贵州大学操作系统试卷及答案

贵州大学计算机科学与技术学院 2014-2015 学年第一学期考试试卷 A

《操作系统》

注意事项：

1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。

2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。

3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。

4. 满分100分，考试时间为120分钟。

一、填空题(每空1分，共10分)

1. 文件系统的模型可分为三个层次，最底层是 ，中间层

是 ，最高层是文件系统提供给用户的接口。

2. I/O 设备有四种控制方式，采用何种控制方式与I/O 设备的传输速率、传输数据单位等因素

有关。如打印机、键盘等低速的字符设备应采用 方式；而对于磁盘、光盘等高速的块设备应采用 方式。

3. 在具有对换功能的操作系统中，通常把磁盘空间分为文件区和对换区两部分。对文件区管理

的主要目标是提高文件存储空间的利用率，故对文件区空间的管理采取 方式；对对换空间管理的主要目标是提高进程换入和换出的速度，因此对对换区空间的管理采取

方式。

4. 线程的实现方式有两种类型，即 线程和 线程。

5. 现代操作系统的最基本特征是 。

6. 分时系统是一种通用系统，主要用于运行终端用户程序，因而它具有较强的 能力。

二、单选题(每题2分，共20分)

1.临界区是指并发进程中访问临界资源的（）段。

A.管理信息

B.信息存储

C.数据

D.程序

2.批处理系统的主要缺点是（）。

A.CPU的利用率不高

B.失去了交互性

C.不具备并行性

D.以上都不是

3.下列各项步骤中，（）不是创建进程所必须的步骤。

A. 建立一个进程控制块

B. 由调度程序为进程调度CPU

C. 为进程分配内存等必要的资源

D. 将PCB链入进程就绪队列

4．树型目录结构的第一级称为目录树的（）。

A.分支节点

B.根节点

C.叶节点

D.终节点

5．（）实现了段式、页式两种存储方式的优势互补。

A.请求分页管理

B.可变式分区管理

C.段式管理

D.段页式管理

6．用户进程A从“运行”状态转换到“阻塞”状态可能是由于（）。

A. 该进程执行了V操作

B. 某进程执行了V操作

C. 该进程执行了P操作

D. 某进程执行了P操作

7．假设系统中有三类互斥资源R1、R2和R3，可用资源数分别为8、7和4。在T0时刻系统中有P1、P2、P3、P4和P5五个进程，这些进程对资源的最大需求量和已分配资源数如下图

所示。在T0时刻系统剩余的可用资源数为（1、1、0）。

C. P4—P2—P1—P5—P3

D. P4—P2—P5—P1—P3

8.假定磁盘文件空间共有640块，若用字长为32位的位示图进行管理，则位示图需要字节。

A、16

B、20

C、32

D、64

9.动态重定位是在作业的（）过程中进行的。

A、执行

B、编译

C、装入

D、修改

10.文件系统在创建一个文件时，为它建立一个（）。

A.文件目录

B.目录文件

C.逻辑结构

D.逻辑空间

三、简答题。(共20分)

1.引入缓冲的主要原因是什么？（4分）

2.试说明系统调用的处理步骤。（6分）

3.假设某系统现有两个用户user1和user2共用其文件系统（该文件系统采用两级目录结构）。

假定user1有四个文件，其文件名为A、B、C、D；user2也有四个文件，其文件名为A、E、

F、G。已知：user1的文件A和user2的文件A实际上不是同一个文件，user1的文件C和

user2的文件E是同一文件。请画出该系统的文件目录结构，使这两个用户能共享该文件系

统而不致造成混乱。并说明此题中有无重名问题？如有，是如何解决的？此题中有无文件共

享问题？如有，是如何解决的？（6分）

4.在请求分页系统中影响缺页率的因素是什么？（4分）

四、计算题(每题10分，共30分)

1. 有5个任务A到E几乎同时到达，它们预计运行时间为10，6，2，4，8分钟，其优先级分别

为3，5，2，1和4，这里5为最高优先级。对于下列每一种调度，计算其平均进程周转时间（进程切换开销不考虑）。

（1）先来先服务（按A,B,C,D,E）

（2）优先级调度

（3）时间片轮转（2分钟一个时间片）

2. 假定某移动磁盘上，处理了访问56号柱面的请求后，现在正在70号柱面上读信息，目前有下面的请求访问磁盘柱面的序列：73,68,100,120,60,108,8，50。请回答：

