湖南大学操作系统作业 (5)
2022年湖南大学软件工程专业《操作系统》科目期末试卷B(有答案)
2022年湖南大学软件工程专业《操作系统》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、 I/O中断是CPU与通道协调I作的种于段，所以在（）时，便要产生中断。
A.CPU执行“启动I/O”指令而被通道拒绝接收B.通道接受了CPU的启动请求C.通道完成了通道程序的执行D.通道在执行通道程序的过程中2、操作系统的I/O子系统通常由4个层次组成，每-层明确定义了与邻近层次的接口，其合理的层次组织排列顺序是（）。
A.用户级I/O软件、设备无关软件、设备驱动程序、中断处理程序B.用户级I/O软件、设备无关软件、中断处理程序、设备驱动程序C.用户级I/O软件、设备驱动程序、设备无关软件、中断处理程序D.用户级I/O软件、中断处理程序、设备无关软件、设备驱动程序3、对重定位存储管理方式，应（）。
A.在整个系统中设置一个重定位寄存器B.为每个程序设置个重定位寄存器C.为每个程序设置两个重定位寄存器D.为每个程序和数据都设置一个重定位寄存器4、一个页式虚拟存储系统，其并发进程数固定为4个。
最近测试了它的CPU利用率和用于页面交换的利用率，假设得到的结果为下列选项，（）说明系统需要增加进程并发数？I.CPU利用率13%：磁盘利用率97%II.CPU利用97%；磁盘利用率3%III.CPU利用率13%：磁盘利用3%A. IB.IIC.IIID.I、III5、在一个请求分页系统中，采用LRU页面置换算法时，加入一个作业的页面走向为：1，3，2，1，1，3，5，1，3，2，1，5。
当分配给该作业的物理块数分别为3和4时，在访问过程中所发生的缺页率为（）。
A.25%，33%B.25%，100%C.50%，33%D.50%，75%6、一个多道批处理系统中仅有P1，和P2两个作业，P2比P1晚5ms到达。
它们的计算和I/O操作顺序如下：P1：计算60ms，I/O 80ms，计算20msP2：计算120ms，I/O 40ms，计算40ms。
湖南大学操作系统期中考试卷(间隔排版)
操作系统期中考试卷姓名：学号：班级：1、什么是多道程序技术，它带来了什么好处？（15分）答：多道程序设计，就是在内存中存放多个进程来执行人们赋予计算机的任务这些在内存中的多个进程共享计算机的硬件资源，如CPU，各种I/O设备等等。
多道程序设计的优点是（1）资源利用率高，多道程序共享计算机资源，从而使各种资源得到充分利用；（2）系统吞吐量大，CPU和其他资源保持“忙碌”状态。
这些优点是由多道程序设计的特点决定的，多道程序设计的特点有：1.多道：计算机内存中同时存放多道相互独立的程序。
2.宏观上并行：同时进入系统的多道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。
3.微观上串行：内存中的多道程序轮流占有CPU，交替执行。
2、什么是用户线程，什么是内核线程，简述其区别与联系。
（15分）答：用户线程指的是完全建立在用户空间的线程库，用户线程的建立，同步，销毁，调度完全在用户空间完成，不需要内核的帮助。
因此这种线程的操作是极其快速的且低消耗的。
内核线程就是内核的分身，一个分身可以处理一件特定事情。
这在处理异步事件如异步IO时特别有用。
内核线程的使用是廉价的，唯一使用的资源就是内核栈和上下文切换时保存寄存器的空间。
支持多线程的内核叫做多线程内核(Multi-Threads kernel )。
支持多线程的操作系统中一般采用三种用户线程与内核线程映射模型，分别是“一对一模型”、“多对一模型”、“多对多模型”。
3、论述短期,中期和长期调度之间的区别. （15分）答：长期调度，又称为作业调度或高级调度，这种调度将已进入系统并处于后备状态的作业按某种算法选择一个或一批，为其建立进程，并进入主机，当该作业执行完毕时，还负责回收系统资源，在批处理系统中，需要有作业调度的过程，以便将它们分批地装入内存，在分时系统和实时系统中，通常不需要长期调度。
它的频率比较低，主要用来控制内存中进程的数量。
中期调度，是能将进程从内存或从CPU竞争中移出，从而降低多道程序设计的程度，之后进程能被重新调入内存，并从中断处继续执行，这种交换的操作可以调整进程在内存中的存在数量和时机。
湖南大学操作系统作业 (3)
The processes are assumed to have arrived in the order P1 , P2 ,P3 , P4 , P5 , all at time 0.
