1、2013 年 4 月考试操作系统第三次作业 一、填空题（本大题共 20 分，共 5 小题，每小题 4 分） 1. 在存储管理中，引入快表的目的是 _ 2. 按用户对文件的存取权限将用户分为若干组，并规定每一组用户对文件的 _ 。 3. _ 是可以用来实现进程间的 _ 和 _ 的特殊的程序结构，其中的私有信号量用于实现进程间的同步。 4. 若信号量当前值为 -4，则表示系统中有 _ 个进程处于等待状态。 5. 把不允许多个并发进程交叉执行的一段程序称为（ ）。 二、简答题（本大题共 50 分，共 10 小题，每小题 5 分） 1. 简述一次磁盘操作的过程，并给出操作时间计算公式 2. 简述多道程
2、序运行的特点。 3. 进程调度的功能有哪些 ? 4. 什么是作业控制块，它有什么作用？ 5. CPU 与外设的基本矛盾及解决策略 6. 段式管理可以实现虚存吗 ?如果可以 ,简述其实现方法。 7. 什么是文件的逻辑结构？什么是记录？ 8. 什么是死锁？并简述产生死锁的原因。 9. 什么是抖动？你有什么办法减少系统的抖动现象？ 10. 处理机调度分为哪几个层次？每个层次的主要任务是什 么？ 三、综合题（本大题共 30 分，共 2 小题，每小题 15 分） 1. 已知某作业依次执行如下页面： 1、 2、 1、 3、 1、 2、 4、 2、 1、 3、 4，且开始执行时主存中没有页面。若只给该作业分
3、配 2 个物理块，当采用 FIFO 页面淘汰算法时缺页次数和缺页率各为多少？ 2. 使用 PV 操作实现进程互斥的基本模式？ 答案： 一、填空题（ 20 分，共 5 题，每小题 4 分） 1. 参考答案： 加快地址映射速度 解题方案： 基础知识参考课本相关知识点 评分标准： 每空 1 分，答对 1 分，答错 0 分。 2. 参考答案 ： 访问权限 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 临界区，互斥，同步 解题方案： 基础知识参考课本相关知识点 评分标准： 每空 1 分，答对 1 分，答错 0 分。 4. 参考答案： 4 解题方案： 基础知识参考课本相关知识点 评分标准： 每空 1 分，答对
4、 1 分，答错 0 分。 5. 参考答案： 临界区 解题方案： 参考课本相关知识点 评分标准： 每空 1 分，答对 1 分，答错 0 分。 二、简答题（ 50 分，共 10 题，每小题 5 分） 1. 参考答案： 一次磁盘操作包括： 寻道：磁头移动定位到指定磁道 旋转延 迟：等待指定扇区从磁头下旋转经过 数据传输：数据在磁盘与内存之间的实际传输 由此，一次磁盘操作的时间为：寻道时间 +旋转延迟时间 +数据传输时间 其中，寻道时间和旋转延迟时间可以通过改变数据在磁盘中的存储位置和磁盘调度来改善。 解题方案： 参考课本相关知识点。 评分标准： 寻道，旋转延时和数据传输各 2 分，公式 2 分。 2
5、. 参考答案： 多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。 宏观上并行：同时进入系统的几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。 微观上串行：实际上，各到程序轮流 使用 CPU，交替执行。 解题方案： 参考课本相关知识点 评分标准： 多道 2 分，宏观并行和微观串行各 3 分。 3. 参考答案： 进程调度的功能有 : 记录和保存系统中所有进程的执行情况 选择占有处理机的进程 进行进程上下文切换 解题方案： 参考课本相关知识点 评分标准： 每个功能 2 分。 4. 参考答案： 作业控制块（ JCB， Job Control Block)是操作系统为表示和管理作业而
