在动态分区式内存管理中,倾向于优先使用低址部分空闲区的算法是(3);能使内存空间中空闲区分布得比较均匀的算法是(4);每次分配时,把既能满足要求,又是最小的空闲区分配给进程的算法是(1)。
A,B,C:(1)最佳适应算法;(2)最坏适应算法;(3)首次适应算法;(4)循环首次适应算法。
3.在回收内存时可能出现下述几种情况:(1)释放区与插入点前一分区F1相邻接,此时应(3);(2)释放区与插入点后一分区F2相邻接,此时应(1);(3)释放区不与F1和F2相邻接,此时应(1)。
A,B,C:(1)为回收区建立一个分区表项,填上分区的大小和起始地址;(2)以F1分区的表项作为新表项且不做任何改变;(3)以F1分区的表项为新表项,但修改新表项的大小;(4)以F2分区的表项作为新表项,同时修改新表项的大小和起始地址。
4.下述存储管理方式中,会产生内部碎片的是(),会产生外部碎片的是(B)。
操作系统作业(第一章—第四章)一、单项选择1 在计算机系统中配置操作系统的目的是【】。
A 增强计算机系统的功能B 提高系统资源的利用率C 合理组织工作流程以提高系统吞吐量D 提高系统的运行速度2 在操作系统中采用多道程序设计技术,能有效提高CPU、内存和I/O设备的【】。
A 灵活性B 可靠性C 兼容性D 利用率3 在操作系统中,并发性是指若干事件【】发生。
A 在同一时刻B 一定不在同一时刻C 在某一时间间隔内D 依次在不同时间间隔内4 以下不属于衡量操作系统性能指标的是【】。
A 作业的大小B 资源利用率C 吞吐量D 周转时间5 下列选项中,操作系统提供给应用程序的接口是【】。
A 系统调用B 中断C 函数D 原语6 在分时系统中,当用户数为50时,为了保证响应时间不超过1s,选取的时间片最大值为【】。
A 10msB 20msC 50msD 100ms7 假设就绪队列中有10个就绪进程,以时间片轮转方式进行进程调度,如果时间片为180ms,切换开销为20ms。
如果将就绪进程增加到30个,则系统开销所占的比率为【】。
A 10%B 20%C 30%D 90%8 中断系统一般由相应的【】组成。
A 硬件B 软件C 硬件和软件D 固件9 以下工作中,【】不是创建进程所必须的。
A 创建进程的PCB B 为进程分配内存C 为进程分配CPUD 将PCB插入就绪队列10 系统中有5个用户进程且CPU工作于用户态,则处于就绪状态或阻塞状态的进程数最多分别为【】。
A 5,4B 4,0C 0,5D 4,511 如果系统中有n个进程,则就绪队列中进程的个数最多为【】。
A 1B n-1C nD n+112 一次I/O操作的结束,有可能导致一个或几个进程【】。
A 由阻塞变为就绪B 由运行变为就绪C 由阻塞变为运行D 由就绪变为运行13 某个运行中的进程要申请打印机,则它的状态变为【】。
A 就绪B 阻塞C 创建D 挂起14 【】必然会引起进程切换。
OS第四章作业练习一、选择题1、在固定分区分配中,每个分区的大小是()。
A.相同B.随作业长度变化C.可以不同但预先固定D.可以不同但根据作业长度固定2、在可变分区分配中,首次适应算法的空闲区是()。
A.按地址递增顺序连在一起B.始端指针表指向最大空闲区C.按大小递增顺序连在一起D.寻找从最大空闲区开始3、在可变分区分配中,最佳适应算法的空闲区是()。
A.按大小递减顺序连在一起B.按大小递增顺序连在一起C.按地址由小到大排列D.按地址由大到小排列4、在动态分区分配方案中,某一作业完成后,系统收回其主存空间,并与相邻空闲区合并,为此需修改空闲区表,造成空闲区数减1的情况是()。
A、无上邻空闲区,也无下邻空闲区B、有上邻空闲区,但无下邻空闲区C、有下邻空闲区,但无上邻空闲区D、有上邻空闲区,也有下邻空闲区5、设内存的分配情况如下图所示。
若要申请一块40K的内存空间,采用最佳适应算法,则所申请到的分区首址为()。
