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操作系统-第4章复习题答案操作系统第四章复习题⼀、选择题1、在可变式分区分配⽅案中，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，为此修改空闲区表，造成空闲区数减⼀的情况是（ D ）。
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2、分区式存储器管理⽅式，每个程序（B）。
A ⼀定在分区中连续，部分存放B ⼀定在分区中连续，整体存放C 可以在分区中不连续，整体存放D 可以在分区中连续，部分存放3、下列选项中对分段存储管理叙述正确的是（B）A 分段存储管理中每个段必须是⼤⼩相等的。
B 每⼀段必须是连续的存储区C 每⼀段不必是连续的存储区D 段间的存储区必须是连续的4、下列对重定位的叙述中，正确的选项是（B）。
A 经过静态重定位后，指令代码并不发⽣变化。
B 经过静态重定位后，数据地址和指令地址发⽣了变化C 经过动态重定位后，指令代码中的操作码和操作数地址都要发⽣变化。
D经过动态重定位后，数据地址发⽣了变化⽽指令地址没有发⽣变化。
5、虚拟存储器功能的管理⽅法包括（C）。
A 可变分区存储管理B 基本分页存储管理C 请求分段存储管理D 段页式存储管理6、虚拟存储器的最⼤容量（C）。
A 由作业的地址空间决定B 是任意的C 由计算机的地址结构决定的D 为内、外容量之和7、操作系统为（ C ）分配内存空间。
Ａ线程Ｂ⾼速缓冲存储器（Cache）C 进程 D 块表8、下⾯的页⾯置换算法中会产⽣所谓Belady异常现象的是（B）。
A 最佳页⾯置换算法（OPT）B 先进先出页⾯置换算法(FIFO)C 最近最久未使⽤页⾯置换算法(LRU)D 最少使⽤页⾯置换算法（LFU）9、采⽤（ B ）不会产⽣内部碎⽚。
A 分页式存储管理B 分段式存储管理C 固定分区式存储管理D 段页式存储管理10、最佳适应算法的空闲区是（B）。
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11、在可变式分区存储管理中的拼接技术可以（A）。
操作系统--精髓与设计原理（第⼋版）第四章复习题答案操作系统--精髓与设计原理（第⼋版）第四章复习题答案4.1 表3.5列出了在⼀个没有线程的操作系统中进程控制块的基本元素。
对于多线程系统，这些元素中哪些可能属于线程控制块，哪些可能属于进程控制块？这对于不同的系统来说通常是不同的，但⼀般来说，进程是资源的所有者，⽽每个线程都有它⾃⼰的执⾏状态。
关于表3.5中的每⼀项的⼀些结论如下：进程控制信息：调度和状态信息主要处于线程级；数据结构在两级都可出现；进程间通信和线程间通信都可以得到⽀持；特权在两级都可以存在；存储管理通常在进程级；资源信息通常也在进程级；进程标识：进程必须被标识，⽽进程中的每⼀个线程也必须有⾃⼰的ID。
处理器状态信息：这些信息通常只与进程有关。
4.2 请列出线程间的模式切换⽐进程间的模式切换开销更低的原因。
包含的状态信息更少。
4.3 在进程概念中体现出的两个独⽴且⽆关的特点是什么？资源所有权: 进程包括存放进程映像的虚拟地址空间;回顾第3章的内容可知，进程映像是程序、数据、栈和进程控制块中定义的属性集。
进程总具有对资源的控制权或所有权，这些资源包括内存、I/O通道、I/O设备和⽂件等。
操作系统提供预防进程间发⽣不必要资源冲突的保护功能。
调度/执⾏:进程执⾏时采⽤⼀个或多程序(见图1.5)的执⾏路径(轨迹)，不同进程的执⾏过程会交替进⾏。
因此，进程具有执⾏态(运⾏、就绪等)和分配给其的优先级，是可被操作系统调度和分派的实体。
4.4 给出在单⽤户多处理系统中使⽤线程的四个例⼦。
前台和后台操作异步处理加速执⾏模块化程序结构。
4.5 哪些资源通常被⼀个进程中的所有线程共享？进程中的所有线程共享该进程的状态和资源，例如地址空间，⽂件资源，执⾏特权等。
4.6 列出⽤户级线程由于内核级线程的三个优点。
由于所有线程管理数据结构都在⼀个进程的⽤户地址空间中，线程切换不需要内核级模式的特权，因此，进程不需要为了线程管理⽽切换到内核模式，这节省了在两种模式间进⾏切换（从⽤户模式到内核模式；从内核模式返回⽤户模式）的开销。
