操作系统原理复习大纲

操作系统原理复习大纲

1. 什么是进程的上下文？它主要包含哪几个部分？

进程在执行过程中的静态描述

进程上下文由用户级上下文，寄存器上下文以及系统级上下文组成。

2. 硬件支持互斥有哪些方法？它们各有哪些缺点？

关中断，TS硬件指令，swap指令互斥

关中断时间长影响系统效率，只能在一个处理器上运行

其他两个指令容易造成CPU忙等待

3. 试述死锁的必要条件。

①进程互斥②请求和保持③不可抢占④循环等待

4.画出进程的五状态转换图，并说明引起进程状态转换的典型原因。

创建允许就绪

I/O完成时间片完

进程调度

释放

阻塞执行终止

I/O介入

5. 在银行家算法中，若出现下面的资源分配情况：

该状态是否安全？如果进程P2提出请求Request(1,2,2,2)后，系统能否把资源分配给它？

(a) 利用安全性算法进行分析，可以找到一个安全序列(P0,P3,P4,P1,P2)，所以系统处于安全状态。

(b) 进程P2提出请求Request(1,2,2,2)时，系统不能将资源分配给它。

(c) 系统立即满足进程P2的请求(1,2,2,2)后，并没有马上进入死锁状态。只有当其他进程提出新的请求，并导致所有没有执行完的多个进程因得不到资源而阻塞时，系统才进入死锁状态。

6. 设有4个进程P1、P2、P3、P4，它们到达就绪队列的时间、运行时间及优先级如下表所示（优先级数值越小优先级就越高）。若采用可剥夺的优先级调度算

。

等待时间=开始运行时间-到达就绪队列时间

周转时间=运行结束时间-到达就绪队列时间

7. 采用分页存储管理的系统中，如果地址结构长度为18位，其中11-17位表示页号，0-10表示页内位移。若一进程的各页依次放入2、3、7号物理块中，那么主存容量最大可为多少KB？分为多少块？每块有多大？逻辑地址1500（十进制）应在哪个页内？对应的物理地址是多少？

（1）主存容量最大为2的18次方，即256K

可分为2的7次方块，即128块

每块大小为2的11次块，即2K

（2）逻辑地址A=1500 对应页号(int)(1500/211)=0

页内偏移量W=1500

物理地址E=2*211+1500=5596

8. 在一个采用页式虚拟存储管理的系统中，有一用户进程，它依次要访问的字地址序列为：115、228、120、88、446、102、321、432、260、167。若该进程的第0页已经装入内存，现分配给该进程的主存共300字，页的大小为100字，按FIFO调度算法将产生多次缺页中断以及缺页中断率？

（1）按FIFO调度算法将产生次缺页中断，依次淘汰的页号为，缺页中断率为。按FIFO调度算法将产生5次缺页中断；缺页中断率为：5/10=50%

9. 假定某采用分页存储管理的系统中，主存容量为4MB，被分成1024块，块号为0，1，2，…，1023。某作业的地址空间占4页，其页号为0，1，2，3，被分配到主存的第28，26，12，57块中。那么主存地址应该用多少位来表示？作业

每一页的长度为多少？逻辑地址中的页内地址(页内偏移)应占多少位？

4MB=4096KB=222，主存地址用22位表示，作业每一页长度为4MB/1024=4KB=212,页内偏移占12位

10. 在一个采用页式虚拟存储管理的系统中，有一用户进程，它依次要访问的字地址序列为：115、228、120、88、446、102、321、432、260、167。若该进程的第0页已经装入内存，现分配给该进程的主存共300字，页的大小为100字，按OPT和LRU调度算法将各产生多次缺页中断以及缺页中断率？

按LRU调度算法将产生次缺页中断，依次淘汰的页号为，缺页中断率为。按LRU调度算法将产生6次缺页中断；缺页中断率为：6/10=60%

11. 在生产者-消费者问题中，能否将生产者进程的P(empty)和P(mutex)语句互换？

不能，，可能导致系统死锁，当系统没有空缓冲时，生产者进程的wait(mutex)操作获取了缓冲队列的控制权，而wait(empty)导致生产者进程阻塞，这时消费者进程也就无法阻塞

12. 设A、B为两个并发进程，它们共享一个临界资源，其执行临界区的算法流程图如下所示。其中设定的信号量S1、S2的初值均为0 。判断同步算法是否正确？如有错，则要求改正。