A.100K B.190K C.330K D.410K6、在分区分配方案中,需要执行紧凑操作的是()A、固定式分区B、可变式分区C、重定位式分区D、多重式分区7、在可重定位分区存储管理中的拼接技术可以()。
A 集中空闲区B 增加主存容量C 缩短访问周期D 加速地址转换8、采用页式存储管理的系统中,若逻辑地址用32位表示,其中12位表示页内地址,则地址空间最多允许()页。
A 232B 224C 220D 2129、很好地解决了“零头”问题的存储管理方法是()。
A.页式存储B.固定分区C.多重分区D.可变式分区10、联想寄存器在计算机系统中是用于()。
A、存储文件信息B、与主存交换信息C、地址变换D、存储通道程序11、采用()不会产生内部碎片。
A、固定式分区存储管理B、分段式存储管理C、分页式存储管理D、段页式存储管理12、段页式存储管理的实现原理是()。
A、用分段方法分配和管理物理存储空间,分页方法管理用户地址空间。
B、用分段方法来分配和管理用户地址空间,分页方法理物理存储空间。
C、用分段方法来分配和管理主存空间,分页方法来管理辅存空间。
D、用分段方法来分配和管理辅存空间,分页方法来管理主存空间。
13、采用段式存储管理的系统中,若地址用32位表示,其中16位表示段号,则允许每段的最大长度是()。
A 28B 216C 224D 23214、段页式存储管理中,地址映射表是()。
A.每个进程一张段表,两张页表B.每个进程的每个段一张段表,一张页表C.每个进程一张段表,每个段一张页表D.每个进程一张页表,每个段一张段表15、虚拟存储管理系统的基础是程序的()理论。
A 动态性B 虚拟性C 局部性D 全局性16、在请求分页存储管理中,若采用FIFO页面淘汰算法,则当分配的页面数增加时,缺页中断的次数()。
A 减少B 增加C 无影响D 可能增加也可能减少17、虚拟存储器最基本的特征是()。
A. 驻留性B. 固定性C. 提高内存利用率D. 从逻辑上扩充内存容量18、页式虚拟存储管理的主要特点是()。
A、不要求将作业装入到主存的连续区域B、不要求将作业同时全部装入到主存的连续区域C、不要求进行缺页中断处理D、不要求进行页面置换19、以下说法正确的是()。
A、虚存容量的扩大是以牺牲CPU工作时间以及内、外存交换时间为代价的。
B、请求分页系统中,若分配给作业的物理块数增加,则缺页率将减小。
C、可重定位分区管理可以对作业分配不连续的内存单元。
D、页表的作用是实现物理地址到逻辑地址的映射。
二、填空题1、将作业地址空间中的逻辑地址转换为内存中的物理地址的过程称为__地址映射_。
2、在页式存储管理系统中,常用的页面置换算法有:_OPT选择淘汰不再使用或最远的将来才使用的页;FIFO选择淘汰在主存驻留时间最长的页;_LRU_选择淘汰最近一段时间最久未使用的页面。
3、设有16页的逻辑空间,每页有1024字节,它们被映射到64块的物理存储区中,则逻辑地址的有效位是14位,物理地址至少是16位。
4、一个32位地址的计算机使用两级页表,虚地址被分为9位的顶级页表域,12位的二级页表域,则页面大小是2KB,在地址空间中共存在221页。
5、在一个请求分页系统中,若系统分配给一个作业的物理块数为3,且该作业的页面走向为:1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,2,5,若目前没有任何页装入内存,采用LRU页面置换算法时的缺页率是75%。
6、页式的地址是一维的,段式的地址是二维的。
三、简答题1、简述基本分页系统和基本分段系统的相似之处,并说明分页和分段的主要区别。
答:相同:(1)都采用离散分配方式;( 2)都要通过地址映射机构来实现地址变换。
不同:(1)页是信息的物理单位,段是信息的逻辑单位;(2)页的大小固定,段的大小动态变化;(3)分页系统中的逻辑地址是一维的,分段系统中的逻辑地址是二维的。