第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中，存储器是信息处理的来源与归宿，占据重要位置。
但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法从速度、容量、是否需要电源维持等多方面，同时满足用户的需求。
实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。
2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache：少量的、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；•内存RAM：若干(千)兆字节、中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问；•磁盘高速缓存：存在于主存中；•磁盘：数千兆或数万兆字节、低速、价廉、不需要电源维持、CPU 不可直接访问；由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理的目的1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。
(注意cpu和主存储器，这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能：•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址，虚地址)：用户源程序经过编译/汇编、链接后，程序内每条指令、每个数据等信息，都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。
这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址，实地址)：是一个实际内存单元(字节)的地址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间，它是从0开始的、是一维的；●将用户程序被装进内存，一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时，通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的，需要把逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；地址映射分静态和动态两种方式。
1、静态地址重定位是程序装入时集中一次进行的地址变换计算。
物理地址= 重定位的首地址+ 逻辑地址•优点：简单，不需要硬件支持；•缺点：一个作业必须占据连续的存储空间；装入内存的作业一般不再移动；不能实现虚拟存储。
1.（c ）算法综合考虑作业的等待时间和计算时间。
A．先来先服务B．计算时间短的作业优先C．响应比高者优先D．优先级1．（ ）FIFO调度算法是最公平的调度算法。
3．(6分)假设有四个作业，它们的提交时间和需要的计算时间如表2所示。
这些作业在一台处理机上按单道方式运行，如采用响应比高者优先调度算法，请给出这些作业的执行顺序？答：(2分)第一次调度时间是7：00，此时只有J1为后备作业，因而被调度。
它执行完的时间是9：00。
(2分)第二次调度时间是9：00，此时J2、J3和J4都为后备作业。
J2、J3和J4作业的相关参数如表5所示。
J3的响应比最高，J3被调度。
它执行完的时间是9：20。
(1分)第三次调度时间是9：20，此时J2和J4为后备作业。
J2和J4作业的相关参数如表6所示。
J2的响应比最高，J2被调度。
它执行完的时间是10：20。
(1分)第四次调度时间是10：20，此时只有J4为后备作业，J4被调度。
它执行完的时间是11：00。
综上这些作业的执行顺序为J1、J3、J2、J4。
表5 J2、J3和J4作业的相关参数2．在分级反馈轮转调度中，分配给各就绪队列的时间片是相等的。
（错）3．说明Linux系统中引起进程调度的原因。
答：Linux系统中进程调度的原因有如下几种：①CPU执行的进程发生状态转换，如进程终止、进程睡眠等。