进程 A 进程 A

进程 B 进程

B

算法有误

实现改正：

设置信号mutex

mutex:=1

cobegin

进程A：

Begin

repeat

P(mutex);

临界区;

V(mutex);

until fasle

End

进程B

Begin

repeat

P(mutex);

临界区

V(mutex);

until fasle

End

Coend

13. 某请求分页系统中，设某进程共有9个页，分配给该进程的主存块数为5(即

工作集为5)，进程运行时，实际访问页面的次序是0，1，2，3，4，5，0，2，1，8，5，2，7，6，0，1，2。试求FIFO页面调度算法，列出其页面淘汰次

页面淘汰次序：0、1、2、3、4、5、0、1、8

缺页次数=14次

最后驻主存的页号顺序：7、6、0、1、2

14. 简述伙伴系统的工作原理。

伙伴系统中维护着一系列未分配的块，每个大小为2i,通过对半分裂在i 列表中产生两个大小为2i的伙伴,当i 列表中的一对伙伴都变成未分配的块时，它们从该i 列表中移出，合并成(i+1) 列表中的一个块

15. 说明高级调度，中级调度和低级调度的区别，并分析下述问题应由哪一级调度程序负责：在可获得处理机时，应将它分给哪个就绪进程（低级调度）；在短期繁重负载下，应将哪个进程暂时挂起（中级调度）。

高：将外存处于后备队列的作业调入内存，并为它们创建进程讲它们放入就绪队列

中：将暂时不能运行的进程调入外存等待，此时进程状态为挂起状态。

低：将就绪队列的进程分配给cpu

设计题：

1. 假定一个阅览室最多可容纳100人，读者进入和离开阅览室时都必须在阅览室门口的一个登记表上标志（进入时登记，离开时去掉登记项），而且每次只允许一人登记或去掉登记。请添加必要的信号量和P、V操作实现上述过程的互斥和同步。要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。

定义信号量sum.mutex,初值分别为100,1。第i个读者描述为：

procedure P i(i=1,2,3,4…………)

begin

wait(sum);

wait(mutex);

signal(mutex);

进入阅览室;

阅读;

wait(mutex);

登记;

signal(mutex);

离开阅览室;

signal(sum);

end

2. 如下图所示，系统中有三个进程GET、PRO和PUT，共用两个缓冲区BUF1和BUF2。假设BUF1中最多可放11个信息，现已放入了两个信息；BUF2最多可放5个信息。GET进程负责不断地将输入信息送入BUF1中，PRO进程负责从BUF1中取出信息进行处理，并将处理结果送到BUF2中，PUT进程负责从BUF2中读取结果并输出。试写出正确实现GET、PRO、PUT的同步与互斥的算法。

semaphore

empty1=9;//空buf1的数目

full1=2;//有数据的buf1的数目

empty2=5;//空buf2的数目

full1=0;//有数据的buf2的数目

mutex1=mutex2=1;//互斥信号量

int main(){

Cobegin//并发开始

GET();

PRO();

PUT();

Coend//并发结束

return0;

}(3分)

//GET进程void GET（）{ while(1){

…

wait(empty1);

wait(mutex1);

将信息送入buf1;

signal(mutex1);

signal(full1);

…

}

}(3分)

//PRO进程void PRO（）{ while(1)

{

wait(full1);wait(mutex1);

从buf1中取出信息;

signal(mutex1);

signal(empty1);

wait(empty2);

wait(mutex2);

将信息送入buf2;

signal(mutex2);

signal(full2);

}

}(4分)

//PUT进程void PUT（）{ while(1){

wait(full2);

wait(mutex2);

从buf2中取出信息;

signal(mutex2);

signal(empty2);

}

}(3分)

3. 用下列的算法解决哲学家进餐问题会出现什么问题？分析问题的成因并采用合适的方法解决。

4. 三个进程P1、P2、P3 互斥使用一个包含N（N>0）个单元的缓冲区。P1 每次用produce()函数生成一个正整数并用put() 函数送入缓冲区某一空单元中；P2 每次用getOdd()函数从该缓冲区中取出一个奇数并用countOdd()函数统计奇数个数；P3 每次用getEven()函数从该缓冲区中取出一个偶数并用countEven()函数统计偶数个数。请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义的信号量的含义。