1、交通大學(xué)考試題成績(jī)課程操作系統(tǒng)原理（A卷）系 另U考試日期2008年月專業(yè)班號(hào)姓名學(xué)號(hào)期中期末日注意：將答案全部寫在答題紙上。、名詞解釋（10分）進(jìn)程控制塊線程虛擬存儲(chǔ)器緩沖池磁盤調(diào)度、填空（每空1.5分，共24分）1. 在單CPU系統(tǒng)中，可以通過采用 _多道程序設(shè)計(jì)技術(shù) _和分時(shí)技術(shù)使得 CPU和I/O設(shè)備并行工作來提高系統(tǒng)性能。2. 操作系統(tǒng)的兩個(gè)主要目標(biāo)是使得系統(tǒng) 方便用戶使用以及提高系統(tǒng) 的資源利用率。3. 進(jìn)程調(diào)度的任務(wù)是從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程將 CPI分配給它。先來先服務(wù)算法是最簡(jiǎn)單的算法，短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法能夠提供最短的平均等待時(shí)間。4. 在信號(hào)量同步機(jī)制中，從資源分配的角度來

2、看，P操作意味著申請(qǐng)一個(gè)單位 資源，V操作意味著釋放一個(gè)單位資源。5. 當(dāng)以下四個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，系統(tǒng)中會(huì)發(fā)生死鎖：互斥使用，請(qǐng)求保持 ， 可剝奪一 和 環(huán)路等待。6. 在分頁系統(tǒng)中，允許一個(gè)進(jìn)程的物理地址空間是離散存放，找到在存中并沒有正在使用的某一頁把它換出去，這個(gè)過程叫作頁面置換。7. 文件存儲(chǔ)空間的分配方式：連續(xù)分配，分配，和索引分配。8. 虛擬存儲(chǔ)技術(shù)(或請(qǐng)求分頁、請(qǐng)求分段、請(qǐng)求段頁式)技術(shù)允許一個(gè)進(jìn)程局部裝入存就可以開始運(yùn)行。9. 常用的文件訪問方式有兩種：連續(xù)訪問和 直接(隨機(jī))訪問 。三、判斷正誤，用T表示正確，用F表示錯(cuò)誤(10分)。1. ( F )一個(gè)文件在不同的存儲(chǔ)介質(zhì)上

3、應(yīng)該具有相同的物理結(jié)構(gòu)。2. ( F )等待隊(duì)列是一組在存中就緒、等待運(yùn)行的進(jìn)程的集合。3. ( F )如果系統(tǒng)提供的資源數(shù)目少于請(qǐng)求使用這些資源的進(jìn)程數(shù)，則一定會(huì)發(fā)生死鎖。4. ( T ) CPU 調(diào)度算法不能影響進(jìn)程使用 CPUS I/O設(shè)備的時(shí)間，它只能影響進(jìn)程的等待時(shí)間。5. ( T )緩沖區(qū)技術(shù)是通過將設(shè)備間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)暫時(shí)放在存中，以解決設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)大小不一致的問題。6. ( T )原語的執(zhí)行是不能被中斷的。7. ( T )使用當(dāng)前目錄的目的是為了縮短文件訪問時(shí)間。交通大學(xué)考試題8. （ F ）在分頁系統(tǒng)中，由用戶將進(jìn)程的邏輯地址空間劃分成固定大小的塊。9. （ F ） 對(duì)于一個(gè)多

4、線程的任務(wù)，當(dāng)其中的一個(gè)線程阻塞時(shí)，其它的線程也不能運(yùn)行。10. （ T ）臨界區(qū)是一種需要互斥訪問的資源。四、簡(jiǎn)要回答下列問題（26分）1. 簡(jiǎn)要敘述分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)以及二者的區(qū)別。（6分）答：分時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)有： 同時(shí)性（多路性）：同時(shí)有多個(gè)用戶同時(shí)共享同一臺(tái)計(jì)算機(jī)，宏觀看是多個(gè)用戶同時(shí)使用一個(gè)CPI和其它資源，微觀上則是多個(gè)用戶在不同時(shí)刻輪流使用CPI和其它資源。 獨(dú)立性（“獨(dú)占”性）：各終端用戶彼此獨(dú)立，互不干擾地使用計(jì)算機(jī)，每個(gè)終 端用戶感覺他獨(dú)占了這臺(tái)計(jì)算機(jī)。 及時(shí)性：系統(tǒng)對(duì)終端用戶的請(qǐng)求能在足夠快的時(shí)間之得到響應(yīng)。這一特性與計(jì)算機(jī)CP啲處理速度、分時(shí)系統(tǒng)中聯(lián)機(jī)終端用戶數(shù)