进程在执行过程中调用sleep()、exit()或wait()等函数将引起其状态转变，这些函数的执行会调用调度程序进行进程调度。
②就绪队列中增加了新进程。
③正在执行的进程所分配的时间片用完。
④执行系统调用的进程返回到用户态。
⑤系统内核结束中断处理返回到用户态。
2．（7分）假设有四个作业，它们的提交时间和需要的计算时间如表3所示。
这些作业在一台处理机上按单道方式运行，若采用下列作业调度算法：（1）先来先服务（2）短作业优先；请分别给出这些作业的执行顺序、每个作业的周转时间及平均周转时间和加权平均周转时间。
第四章处理机调度4.3 习题4.3.1 选择最合适的答案1．某系统采用了银行家算法，则下列叙述正确的是（）。
A.系统处于不安全状态时一定会发生死锁B.系统处于不安全状态时可能会发生死锁C.系统处于安全状态时可能会发生死锁D.系统处于安全状态时一定会发生死锁2．银行家算法中的数据结构包括有可利用资源向量Available、最大需求矩阵Max、分配矩阵Allocation、需求矩阵Need，下列选项正确的是（）。
A.Max[i,j]=Allocation[i,j]+Need[i,j]B.Need[i,j]= Allocation[i,j]+ Max[i,j]C.Max[i,j]= Available[i,j]+Need[i,j]D.Need[i,j]= Available[i,j]+ Max[i,j]3．下列进程调度算法中，（）可能会出现进程长期得不到调度的情况。
A.非抢占式静态优先权法B.抢占式静态优先权法C.时间片轮转调度算法D.非抢占式动态优先权法4．在下列选项中，属于预防死锁的方法是（）。
A.剥夺资源法B.资源分配图简化法C.资源随意分配D.银行家算法5．在下列选项中，属于检测死锁的方法是（）。
A.银行家算法B.消进程法C.资源静态分配法D.资源分配图简化法6．在下列选项中，属于解除死锁的方法是（）。
A．剥夺资源法 B.资源分配图简化法C．银行家算法 D.资源静态分配法7．为了照顾紧迫型作业，应采用（）。
A.先来服务调度算法B.短作业优先调度算法C.时间片轮转调度算法D.优先权调度算法8．在采用动态优先权的优先权调度算法中，如果所有进程都具有相同优先权初值，则此时的优先权调度算法实际上和（）相同。
A.先来先服务调度算法B.短作业优先调度算法C.时间片轮转调度算法D.长作业优先调度算法9．作业从后备作业到被调度程序选中的时间称为（）。
A.周转时间B.响应时间C.等待调度时间D.运行时间10．资源静态分配法可以预防死锁的发生，它们使死锁四个条件中的（）不成立。
操作系统第4章习题带答案第四章⼀、问答题1、同步机制应遵循的准则是什么？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、简述死锁的定义和死锁产⽣的原因。
4、简述死锁定理和解除死锁的⽅法。
5、什么是安全状态？怎么判断系统是否处于安全状态？6、同步机制应遵循的准则是什么？7、死锁产⽣的4个必要条件是什么？它们是彼此独⽴的吗？⼆、计算题（共20分）1、当前系统中出现下述资源分配情况：利⽤银⾏家算法，试问如果进程P2提出资源请求Request（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？答：Request（1，2，2，2）<=(2,3,5,6)申请合法Request（1，2，2，2）<=Available，开始试探性分配，Available=(0,4,0,0) 测试系统是否安全：work= Available,finish=1没有进程的need满⾜<=work系统处于不安全状态，系统拒绝此次资源分配。
2、当前某系统有同类资源7个，进程P，Q所需资源总数分别为5，4。
它们向系统申请资源的次序和数量如表所⽰。
回答：问：采⽤死锁避免的⽅法进⾏资源分配，请你写出系统完成第3次分配后各进程占有资源量，在以后各次的申请中，哪次的申请要求可先得到满⾜?答：第1次申请，Q申请资源2，系统安全，分配第2次申请，P申请资源1，系统安全，分配第3次申请，Q申请资源1，系统安全，分配资源剩余3个，P占有1个资源，Q占有3个资源，第4次分配不安全，拒绝，第5分配系统安全，满⾜。
3、⼀个计算机系统有6个磁带驱动器和4个进程。
每个进程最多需要n个磁带驱动器。