a. Draw four Gantt charts illustrating the execution of these processes using FCFS, SJF, a nonpreemptive priority (a smaller priority number implies a higher priority),and RR (quantum= 1) scheduling.
b．每个进程的周转时间：
FCFS
SJF
Priority
RR
P1
10
19
16
19
P2
11
1
1
2
P3
13
4
18
7
P4
14
2
19
4
P5
19
9
6
14
c．每个进程的等待时间：
FCFS
SJF
Priority
RR
P1
0
9
6
9
P2
10
0
0
1
2022年湖南大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)
2022年湖南大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、（）属于MIMD系统结构。
A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令C.松耦合多处理机和多计算机D.阵列处理机2、非线性流水线是指( )A.一次运算中使用流水线中的多个功能段B.一次运算中要多次使用流水线中的某些功能段C.流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同D.流水线的各个功能段在各种运算中有不同的组合3、在流水机器中，全局性相关是指( )。
A.先写后读相关B.先读后写相关C.指令相关D.由转移指令引起的相关4、外部设备打印机适合于连接到( )。
A.数组多路通道B.字节多路通道C.选择通道D.任意一种通道5、"从中间开始"设计的"中间"目前多数是在( )。
A.传统机器语言级与操作系统机器级之间B.传统机器语言级与微程序机器级之间C.微程序机器级与汇编语言机器级之间D.操作系统机器级与汇编语言机器级之间6、对汇编语言程序员透明的是（）A.I/O方式中的DMA访问B.浮点数据表示C.访问方式保护D.程序性中断7、对系统程序员不透明的应当是（）A.CACHE 存储器B.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器8、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（）。
A.高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级B.高级语言机器级，应用语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级C.应用语言机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级D.应用语言机器级，操作系统机器级，微程序机器级，传统机器语言机器级9、微指令由（）直接执行。
A.微指令程序B.硬件C.汇编程序D.编译程序10、在操作系统机器级，一般用（）程序（）作业控制语句。
A.汇编程序，翻译B.汇编程序，解释C.机器语言，解释D.机器语言，翻译11、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是（）A.计算机软件所要完成的功能B.计算机硬件的全部组成C.编程要用到的硬件组织D.计算机各部件的硬件实现。
湖南大学操作系统期末考试卷2014
湖南大学操作系统期末考试卷20141. 什么是多道程序技术，它带来了什么好处？答：多道程序技术即是指在内存中存放多道作业，运行结束或出错，自动调度内存中另一道作业运行。
多道程序主要优点如下：（1）资源利用率高。
由于内存中装入了多道程序，使它们共享资源，保持系统资源处于忙碌状态，从而使各种资源得以充分利用。
（2）系统吞吐量大。
由于CPU和其它系统资源保持“忙碌”状态，而且仅当作业完成或运行不下去时才切换，系统开销小，所以吞吐量大。
2. 系统调用是OS与用户程序的接口，库函数也是OS与用户程序的接口，这句话对吗？为什么？答：不正确，系统调用可以看成是用户在程序一级请求OS为之服务的一种手段。
而库函数则是在程序设计语言中，将一些常用的功能模块编写成函数，放在函数库中供公共选用。
函数库的使用与系统的资源分配并无关系，仍属用户程序而非OS程序，其功能的实现并不由OS完成，且运行时仍在用户状态而非系统状态。
3. Which of the following components of program state are shared across threads in a multithreaded process?a. Register valuesb. Heap memoryc. Global variablesd. Stack memory答：b、c 此处要简单说明原因4. 下面哪种调度算法会导致饥饿？并说明原因。
a. 先到先服务调度(FCFS) b. 最短作业优先调度(SJF) c. 轮转调度(RR) d. 优先级调度(Priority)答：b（长作业的可能饥饿）、d（低优先级的可能饥饿）5. 有结构文件可分为哪几类，其特点是什么？答：有结构文件可分为以下三类，分别是：（1）顺序文件。
它是指由一系列记录，按某种顺序排列所形成的文件。
（2）索引文件。
当记录为可变长度时，通常为之建立一张索引表，并为每个记录设置一表项，以加速对记录的检索速度。
湖大操作系统期中考试试卷试题-答案
1. (20%) 简述进程的概念。