5、目和時(shí)間片的長(zhǎng)短密切相關(guān)。 交互性：采用人機(jī)對(duì)話方式，用戶在終端上可以直接輸入、調(diào)試和運(yùn)行自己的程序，能及時(shí)修改程序中的錯(cuò)誤，且直接獲得結(jié)果。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)有：（1）實(shí)時(shí)性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求對(duì)外部請(qǐng)求在嚴(yán)格的時(shí)間圍作出反應(yīng)和處理。（2 ）高可靠性和安全性：實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的故障可能帶來的后果是無法估量的，因此 與其它操作系統(tǒng)相比，要更加注意其可靠性，系統(tǒng)保證不出錯(cuò)。分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要區(qū)別：（1 ）設(shè)計(jì)目標(biāo)不同：前者為了給多用戶提供一個(gè)通用的交互方式開發(fā)的運(yùn)行環(huán)境，后者通常為特殊用途提供專用系統(tǒng)；（2）交互性強(qiáng)弱不同：前者交互性強(qiáng)，后者交互性弱；（3 ）響應(yīng)時(shí)間要求不同：前者以用戶能接受的響應(yīng)時(shí)間

6、為標(biāo)準(zhǔn)，后者則與受控對(duì)象 及應(yīng)用場(chǎng)合有關(guān)，變化圍很大。2. 請(qǐng)畫出設(shè)置有快表的請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理方案的地址變換圖，并簡(jiǎn)要說明地址變換過程。（6分）答：page table地址變換過程:1 判斷是否越界，若是，則中斷，否則，繼續(xù)。2 查找快表，若找著頁表項(xiàng)，則修改訪問位等，形成物理地址，結(jié)束。否則， 續(xù)3 查找頁表，若找著頁表項(xiàng)，則修改訪問位等，形成物理地址，結(jié)束。否則，產(chǎn)成 缺頁中斷，繼續(xù)4 若存不滿，則將找著的頁從外存調(diào)入存。否則，置換一頁出存，然后將找著的頁 從外存調(diào)入存5.修改頁表3. 請(qǐng)簡(jiǎn)單說明并比較輪詢和中斷驅(qū)動(dòng)的I/O控制方式。（6分）答:輪詢I/O控制方式由用戶進(jìn)程直接控制存或CP

7、U和外圍設(shè)備之間的信息傳遞。當(dāng)用戶進(jìn)程需要傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，通過CPU向設(shè)備發(fā)出啟動(dòng)指令，用戶進(jìn)程進(jìn)入測(cè)試等待狀態(tài)，即CPU不斷地執(zhí)行I/O測(cè)試指令測(cè)試設(shè)備的狀態(tài)。由于CPU勺速度比I/O的速度高得多，而輪詢I/O控制方式使得CPI與外設(shè)只能串行工 作，極浪費(fèi)了 CP資源；另外這種控制方式使設(shè)備與設(shè)備之間也只能串行工作。但是，它 的優(yōu)點(diǎn)是管理簡(jiǎn)單，在 CPU速度不是很高而且外圍設(shè)備種類不多的情況下常被采用。中斷驅(qū)動(dòng)I/O控制方式是CPUB動(dòng)I/O設(shè)備后，可以轉(zhuǎn)去執(zhí)行其它程序，每當(dāng)設(shè)備完成 I/O操作后，它便以中斷請(qǐng)求方式主動(dòng)向CPU匚報(bào)。CPI在接到I/O中斷請(qǐng)求時(shí)才花費(fèi)極少時(shí)間去處理。中斷驅(qū)動(dòng)I/

8、O控制方式在一定程度上實(shí)現(xiàn)了主機(jī)和外設(shè)并行，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備間的并行，從而提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作效率，大大提高了CPU勺利用率。4. 什么是虛擬設(shè)備？為什么在操作系統(tǒng)中引入虛擬設(shè)備？說明虛擬打印機(jī)的 實(shí)現(xiàn)原理。（8分）答：通過虛擬技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備虛擬成多臺(tái)邏輯設(shè)備，供多個(gè)用戶進(jìn)程同時(shí)使用，通常把這種經(jīng)過虛擬的設(shè)備稱為虛擬設(shè)備。操作系統(tǒng)中引入虛擬設(shè)備，用高速設(shè)備模擬低速設(shè)備，以把原來慢速的獨(dú)占設(shè)備改造成為能為若干進(jìn)程共享的的快速共享設(shè)備。虛擬打印機(jī)實(shí)現(xiàn)原理是： 當(dāng)某進(jìn)程要求打印輸出時(shí)，操作系統(tǒng)并不是把某臺(tái)實(shí)際打印 機(jī)分配給該進(jìn)程，而是在磁盤上輸出井中為其分配一塊區(qū)域 ，該進(jìn)程的輸出數(shù)據(jù)高