（1）访问磁盘所需的时间由哪三部分构成？

（2）若用最短寻道时间优先算法，请列出响应的次序，并计算平均寻道长度。

（3）若用电梯调度算法，请列出响应的次序，并计算平均寻道长度。

3. 一个请求分页系统中，若系统分配给一个作业的物理块数为2块，且作业的页面走向为2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2。试用FIFO 和LRU 两种算法分别填表计算出程序访问过程中所发生的缺页次数，并计算它们各自的缺页率。（假设初始作业装入时已经依次装入了页号为1和2的两个页面）

缺页中断次数为： 缺页率为：

缺页中断次数为： 缺页率为： 五、综合分析题（共20分，每题10分）

1．某多道程序设计系统分配有一台CPU 和两台输入输出设备（IO1，IO2），现有3个优先级由

高到低的作业J1、J2、J3都已装入了主存，它们使用资源的先后顺序和占有时间分别是： J1:IO2(30ms); CPU(10ms); IO1(30ms); CPU(10ms) J2:IO1(20ms); CPU(20ms); IO2(40ms); J3:CPU(30ms); IO1(20ms);

处理机调度采用可抢占的优先数算法，忽略其它辅助操作时间，回答下列问题：

（1） 分别计算3个作业从开始到完成所用的时间。 （2） 3个作业全部完成CPU 的利用率。

（3） 3个作业全部完成时外设IO1和IO2的利用率。 3个作业并发执行时的工作情况：

J1:IO2(30ms); CPU(10ms); IO1(30ms); CPU(10ms) J2:IO1(20ms); CPU(20ms); IO2(40ms); J3:CPU(30ms); IO1(20ms);

2.设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：

司机的活动：启动车辆；正常行车；到站停车。

售票员的活动：关车门；售票；开车门。

在汽车不断的到站、停站、行驶过程中，试用信号量和P,V操作实现司机和售票员的同步。

贵州大学计算机科学与信息学院

2010-2011学年第一学期考试试卷 A

《操作系统》参考答案

一、填空题(每空1分，共10分)

1、对象及其属性对对象操纵和管理的软件集合

2、中断控制方式DMA方式

3、离散分配方式连续分配方式

4、内核支持线程用户级线程

5、并发性

6、交互

二、单选题(每题2分，共20分)

1、D

2、B

3、B

4、B

5、D

6、C

7、D

8、B

9、A 10、A

三、简答题(共20分)

5.1．引入缓冲的主要原因是什么？（4分）

1)缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾（1分）

2）减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制（1分）

3）提高CPU和I/O设备之间的并行性（1分）

4）解决数据粒度不匹配的问题（1分）

6.试说明系统调用的处理步骤。（6分）

首先，将处理机状态由用户态转为系统态；之后，由硬件和内核程序进行系统调用的一般处理；然后将用户定义的参数传送到指定的地址并保存起来。（2分）

其次，分析系统调用类型，转入相应的系统调用处理子程序。（2分）

最后，恢复被中断的或设置新进程的CPU现场，然后返回被中断进程或新进程，继续往下执行。（2分）

3．假设某系统现有两个用户user1和user2共用其文件系统（该文件系统采用两级目录结构）。假定user1有四个文件，其文件名为A、B、C、D；user2也有四个文件，其文件名为A、E、F、G。已知：user1的文件A和user2的文件A实际上不是同一个文件，user1的文件C和user2的文件E是同一文件。请画出该系统的文件目录结构，使这两个用户能共享该文件系统而不致造成混乱。并说明此题中有无重名问题？如有，是如何解决的？此题中有无文件共享问题？如有，是如何解决的

（1）（2分）

（2）有重名问题，通过二级目录解决。User1的A和User2的A同名，但由于系统取文件时是先找用户名再找文件名，因此完整的文件名是由用户名和文件名组成。（2分）

（3）有文件共享问题，通过二级目录解决。User1的C和User2的E虽然文件名不同，但它们在UFD中指向同一文件，这样两个用户就可以用不同的文件名共享一个文件。（2分）

4．在请求分页系统中影响缺页率的因素是什么？（4分）

（1）页面大小。（1分）

（2）进程所分配物理块的数目。（1分）

（3）页面置换算法（1分）

（4）程序固有特性（程序编制方法）（1分）

四、应用题(每题10分,共30分)

