操作系统大题

第一章1如何定义一个操作系统?（1）从操作系统设计者的角度：是一种资源管理程序。

（2）从使用者的角度：是为了建立用户与计算机系统之间的接口为裸机配置的一种系统软件。

（3）配上操作系统的计算机比裸机功能更强，使用更方便。

2早期操作系统设计的主要目标是什么?1）方便性：2）有效性第二章2_2 进程控制块PCB的作用是什么？它主要包括哪几部分内容答：作为独立运行基本单位的标志，它包含了进程的描述信息和管理控制信息，操作系系统通过进程控制块管理和调度系统中的进程。

主要包括：1.进程标识数2.进程的状态以及调度和存储管理信息。

3.进程使用的资源信息4CPU现场保护区5.记账信息6.进程家族关系7.进程的链接指针。

2_12假定系统有四道作业，它们的提交时间和运行时间（以小时为单位）如下表所示。

在单道批处理系统中，采用先来先服务、最短作业优先的调度算法。

分别计算下表作业的平均周转时间。

先来先服务：[2+(10-9+1.2)+(11.2-9.5+0.5)+(11.7-10.2+0.3)]/4=2.05(小时）短作业优先：[2+(0.5+0.5)+(0.3+0.3)+(10.8-9+1.2)]/4=1.65第三章（必考 10分）3_14. 假定系统有n个进程，共享m个单位资源。

规定进程对资源的申请和释放每次只申请或释放一个资源。

每个进程最大需求不超过m个所有进程的需求资源总和小于m+n。

为什么这种情况不会发生死锁。

证明之。

解：假定系统是死锁的，这时M个资源都已分配给进程。

由进程资源图可知，系统死锁时，进程和资源节点组成的有向图形成环路。

因此，有M+N 条边。

由题意可知，N个进程最大资源需求量<M+N,也就是说，进程与资源组成的有向图的边小于M+N，不可能构成环路，因此不会产生死锁。

（必考 10分）3_15 设有8个进程M1,M2…M8,他们有如图3.6所示的优先关系，试用P,V操作实现这些进程的同步。

M1M2 M3 M4 M5M6 M8 M7解：设有信号量, S2, ,S26,S3,S36,…S38,S78;并且初值均为0；进程M1: M1,V(S2), V(S3),V( S4)进程M2: P(S2), M2,V(S26)进程M3: P(S3),M3,V(S36), V(S38)进程M4: P(S4),M4, V(S47)进程M5：M5, V(S57)进程M6: P(S26), P(S36),M6进程M7: P(S47), P(S57), M7,V(S78)进程M8: P(S38), P(S78),M8第四章（必考 10分）4_15有如下图所示的页表中的虚地址与物理地址之间的关系，即该进程分得6个内存块。

页大小为4096B。

给出对应下面虚地址的物理地址：(1)20； (2) 4100； (3) 8300； (4) 47000•解：0~4k (0) 主存空间•4k~8k (1)•8k~12k (2)•12k~16k(3)•16k~20k(4)•20k~24k(5)•24k~28k(6)•28k~32k(7)•32k~36k(8)•36k~40k(9)40k~44k(10)•44k~48k(11)•48k~52k(12)•52k~56k(13)•56k~60k(14)•60k~64k(15)•解：（1）虚地址 20变为页号0 和页内偏移20•由页号查页表得0页对应内存块号为2 ，可计算得•物理地址=块号*页的大小+页内偏移=2*4096+20=8212•（2）虚地址 4100变为页号1 和页内偏移4（4100/4096）•由页号查页表得1页对应内存块号为1 ，可计算得•物理地址=块号*页的大小+页内偏移=1*4096+4=4100•（3）虚地址 8300变为页号2 和页内偏移108•由页号查页表得2页对应内存块号为6 ，可计算得•物理地址=块号*页的大小+页内偏移=6*4096+108=24684•（4）虚地址 47000变为页号11 和页内偏移1944•由页号查页表得11页对应内存块号为7 ，可计算得物理地址=块号*页的大小+页内偏移=7*4096+1944=30616•（1）物理地址219+430＝649•（2）物理地址2300+10＝2310•（3）物理地址：越界中断•（4）物理地址1326+400＝1726•（5）物理地址：越界中断•4_20有一个虚存系统，按行存储矩阵元素，一个进程要为矩阵进行清零操作系统为该进程分配物理主存3页，系统用其中一页存储程序，且已经调入，其他两页空闲。

按需调入矩阵数据。

若进程按下列两种方式编程：•Var A:arry[1..100, 1..100]of integer;•程序A:•{ for i:=1 to 100 do• for j:=1 to 100 do• A[I,j]:=0;•}•程序B:•{ for j:=1 to 100 do• for i:=1 to 100 do• A[I,j]:=0;•}•(1)若每页存放200个整数，问采用A程序和B程序方式时，个执行过程分别会发生多少次缺页？•（2）若每页只能存放100个整数时，会是什么情况？•答：若每页存放200个整数，即每两行产生一次中断，程序A会发生50次缺页中断。