2、什么是虚拟存储器?它的基本特征是什么?答:虚拟存储器是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。
基本特征:离散性、多次性、对换性、虚拟性四、综合题1、某OS采用可变分区分配方法管理,用户区主存512KB,自由区由可用空区表管理。
若分配时采用分配自由区的低地址部分的方案,假设初始时全为空。
对于下述申请次序:req(300KB),req(100KB),release(300KB),req(150KB),req(30KB),req(40KB),req(60K B), release(30KB)回答下列问题:(1)采用首次适应法,自由空区中有哪些空块(写出起始地址、大小)?(2)若采用最佳适应法,回答(1)中的问题。
(3)如果再申请100KB,针对(1)和(2)各有什么结果?解:(1)首次适应法分区大小起始地址0 30KB 150KB1 20KB 280KB2 112KB 400KB(2)最佳适应法分区大小起始地址0 30KB 400KB1 42KB 470KB2 90KB 210KB(3)若再申请100KB空间,采用首次适应法后剩余空闲区能够满足该申请,而采用最佳适应法后剩余空闲区最大者已不能满足该申请。
2. 已知某分页系统,主存容量为64KB,页面大小为1KB,对一个4页大的作业,第0、1、2、3页被分配到内存的2、4、5、7块中。
请将十进制的逻辑地址2500、5000分别转换成物理地址。
解:(1) 2500/1K=2,得到页号为22500%1K=452,页内地址452。
又对应的物理块号为5,故物理地址为5*1k+452=5572(2)5000/1K=4,得到页号为4因为页号等于页表长度,故产生越界中断。
3、在一个分页存储管理系统中,逻辑地址长度为16位,页面大小为4KB,对一个4页大的作业,第0、1、2、3页依次存放在物理块5、10、11、2中,请问:(1)本页式系统的逻辑地址结构是什么?(2)逻辑地址2C6EH对应的物理地址为多少?请画出地址变换图。
解:(1)由题目所给条件可知,本页式系统的逻辑地址结构为:(2)逻辑地址2C6E H的二进制表示如下:P W0010 110001101110由此可知逻辑地址2C6E H的页号为2。
根据已知条件:第0、1、2、3页依次存放在物理块5、10、11、2中可知2号页存放在第11号物理块中,用十六进制表示块号为B,又因为页内地址等于块内地址,所以物理地址为BC6E H。
地址变换图如下:C6E4、现有一个作业,在段式存储管理的系统中已为其分配主存,建立的段表内容如下:段号段首地址段长度0 120K 4K1 760K 3K2 480K 1K3 370K 2K则逻辑地址(2,150),(0,6000)所对应的物理地址分别是多少?. 解:(1)逻辑地址(2,150)查段表,段长度为1K ,段内地址150<1K ,地址不越界,2号段段首地址为480K ,物理地址=480K+150=491670(2)逻辑地址(0,6000)查段表,段长度为4K ,段内地址6000>4K ,发生“地址越界”中断5、在一个请求分页系统中,假如系统分配给一个作业的物理块数为3,且该作业的页面走向为1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 2, 5。
若目前没有任何页装入内存,请分别计算采用(1)FIFO 、(2)LRU 、(3)OPT 页面置换算法时的缺页率、置换次数,并依次写出产生缺页中断时应淘汰的页。
解:(1)FIFO 置换算法:缺页次数:8,缺页率:8/12,置换次数:5。
产生缺页中断时应淘汰的页:1 2 3 4 1(2)LRU 置换算法:缺页次数:9,缺页率:9/12,置换次数:6产生缺页中断时应淘汰的页:1 2 3 4 5 1(3)OPT 置换算法:缺页次数:6,缺页率:6/12,置换次数:3产生缺页中断时应淘汰的页:3 4 1。