问当n为什么值时，系统不会发⽣死锁？并说明理由答：n=2理由同第4题(进程资源最⼤需求－1)×进程数量＋1≤系统资源数量4、若系统有某类资源m×n+1个，允许进程执⾏过程中动态申请该类资源，但在该系统上运⾏的每⼀个进程对该资源的占有量任何时刻都不会超过m+1个。
第四章
一、选择题
1、在请求分页系统中，主要的硬件支持有请求分页的页表机制、缺页中断机构和（ C）。
A 、时间支持
B 、空间支持
C 、地址变换机构
D 、虚拟存储
2、从下列关于虚拟存储器的论述中，选出一条正确的论述。
(B)
A.要求作业运行前，必须全部装入内存，且在运行中
必须常驻内存；
B.要求作业运行前，不必全部装入内存，且在运行中
不必常驻内存；
C.要求作业运行前，不必全部装入内存，但在运行中
必须常驻内存；
D. 要求作业运行前，必须全部装入内存，且在运行中不必常驻内存；
3、请求分页存储管理方案的主要特点是（C ）。
A.不要求将作业装入内存
B.不要求使用联想存储器
C.不要求将作业全部装入内存
D.不要求缺页中断的处理
4、在下列特性中，哪一个不是进程的特性（ C ）。
A.异步性
B. 并发性
C. 静态性
D. 动态性
5、通常，用户编写的程序中所使用的地址是( A )。
A.逻辑地址
B.物理地址
C.绝对地址
D.内存地址
二．填空题
1.引入分段系统，主要是为了满足用户的一系列要求，主要包括了（便于访问）、（分段共享）、（分段保护）、（动态链接）几个方面。
2.设访问页面顺序为：1，3，2，4，1，2，驻留集大小为3，按LRU策略控制上述访问串，应发生（5）次页故障。
# 3、在段页式系统中无快表，为获得一条指令或数据，都需三次访问内存。
第一次从内存中取得（页表起始地址），第二次从内存中取得（物理块号），第三次从内存中取得（指令和数据）。
#4、虚拟存储器的基本特征是（多次性）和（对换性），因而决定了实现虚拟存储器的关键功能是（请求调页和页置换）功能。
**5．在段式存储管理中, 若逻辑地址的段内地址大于段表中该段的段长, 则发生（地址越界）中断。
6. 在存储管理中, 为进程分配内存时, 取满足申请要求且长度最大的空闲区域, 这一算法称为（最坏适应算法）
7 在页式存储管理中，由（操作系统）将用户程序划分为若干相等的页.
8. 在操作系统的存储管理中，由于进行动态不等长存储分配，在内存中形成一些很小的空闲区域，称之为（碎片）。
#9 在存储管理中，引入快表的目的是（加快地址映射速度）。
10. 在虚存系统中不能实现但可以作为衡量其它页面淘汰算法标准的页面淘汰算法是（最佳算法（OPT算法））.
11. 在虚拟页式存储管理中设置了快表，用于保存正在运行进程页表的子集，通常快表存放在（高速缓冲存储器）中。
12. 在虚拟段式存储管理中，若所需页面不在内存则发（缺段）中断.
**13. 程序中一旦某个位置或数据被访问到，它常常很快又要再次被访问，这一现象称之为程序的（局部性原理）
三、简答题
1、何为页表和快表？它们各起什么作用？
页表指出逻辑地址中的页号与所占主存块号的对应关系。
作用：页式存储管理在用动态重定位方式装入作业时，要利用页表做地址转换工作。
快表就是存放在高速缓冲存储器的部分页表。
它起页表相同的作用。
由于采用页表做地址转换，读写内存数据时CPU要访问两次主存。
有了快表，有时只要访问一次高速缓冲存储器，一次主存，这样可加速查找并提高指令执行速度。
2、什么是虚拟存储器？
(答: 虚拟存储器是由操作系统提供的一个假想的特大存储器，是操作系统采用内外存的交换技术逻辑上提供对物理内存的扩充。
3、存储管理的主要功能？
答：（1）内存分配；
（2）内存保护；
（3）地址映射
（4）内存扩充
4、什么是地址重定位？
（答：把程序相对地址空间的逻辑地址转换为存储空间的绝对地址的工作叫地址重定位。
）
5、什么是交换？
答：交换是指先将内存某部分的程序或数据写入外存交换区，再从外存交换区中调入指定的程序或数据到内存中来，并让其执行的一种内存扩充技术。
6、什么是Balady现象？
（答：Belady现象是指在使用FIFO算法进行内存页面置换时，在未给进程或作
业分配足够它所要求的全部页面的情况下，有时出现的分配的页面数增多，缺页
次数反而增加的奇怪现象。
）
7、离散的内存分配方式有哪些？
答：分页存储管理、段式存储管理、段页式存储管理
四、论述题
1.段式管理可以实现虚存吗？如果可以，简述其方式?