画出进程的状态图，并就状态图中可能发生CPU 调度决策的四种情况进行说明。
结合进程控制块PCB对内核在两个进程间进行上下文切换过程进行描述。
参考答案：进程，执行中的程序；执行一个程序所需要的资源集的系统抽象；一个程序的运行实例；进程状态图：CPU调度决策可以如下四种情况下发生：当一个进程从运行状态切换到等待状态当一个进程从运行状态切换到就绪状态当一个进程从等待状态切换到就绪状态当一个进程终止时。
进程切换：2. (10%) 简述系统调用（System call）、系统程序（System program）的用途。
参考答案：系统调用，允许用户进程请求操作系统提供的服务。
由OS内核实现并提供访问接口，由用户程序调用，程序员使用。
系统程序，给用户提供基本的功能，这样用户在解决公共问题的时候不用写自己的程序。
提供程序开发和执行的环境，普通操作用户使用。
3. (15%) 线程通常可分为用户级线程和内核级线程，请回答两种线程之间的区别，并就两者之间的关系，对多线程模型的类型及其优缺点进行简要说明。
参考答案：用户线程不受内核支持，无需内核管理，使用用户级的线程库完成线程的管理，对用户线程的支持通常处于内核之上，通过一个用户级线程库（thread library）实现。
线程库提供了对线程的创建、调度和管理的支持，这无需来自内核的支持。
因为内核并不知道用户级线程的存在，所有的线程创建和调度工作都在用户空间完成，而且整个过程不受内核的干涉。
内核线程由操作系统直接支持：内核在内核空间内实现了线程的创建、调度和管理。
常见的多线程模型包括以下三种：多对一，优点线程管理由线程库在用户空间进行，效率较高，缺点一旦某个线程执行了阻塞，则整个进程也会被阻塞一对一，允许线程并发的执行并且运行在多处理器系统上，不会导致单一线程阻塞进程的情况，缺点用户线程和内核线程一一对应，开销较大，限制了系统线程的数量。
湖南大学操作系统作业(2)
湖南大学操作系统作业(2)操作系统第二次作业第三章3.1 Describe the differences among short-term, medium-term,and long-term scheduling.描述短程，中程和长程调度的区别答：长程调度从作业池中选取进程，并装入内存开始执行，它的执行频率较慢，短程调度从准备执行的进程中选择进程并分配CPU时间片，这种调度方式必须频繁地为CPU分配新的进程，且有一定量的时间浪费在CPU的上下文切换上，而中程调度使用的是交换的策略，将进程从CPU竞争中移出，以降低多道程序设计的程度。
被交换出的进程会保存信息，并在换入时继续执行3.2 Describe the actions taken by a kernel to context-switch between pro-cesses. 描述系统内核在上下文切换时的动作答：在执行上下文切换时，在某个进程的挂起时（由中断或系统调用引起），先保存该进程状态至该进程控制块PCB中，包括进程的状态，编号，程序计数器PC，寄存器等等，而在程序从挂起状态重新执行时（由中断或系统调用引起），需要从对应的PCB表中读取信息，并从上次中断处继续执行。
3.4 Using the program shown in Figure 3.24, explain what will be output at Line A. 使用3.24的程序，解释LINE A的可能输出答：因为子进程会复制父进程的堆栈信息，在生成子进程前，堆栈中已经存放全局变量value=5的信息，然后子进程的修改只是在其独有堆栈中，而父进程的打印操作打印的是父进程的value值，故没有被修改过，为53.5 The correct producer-consumer algorithm in the ppt,allows only n-1 buffers to be full at any one time .Modify the algorithm to allow all buffersto be utilized fully. 课件中的代码只能存储n-1个缓存空间，要求修改代码实现所有缓存都能被利用答:本题是一个数据结构问题，在上学期的数据结构课中有所探讨，对于一个顺序队列来说，队空和队满的判断条件其实都是front==rear，所以书上采取的措施是舍弃一个存储单元，当队列中只剩下一个单元时就认为队满。
湖南大学操作系统期末考试卷2015
湖南大学操作系统期末考试卷2015诚信参加考试，考试作弊会带来严重后果！填写考试中心:湖南大学课程试卷2 63 74 85 86 87 128 159 15 15总分100考试课程名称:操作系统原理；课程代码:试卷编号:a；考试时间:120分专业课:湖南大学课程考试试卷题名应分实际分数线考官16条装订线(题名不得超过此线)名称:湖南大学教务处考试中心1。
在多道程序设计和分时环境中，几个用户同时共享系统。
这种情况会导致各种安全问题。
这两个问题是什么？b。
我们能在分时机中保证和专用机一样的安全程度吗？(6分)2。
讨论短期、中期和长期计划的区别？(6分)3。
尝试比较缓存和TLB的异同，并解释为什么TLB的大小比缓存小得多。
(7分)4。
系统如何检测抖动？一旦检测到系统颠簸，系统能做什么来消除这个问题？(8分)5。
如果是，说明原因并画一个样本图；如果没有，请说明原因。
(8分)6。
假设一个系统运行十个输入/输出受限任务和一个CPU受限任务假设将输入/输出限制任务分配给一个输入/输出操作的CPU计算，每次1毫秒，但每个输入/输出操作需要10毫秒才能完成。
同时，假设间接上下文切换需要0.1毫秒，所有进程都是长进程。
对于RR计划，在以下条件下的中央处理器利用率是多少:a .时间片是1毫秒b .时间片是10毫秒(8分钟)学生人数:7。