9、速 存入輸出井的相關(guān)區(qū)域中，而并不直接在打印機(jī)上輸出。輸出井上的相關(guān)區(qū)域相當(dāng)于 一臺(tái)虛擬的打印機(jī)，各進(jìn)程的打印輸出數(shù)據(jù)都暫時(shí)存放在輸出井中 ，形成一個(gè)輸出隊(duì) 列。最后，由SPOOLing的緩輸出程序依次將輸出隊(duì)列中的數(shù)據(jù)實(shí)際地打印輸出。這樣，從用戶的角度來看，他似乎獨(dú)占一臺(tái)打印機(jī)，可以隨時(shí)根據(jù)運(yùn)行的情況輸出各 種結(jié)果；但從系統(tǒng)的角度來看，同一臺(tái)打印機(jī)又可以分時(shí)地為每一個(gè)用戶服務(wù)。用戶 進(jìn)程實(shí)際上獲得的是虛擬設(shè)備。五、（10分）在一個(gè)請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，一個(gè)作業(yè)的頁面走向?yàn)?5, 0, l , 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 0, 1,分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)為 3

10、,試計(jì)算采用下 列頁面置換算法時(shí)的缺頁率（假設(shè)開始執(zhí)行時(shí)存中沒有頁面） 。1. FIFO置換算法。2. LRUS換算法FIFO性能分析（M=3頁面訪問次序501203042303201存塊數(shù)5012230423000015011230423333035001230422223是否缺頁VVVVVVVVVVV缺頁率=11/15=73.33%LRU性能分析（M=3頁面訪問次序501203042303201存塊數(shù)5012030423032015012030423032035012230422032是否缺頁VVVVVVVVVV缺頁率=10/15=66.67%頁六、（10分）某系統(tǒng)有R1、R2和R3三種資

11、源，在T0時(shí)刻P1、P2、P3 P4這四個(gè)進(jìn)程對(duì)資源的占用和需求情況如下表所示，此時(shí)系統(tǒng)的可用資源向量為（2 , 1, 2） 問題:1. 將系統(tǒng)中各種資源總數(shù)和此刻各進(jìn)程對(duì)資源的需求數(shù)目用向量或矩陣表示出來。2.如果此時(shí)P1發(fā)出資源請(qǐng)求向量Request(1,0,1)，為了保證系統(tǒng)的安全,能否分配資源給P1?說明你采用策略的原因PROCESSMAXALLOCATIONR1 R2 R3R1 R2 R3P13221 0 0P2613411P33142 1 1P44220 0 2答：1.PROCESS資源尚需量needR1 R2 R3P12 2 2P22 0 2P3103P44202.若進(jìn)程P1請(qǐng)求

12、資源(1,0,1)，因：P1請(qǐng)求資源(1,0, 1)<P1資源最大需求量(3,2, 2)，合理P1請(qǐng)求資源(1,0, 1)<剩余資源數(shù)(2,1,2)，請(qǐng)求滿足分配并修改相應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：PROCESSALLOCATION資源尚需量need剩余資源R1 R2 R3R1 R2 R31，1，1P12 0 11 2 1P24112 0 2P32 1 110 3P40 0 2420因?yàn)?，P1,P2,P3和P4每個(gè)進(jìn)程所需的資源數(shù)都大于當(dāng)前可用的資源數(shù)(1,1,1)。因此，找不到一個(gè)安全序列，不可分配，否則會(huì)產(chǎn)生死鎖。七、(10分)今有四個(gè)進(jìn)程協(xié)作加工處理若干批數(shù)據(jù)。為了提高效率，采用以下方式并發(fā) 執(zhí)行：進(jìn)程A每讀入一批數(shù)據(jù)后把數(shù)據(jù)分解成二個(gè)可并發(fā)計(jì)算的數(shù)據(jù)塊，分 別通知進(jìn)程B和C讓它們加工處理。進(jìn)程 B和C在處理時(shí)要涉及到對(duì)同一數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)的訪問。當(dāng)進(jìn)程 B和C均完成處理后，再由進(jìn)程D完成該批數(shù)據(jù)的結(jié)束處理工作。請(qǐng)回答：1. 畫出四個(gè)進(jìn)程之間的關(guān)系圖。2. 寫出