(答：段式管理可以实现虚存。
段式管理把程序按照内容或过程(函数)关系
分成段，每段拥有自己的名字。
一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维
线性虚拟空间(段号s与段内相对地址w)，也就是一个二维虚拟存储器。
段式管
理以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把段式虚拟地址转换成实际的内
存物理地址。
只把那些经常访问的段驻留内存，而把那些在将来一段时间内不被
访问的段放入外存，待需要时产生缺段中断自动调入.)
2、如何实现页式虚拟存储器？
(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
量进行扩充的一种存储系统。
从用户观点看，虚拟存储器具有比实际内存大得多
的容量，其逻辑容量由逻辑地址结构以及内存和外存容量之和决定，其运行速度
接近于内存的速度，而每位成本却又接近于外存。
为实现虚拟存储器，首先需要扩充页表，增加状态位以指出所需页是否在内存，增加外存始址，以便调入页面，增加引用位，以供置换算法用，增加修改位
以减少换出时写盘次数。
另外还要使用两种关键技术：
(1)请求调页技术。
请求调页技术是指及时将进程所要访问的、不在内存中的页调入内存。
该功能是由硬件(缺页中断机构发现缺页)和软件(将所需页调入内存)配合实现的。
(2)置换页技术。
当内存中已无足够空间用来装入即将调入的页时，为了保证进程能继续运行，系统必须换出内存中的部分页，以保证足够的空间。
具体的置换操作并不复杂，其关键是应将哪些页换出，即采取什么置换算法。
)
3、试述缺页中断和一般中断的主要区别?
答：(1)在指令执行期间产生和处理中断信号。
通常，CPU都是在一条指令执行完后，检查是否有中断请求到达。
若有便去响应中断，否则继续执行下一条指令。
而缺页中断是在指令执行期间，发现所要访问的指令或数据不在内存时产生和处理的。
(2)一条指令在执行期间可能产生多次缺页中断。
例如，对于一条读取数据的多字节指令，指令本身跨越两个页面，假定指令后一部分所在页面和数据所在页面均不在内存，则该指令的执行至少产生两次缺页中断。
）
4、请求页式管理中有哪几种常用的页面淘汰算法？试比较它们的优缺点
答：有4种常用的页面置换算法：
⑴、先进先出法（FIFO）：
先进入内存的页先被换出内存。
它设计简单，实现容易，但遇到常用的页效率低。
⑵、最近最久未使用置换算法（LRU）：离当前时间最近一段时间内最久没有使用过的页面先淘汰。
这种算法其实是照顾循环多的程序，其它则不能提高效率，且实现时不太容易。
⑶、最近未使用页面先淘汰（NUR）：是LRU的一种简化算法，“0”“1”分别表示某页没被访问或被访问。
它较易于实现，开销也较少。
⑷、最佳置换算法（OPT）：系统预测作业今后要访问的页面，淘汰页是将来不被访问的页面或者在最长时间后才被访问的页面。
它保证有最少的缺页率，但它实现困难，只能通过理论分析用来衡量其它算法的优劣。
五．算法应用题
1. 设某作业占有7个页面，如果在主存中只允许装入3个工作页面(即工作集为3)，作业运行时，实际访问页面的顺序是3， 2，1， 6， 4，3， 7， 2， 1， 4，7， 5， 6，2，1， 5。
试用FIFO与LRU页面调度算法，列出各自的页面淘汰顺序和缺页中断次数，以及最后留驻主存3页的顺序。
(假设开始的4个页面已装入主存)
2、某虚拟存储器的用户编程空间共 16KB，每页的大小为1KB，内存为256KB。
假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：则逻辑地址 0A5B（H）所对应的物理地址是什么？
3、假定某个分页式虚拟存储系统中，主存储容量为2M，被分成了256块，块号为0，1…………255。
某作业的地址空间占4页，页号为0，1，2，3，被分配到主存的第1,4,2,5块中。
回答：
①主存地址应该用__21__位来表示。
②作业每一页的长度为___8192___；逻辑地址中的页内地址（单元号）应占用__13_位。
③把作业中每一页在分到的主存块中的起始地址填入下表：。