对于框中显示的过程。
使用SFJb的平均等待时间是多少？FCFSc。
时间量子= 10毫秒时的RR？(12分)8。
计算机使用4KB页面，进程逻辑地址空间是2 B，物理内存大小是20B.请问4B或8B是否更适合(1)页条目？为什么？(2)流程的页表大小是多少？为什么？(3)用于记录物理内存是否被占用的位图有多大？为什么？(15分) 9。
(15分)假设一个磁盘驱动器有5000个柱面，从0到2999。
驱动器正在处理来自气缸143的请求，并且先前的服务请求在气缸125上即将到来的服务订单是86，72，913，1774，948，1509，1022，1750，130从当前磁头位置开始，根据下面的磁盘调度算法，总磁头移动距离是多少？a)fcf sb)SST fc)scanc)look e)c-scanf)c-look10。
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操作系统第五次作业第八章Explain the difference between internal and external fragmentation.简述内部碎片和外部碎片的区别答：内部碎片存在于块的内部，如内存块大小为512k，而某逻辑内存要求一个200k大小的块，此时操作系统会分配给它一个大小为512k的块（由于块是内存分配的最小单元），所以会造成了312k大小的内存碎片，这部分碎片即使是空的也无法使用，称作内部碎片。
减少内部碎片可以通过减小块的大小来解决。
外部碎片是指在连续内存分配的进程装入和移出内存的过程中，空闲的内存空间被分成了较多小片段，这些小片段不连续，所以无法被连续分配，这样会造成即使碎片大小之和大于新进程所需内存，但是也无法给新进程分配的情况，这就是外部碎片。
外部碎片可以通过紧缩来解决。
Given five memory partitions of 100 KB, 500 KB, 200 KB,300 KB, and 600KB (in order), how would each of the first-fit,best-fit, and worst-fit algorithms place processes of 212 KB,417 KB, 112 KB, and 426 KB (in order) Which algorithm makes the most efficient use of memory给出100kb，500kB，200kB，300kB，600kB大小的内存空间（按顺序），对于首次适应，最佳适应和最差适应算法，要按顺序放置212kB，417kB，112kB和426kB 大小的进程会是怎样安排的哪个算法的内存利用率最高答：首次适应是每次从头开始找，直到找到第一个比当前要放置的内存大小要大的内存空间时，放置该内存。
最佳适应是每次遍历内存空间一次，找大于当前要放置的内存块大小要大的中间的最小者，放置该内存。
最差适应则相反，是取大于当前内存大小中的最大者。
下面给出三种存储分配方式的最终分配结果：首次适应：对于212kB的进程，选择第一个大于它大小的内存空间，为500kB，并分配给它相应大小的空间，该部分剩余大小500-212=288KB对于417kB的进程，选择第一个大于它的大小的内存空间，为600kB，分配给它相应大小的空间，该部分剩余大小为600-417=183KB对于112kB的进程，选择第一个大于它大小的内存空间，为288kB，分配给它相应大小的空间，该部分剩余大小288-112=176KB对于426kB的进程，找不到比他大的内存空间，无法分配，只能等待其他进程释放空间才能为它分配空间。
内存利用率为（212+417+112）/（100+500+200+300+600） *100%=%最佳适应：对于212kB的进程，选择大于它大小的内存空间中的最小者，为300kB，并分配给它相应大小的空间，该部分剩余大小300-212=88KB对于417kB的进程，选择大于它大小的内存空间中的最小者，为500kB，分配给它相应大小的空间，该部分剩余大小为500-418=83kB对于112kB的进程，选择大于它大小的内存空间中的最小者，为200kB，分配给它相应大小的空间，该部分剩余大小200-112=88kB对于426kB的进程，选择大于它大小的内存空间中的最小者，为600kB，分配相应大小的空间，该部分生育大小为600-426=174kB内存利用率为（212+417+112+426）/（100+500+200+300+600） *100%=%最差适应：对于212kB的进程，选择大于它大小的内存空间中的最大者，为600kB，并分配给它相应大小的空间，该部分剩余大小600-212=388kB对于417kB的进程，选择大于它大小的内存空间中的最大者，为500kB，分v1.0 可编辑可修改配给它相应大小的空间，该部分剩余大小为500-417=83kB对于112kB的进程，选择大于它大小的内存空间中的最大者，为388kB，分配给它相应大小的空间，该部分剩余大小388-112=276kB对于426kB的进程，找不到比他大的内存空间，无法分配，只能等待其他进程释放空间才能为它分配空间。