1、有5个任务A到E几乎同时到达，它们预计运行时间为10，6，2，4，8分钟，其优先级分

别为3，5，2，1和4，这里5为最高优先级。对于下列每一种调度，计算其平均进程周转时间（进程切换开销不考虑）。

（4）先来先服务（按A,B,C,D,E）

（5）优先级调度

（6）时间片轮转（2分钟一个时间片）

解答：

（1）先来先服务：进程周转时间

A 0+10=10

B 10+6=16

C 16+2=18

D 18+4=22

E 22+8=30

平均周转时间：（10＋16＋18＋22＋30）/5=19.2分钟（3分）

（2）优先级调度：进程周转时间

B 0+6=6

E 6+8=14

A 14+10=24

C 24+2=26

D 26+4=30

平均周转时间：（6＋14＋24＋26＋30）/5=20分钟（4分）

（3）时间片轮转（2分钟一个时间片）：

进程周转时间

A 30

B 22

C 6

D 16

E 28

平均周转时间：（30＋22＋6＋16＋28）/5=20.4分钟（3分）

2．假定某移动磁盘上，处理了访问56号柱面的请求后，现在正在70号柱面上读信息，目前有下面的请求访问磁盘柱面的序列：73,68,100,120,60,108,8，50。请回答：

（1）访问磁盘所需的时间由哪三部分构成？

磁盘访问时间由：寻道时间、旋转延迟时间和数据传输时间三部分构成。（2分）

（2）若用最短寻道时间优先算法，请列出响应的次序，并计算平均寻道长度。

用最短寻道时间优先算法，响应的次序为68、73、60、50、8、100、108、120 （2分）

平均寻道长度：（2+5+13+10+42+92+8+12）/8=23 （2分）

（3）若用电梯调度算法，请列出响应的次序，并计算平均寻道长度

用电梯调度算法，响应的次序为73、100、108、120、68、60、50、8。（2分）

平均寻道长度：（3+27+8+12+52+8+10+42）/8=20.3 （2分）

3．一个请求分页系统中，若系统分配给一个作业的物理块数为2块，且作业的页面走向为2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2。试用FIFO和LRU两种算法分别填表计算出程序访问过程中所发生的缺页次数，并计算它们各自的缺页率。（假设初始作业装入时已经依次装入了页号为1和2的两个页面）

⑴ FIFO (5分)

缺页中断次数为：9 缺页率为：F=9/12=75%

缺页中断次数为：9 缺页率为：F=9/12=75%

五、综合分析题(每题10分，共20分)

1、某多道程序设计系统分配有一台CPU和两台输入输出设备（IO1，IO2），现有3个优先级由高

到低的作业J1、J2、J3都已装入了主存，它们使用资源的先后顺序和占有时间分别是： J1:IO2(30ms); CPU(10ms); IO1(30ms); CPU(10ms)

J2:IO1(20ms); CPU(20ms); IO2(40ms);

J3:CPU(30ms); IO1(20ms);

处理机调度采用可抢占的优先数算法，忽略其它辅助操作时间，回答下列问题：

（4）分别计算3个作业从开始到完成所用的时间。

（5）3个作业全部完成CPU的利用率。

（6）3个作业全部完成时外设IO1和IO2的利用率。

3个作业并发执行时的工作情况：

J1:IO2(30ms); CPU(10ms); IO1(30ms); CPU(10ms)

J2:IO1(20ms); CPU(20ms); IO2(40ms);

J3:CPU(30ms); IO1(20ms);

（1）由图可以看出，J1从开始到运行完成需要80ms，J2从运行到完成需要90ms，

J3从运行到完成需要90ms。（6分）

（2）CPU在时段60ms至70ms、80ms至90ms期间空闲，所以CPU利用率为：

（90－20）/90=77.78% （2分）

(3)外设IO1在时段20ms至40ms期间空闲，所以外设IO1利用率为：

（90－20）/90=77.78% （1分）

外设IO2在时段30ms至50ms期间空闲，所以外设IO2利用率为：

（90－20）/90=77.78% （1分）

2、设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：

司机的活动：启动车辆；正常行车；到站停车。

售票员的活动：关车门；售票；开车门。

在汽车不断的到站、停站、行驶过程中，用信号量和P,V操作实现司机和售票员的同步。

分析：在汽车行驶过程中，司机活动与售票员活动之间的同步关系为：售票员关车门后向司机发开车信号，司机接到开车信号后启动车辆，在汽车正常行驶过程中售票员售票，到站时司机停车，售票员在车停后开车门让乘客下车。因此司机启动车辆的动作必须与售票员关车门的动作取得同步；售票员开车门的动作也必须与司机停车取得同步。

在本题中，应设置两个信号量s1、s2，s1表示是否允许司机启动汽车，其初值为0；s2表示是否允许售票员开车门，其初值为0。这两个活动的同步用P,V原语描述如下：

Semaphore s1,s2=0; （信号量设置及初值2分）

Main()

{

cobegin

driver(); （1分）

busman();

coend

}

Driver()（3分）busman() （4分）

{ {

while(true) while(true)

{ {

p(s1); 关车门；

启动车辆；v(s1);

正常行车；售票；

到站停车；p(s2);

v(s2); 开车门；

} 上下乘客；

} }

}