程序B运行时，每页存放两列元素，内层循环每两次产生一次中断，共50次。

外循环类似产生50次中断，共产生2500次中断。

•若每页只能放100个整数，A程序产生100次中断：B程序产生10000次中断。

••（填空）4为实现分页管理，需要那些硬件支持？•答：在系统中一般只是设置一个页表寄存器（PTR Page Table Register）（或称控制寄存器）其中存放页表在内存中的开始地址和页表的长度。

•（填空）5 在段页式管理方式中，逻辑地址有哪几部分？•答：由段号，段内页号，和页内地址三部分组成。

••（必考10分）6. 用数学方法分析只考虑页表和碎片时，每一页的最佳尺寸为多少？•答：用数学方法分析页面大小的影响：•假设进程大小的平均尺寸为S字节，每页大小为p字节，每个页表项占e 个字节，每个进程所需页数近似s/p,则页表空间为es/p,进程由于内部碎片浪费的存储空间为平p/2.因此碎片和页表引起的系统总开销为• es/p+p/2•第一项是页表开销，页面越小，开销越大，第二项是碎片开销，页面越大，开销也越大。

对上面的式子优化，对p求导。

得方程：• -se/p2+1/2=0•解方程得•因此在只考虑页表和碎片是页面的最佳尺寸为：•7. 填空•（1）在页式存储管理系统中，必须提供硬件_________，以保正寻址速度。

•（2）把作业装入主存时随时进行地址变幻的方式称为________，而在作业执行期间，当访问到指令或数据时才进行地址变换的方式称为__________.•（3）设有8页的逻辑空间，每页有1024字节，那么逻辑地址的有效位是______位。

•（4）程序经编译或汇编后形成目标程序，其中的指令顺序是以0作为参考地址进行编址的，这些地址称为__________。

•（5）在存储器的可变分区管理中，作业的地址转换采用的是___________重新定位方式。

•(6)虚拟存储器管理主要有____________和__________两种。

•(7)在页式虚存管理页表中有效为为_________表示该页在主存贮器中。

•(8)当操作系统提供给用户程序的有效寻址范围与主存大小无关时，称该机器提供了_____________管理技术•答（1）高速缓冲寄存器• (2) 静态从新定位动态从新定位•（3）13•（4）相对地址或逻辑地址•（5）动态•(6)页式虚存管理; 段式虚存管理•(7) 1•(8) 虚存管理第五章⏹5_1什么是文件？⏹答：从用户角度看，文件是存储在外部存储器的具有符号名的相关信息的集合。

⏹5_4.文件目录的作用是什么？文件目录通常包含哪些内容？⏹答：文件目录是指一张记录所有文件的名字及其存放物理地址的映照表。

它建立了逻辑文件与物理文件的映射关系。

每个文件占用表中的一项。

⏹每个目录项（又叫文件控制块FCB），包括文件的说明信息和管理控制信息。

它是文件存在的唯一标志⏹5-9. 文件存贮空间管理可采用成组自由块链表或位示图。

若一磁盘有B个盘块，其中有F个自由块。

若盘空间用D位表示。

试给出使用自由块链表比使用位示图占用更少的空间的条件。

当D为16时，给出满足条件的自由空间占整个空间的百分比。

⏹⏹解：一磁盘有B个盘块，用位图表示要使用B位⏹现有F个自由块，若表示一个盘块需用D位。

则采用链表接连F个盘块，需要F个链指针，共占F*D位。

使用自由块链表比使用位示图占用更少的空间的条件是F*D<B。

⏹当D=16时，满足条件的自由空间占整个空间的百分比为⏹F/B=1/16 = 6。

25%⏹（必考10分）5-10文件系统的执行速度依赖于缓冲池中找到盘块的比率。

假设盘块从缓冲池读出用1毫秒，从盘上读出用40毫秒。

从缓冲池找到盘块的比率为n，请给出一个公式计算读盘块的平均时间，并画出n从0到1.0的函数图像。

⏹解：读一个盘块的平均时间=(n*1)ms+40(1-n)ms⏹ =(40-39n)ms⏹画出n从0到1.0的函数图像如下：⏹⏹⏹5－15一个文件系统采用索引结构来组织文件，且索引表的内容只包含文件的磁盘块号。

假定每一个索引项占两个字节，磁盘块大小为16KB，磁盘空间为1GB.现有一个目录只有3个文件，其大小分别为10KB, 1089KB,129MB.若忽略目录文件所占空间，请问存储这些文件要占用该磁盘多少空间。

⏹解⏹10K的文件，索引一个目录项2B占一块， 10k内容占一块；⏹1089K文件，1089k/16k=68,还余1k，需69个目录项占69*2＝138字节的目录索引项占一块，和69块内容。

⏹129M文件，目录项129000/16=8062余8k，需8063目录项占8063*2＝16126B目录引项空间。

占2块⏹所以所占磁盘空间为：2+70+（8063+2）＝8137块磁盘空间。

⏹填空⏹（1）下列哪一个不是文件的典型属性（ D）⏹A：文件名 B: 文件标识⏹C：文件大小 D：文件的字符集⏹（2）在UNIX系统中（即课本的文件系统中），将文件分为_____________________, _____________________,和_____________________三种⏹普通文件，目录文件，特殊文件⏹（3） FCB 中文含义是_____文件控制块_______。

⏹（4）从用户角度看，文件是存储在外部存储器的具有____符号名_____的相关信息的集合。