6、建立的一种数据结构。它是系统感知作业存在的标志，是系统管理作业的基础。作业控制块的基本内容有：作业类别，作业状态，用户名，作 业名，作业说明书，资源满足状况，内存申请状况，外设申请表，收容时间，估计运行时间，优先级，作业地址，相关文件指针， JCB 链，其它信息等。 解题方案： 参考课本相关知识点。 评分标准： 概念 3 分，作用 3 分。 5. 参考答案： 基本矛盾： CPU 是快速设备。外设是慢速设备，如打印机，绘图机。基本矛盾是： CPU 快速数据处理与外设慢速的数据输入输出。操作系统发展的主要动力之一是如何解决这一基本矛盾。 解决策略：（ 1）提高外设的速度 （ 2）缓冲与虚拟设备技术
7、 （ 3）提 高外设操作的自动化 （ 4）通过操作系统协调 CPU 与外设 解题方案： 基本矛盾就是传输速度的不匹配，解题思路在如何调节速度使得同步运行。 评分标准： 基本矛盾 4 分，策略 4 分。 6. 参考答案： 段式管理可以实现虚存。段式管理把程序按照内容或过程关系分成段 ,每段拥有自己的名字。一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维线性虚拟空间 (段号 S 和段内相对地址 W),也就是一个二维虚拟存储器。段式管理以段为单位分配内存 ,然后通过地址映射机构把段式虚拟地址转换成实际的内存物理地址。只把那些经常访问的段驻留内存 ,而把那些在 将来一段时间内不被访问的段放入外存，待需要时产
8、生缺段中断 ,自动调入，从而实现了虚存。 解题方案： 参考课本相关知识点 评分标准： 第一问 2 分，解释 6 分。 7. 参考答案： 文件的逻辑结构就是用户可见的结构，可分为字符流式的无结构文件和记录式的有结构文件两大类。 记录是一个具有特定意义的信息单位，它由该记录在文件中的逻辑地址（相对位置）与记录名所对应的一组关键字、属性及其属性值所组成。 解题方案： 参考课本相关知识点 评分标准： 每问 4 分。 8. 参考答案： 死锁是指各并发进程彼此相互等待对方所拥有的资源 ，且这些并发进程 在得到对方的资源之前不会释放自己所用有的资源。从而造成大家都想得到资源而又都得不到资源，各并发进程不能继
9、续向前推进的状态。 死锁的起因是并发进程的资源竞争。其根本原因在于系统提供的资源个数少于并发进程所要求的该类资源数。 解题方案： 参考课本死锁概念和产生原因。 评分标准： 概念 4 分，原因 4 分。 9. 参考答案： 抖动是指当给进程分配的内存小于所要求的工作区时，由于内存与外存之间交换频繁，访问外存的时间和输入输出处理时间大大增加反而造成 CPU 因等待数据而空装，使得整个系统性能大大下降。 解决办法：在物理系统中，为了防止抖动现象的产生，在进行淘汰后置换时，一般总是把缺页进程锁住，不让其换出，从而防止抖动发生。防止抖动的另一个办法时设置较大的内存工作区。 解题方案： 参考课本相关知识点
10、评分标准： 每问 4 分。 10. 参考答案： 层次分为：进程调度，交换调度和作业调度。进程调度：主要任务是按照某种策略和方法选择一个处于就绪状态的进程占用处理机，并交换上下文以建立进程的执行环境。 交换调度：主要任务是按照给定的原则和策略，将处于外存交换区中的就绪状态或就绪等待状态的进程调入内存，或将内存就绪状 态或内存等待状态的进程交换到外存交换区。 作业调度：主要任务是按照一定的原则对外存输入井上的大量后备作业进行选择，给选出的作业分配内存、输入输出设备等必要的资源，并建立相应的进程，使该作业的进程获得竞争处理机的权利。 解题方案： 评分标准： 三、综合题（ 30 分，共 2 题，每小题 15 分） 1. 参考答案： 缺页次数： 9 次 (8 分 )；缺页率： 9/11（ 81.8 %）页面走向 12131242134 物理块111133222114 物理块 22221144433 缺页缺缺缺缺缺缺缺缺缺 解题方案： 参考课本页 面调度相关知识点和例题。 评分标准： 缺页次数 8 分，缺页率 2 分。 2. 参考答案： 可以通过 P、 V 操作来实现互斥。进程 P1 与 P2 可以通过信号量 S（初值为 1）来实现互斥，模板为： P1 P2 P(S) P(S) V(S) V(S) 解题方案： 参考课本相关知识点 评分标准： 参考标准答案适当给分。满分 10 分。
