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

（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。

M1

M2 M3 M4 M5

M6 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