内存利用率为（212+417+112）/（100+500+200+300+600） *100%=%综上所述，本例中最佳适应的内存利用率最高，为%Consider a paging system with the page table stored in memory.a. If a memory reference takes 200 nanoseconds, how long does a paged memory reference takeb. If we add associative registers, and 75 percent of all page-table references are found in the associative registers, what is the effective memory reference time (Assume that finding a page-table entry in the associative registers takes zero time, if the entry is there.)考虑一个分页系统将页表存在内存中A 如果一个内存访问占用200ns，那么一个页面内存查询占用多少时间B 如果添加相关寄存器，且所有页表中的75%的访问可以在寄存器中找到，那么有效内存访问时间为多少（假设寻找页表条目不花时间）答：A 首先访问内存中的页表项，耗时200ns，然后在页表项中查询对应的物理地址（0ns），然后根据对应物理地址去访问内存，耗时200ns，一共耗时为400ns。
B （书上翻译associative registers是TLB，感觉不是很恰当，但是只能当作TLB来理解）首先去查找TLB表，如果命中（75%的概率），就直接得到了物理地址，此时可以直接访问物理地址，耗时200ns。
如果TLB不命中（25%的概率），此时要按照A中的步骤先访问页表再访问主存，耗时400ns。
所以耗时期望E（t）=200*+400*=250nsConsider the following segment table:Segment Base Length0 219 6001 2300 142 90 1003 1327 5804 1952 96What are the physical addresses for the following logical addresses a.0,430 b. 1,10 c. 2,500 d. 3,400 e. 4,112考虑下面的段表，要求对应逻辑地址的物理地址是多少答：A 0，430 先查询段号为0的基地址为219，然后判断是否在段内，由于430<600，所以在段内，对应物理地址为219+430=649B 1，10，首先查找段号为1的基地址2300，然后判断是否在段内，由于10<14,所以在段内，对应物理地址为2300+10=2310C 2,500,首先查找段号为2的基地址90，然后判断是否在段内，由于500>100，所以不在段内，访问非法D 3，400，首先查找段号为3的基地址1327，然后判断是否在段内，由于400<580,所以在段内，对应物理地址为1327+400=1727E 4,112，首先查找段号为4的基地址1952，然后判断是否在段内，由于112>96，所以不在段内，访问非法第九章A certain computer provides its users with a virtual-memory space of 2 32 bytes. The computer has 2 18 bytes of physical memory. The virtual memory is implemented by paging, and the page size is 4096 bytes.A user process generates the virtual address . Explain how the system establishes the corresponding physical location. Distinguish between software and hardware operations.某电脑提供给虚拟存储一个2^32b大小的空间，电脑只有2^18b大小的物理存储，虚拟存储以分页存储，页面大小4096b，一个用户进程产生虚拟地址，解释系统如果建立对应的物理地址，区分硬件和软件的操作。
答：化成二进制表示为0001 0001 0001 0010 0011 0100 0101 0110 由于虚存有32位地址，页面大小为2^12b，所以页偏移就有12位，取虚拟地址的后12位为页偏移，这也是物理地址上的偏移，而虚拟地址剩余的20位则是页号，物理地址剩余的6位是物理页号在查询时，操作系统先根据前20位0001 0001 0001 0010 0011查询页表，查找到对应的物理页号，这是软件操作；然后找到物理页号后计算出对应的物理地址，这也属于软件操作。
而在查询页表时，如果发生缺页，此时对页面的调度则是硬件操作。
A page-replacement algorithm should minimize the number of page faults. We can do this minimization by distributing heavily used pages evenly over all of memory, rather than having them compete for a small number of page frames. We can associate with each page frame a counter of the number of pages that are associated with that frame. Then,to replace a page, we search for the page frame with the smallest counter.页面调度算法应该最小化页面错误，我们可以通过分配常被使用的页面给其他内存来做最小化操作，而不是让他们竞争一小片内存。