北京大学操作系统2006年考试真题

06年os试题及我的答案

06年os试题及我的答案：

2006年os试题部分，满分：70

一简答题

（1）叙述中断处理的过程，以及操作系统是如何支持这一过程的

答：中断就是cpu对外界突发事件的一种响应方式，cpu在接到外界的中断请求后，可以放下正在处理的事务，直接转向中断程序处执行，执行完后再接着执行被放下的事务。它实现了cpu和外设一定程度上的并行，然而频繁的中断也带来了不小的系统切换时间。

操作系统可以从对标示中断状态的中断字的操作中对中断加以控制，例如从它可以根据中断的优先级设置相应的屏蔽位。当cpu执行和返回中断时，需要保护和恢复现场，操作系统为其在内存开辟了系统堆栈区，以便保存程序执行时各寄存器的状态值。另外，对于预先定义好的中断程序，操作系统可以通过查找中断向量表找到其对应程序的入口地址。

（2）地址转换过程中快表（TLB）的作用特点和内容

答：引入快表主要是为了提高地址变换的速度。

以页式变换中的快表为例，它其实是页表的一个子集，里面保存了最近一段时间内访问的页面项，其表项包括了找到一页的所有特征，快表与页表本质上构成了一个二级存储体系结构。根据程序访问的局部性原理，快表中的页面在将来是很有可能被访问到的。在地址变换的过程中，快表和页表被同时查找，由于快表相对于页表很小，且一般采用sram制作，如果命中，则大大提高了查找速度。如果没有命中，则需要将被访问页面表项复写到快表中，这一过程可以这样进行：如果快表未满，则直接写入；如果快表已满，需要采用某种替换算法加以解决，而具体的算法可能增加快表的表项，例如在LRU算法中需要设置访问计数器。

（3）提出工作集模型是为了解决什么问题？举例说明该模型对软件编程人员的影响

答：工作集模型某个进程经常使用页面数的最小值。它的提出，一方面减少了程序缺页中断的次数，另一方面也提高了内存的使用效率。

其对编成人员影响大致有三个方面：

（i）作为一名计算机工作人员，要充分认识到程序访问局部性原理在各个方面的应用。

（ii）在编程时要把常用的函数模块化，要把它们尽量放在一起；在程序中尽量不出现大范围的跳转语句或明显不合常规的语法，以提高程序执行速度。

（iii）像cache的选取原则一样，要深刻的领悟“过犹不及”在整体设计时的重要性，任何项目都要追求最高的性价比。

（4）设计一个支持多目录的文件系统，要求可以快速检索，给出详细的设计方案

答：（i）参考nuix的三级索引结构：在根目录块的前12项中直接存放文件地址；13项指向一级索引表，一级索引表给出256个磁盘地址；14项指向二级索引表，二级索引表给出256个一级索引表地址；15项指向三级索引表，三级索引表给出256二级索引表地址。

（ii）采用文件的目录项分解法，把文件名与文件号单独拿出，以便在一个磁盘块中存放更多的文件，从而减少平均访盘次数

（iii）把各文件在索引结构中尽量按照访问概率排放，把经常访问的文件放到直接索引项中。增加常驻内

存的索引表数，考虑将多个索引表常驻内存。要对最近访问到的文件进行缓存。

（iv）可以对磁盘进行散列处理，通过硬件实现的散列函数实现文件查找。

二计算题（两道均为类型题）

（1）有一个两道的批处理操作系统，作业调度采用最高相应比调度算法，进程调

度采用基于优先数的抢占式调度算法，有如下的作业序列：

作业进入时间估计运行时间优先数

JOB1 10：00 40分钟 5

JOB2 10：20 30分钟 3

JOB3 10：30 50分钟 4

JOB4 10：50 20分钟 6

其中优先数数值越小优先级越高。

（i）列出所有作业进入内存时间及运行结束时间

（ii）计算作业平均周转时间和带权平均周转时间

答：

作业进输入井时间进内存时间运行时间结束时间总耗时(m)

job1 10:00 10:00 10:00-10:20

11:40-12:00 12:00 120

job2 10:20 10:20 10:20-10:50 10:50 30

job3 10:30 10:50 10:50-11:40 11:40 70

job4 10:50 11:40 12:00-12:20 12:20 90

t=(120+30+70+90)/4=77.5 (m)

w=(120/40+30/30+70/50+90/20)/4=2.475

（2）现有如下访问序列，且磁头当前位于143道：

86，147，91，177，94，150，102，175，130

试给出采用下列算法后磁头移动的顺序和移动总量(总磁道数)。

（i）最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法。

（ii）扫描法（SCAN）磁盘调度算法（假设沿磁头移动方向不再有访问请求时, 磁头沿相反方向移动。）答：（i）SSTF

磁头移动顺序：143，147，150，130，102，94，91，86，175，177

移动总量：首先划分分成三段（143～150，150～86，86～177），然后计算，移动总量为（150-143）+（1 50-86）+（177-86）=162

（ii）SCAN

磁头移动顺序：143，147，150，175，177，130，102，94，91，86

移动总量：只需要划分成两段（143～177，177～86），移动总量为（177-143）+（177-86）=125

三 P，V操作题

（IPC经典问题）牙科医生问题：有一个牙科，里面有3个牙医，3个牙床，10把椅子，每个牙医可以在一张牙床前为患者看病。若没有患者前来，牙医们就在各自的牙床上睡觉，病人来后只需唤醒一人即可。若3张牙床上都有病人，病人来后找把椅子先坐下等，若10把椅子已经都有人坐，则走人。正确该同步互斥问题。

答：

semaphore seatNum=10; //表示可用的椅子数量

semaphore waitNum=0; //表示等待看病的人数

semaphore freeNum=3; //表示空闲的牙医数量semaphore mutex=1; //用来对count保护

int count=0;

void Patient_i()

{

P(mutex);

if(count>=13)

{

V(mutex);

return; //离开

}

else

{

count++;

进入;

}

V(mutex);

P(seatNum);//先占个椅子

V(waitNum);

P(freeNum);

V(seatNum);

被看病;

P(mutex);

count--;

V(mutex);

return;

}

void Dentist_i()

{

while(true)

{

P(waitNum);

看病;

V(freeNum);

}

}