操作系统试题汇总
一、填空题
1. 进程的基本状态有_____________、_____________、_____________。 2. 常用的内存管理方法有 、 、 和段页式管理。 3. 文件的三种物理结构是_________、_________、_________。
4. 一次仅允许一个进程使用的共享资源称为 。每个进程中访问临界资源的那
段程序称为 。
5. 从结构上讲，每个进程都是由 、 和 部分组成。 6. 按照设备的使用方式将设备分为：独享设备、共享设备和_________设备。 7. 进程具有下面的特征性质：________、__________、_________和异步性 8. 产生死锁的必要条件____________、____________、___________和____________ 9. 在请求页式管理中，当地址转换机构发现所需的页不在 时，产生 中断
信号，由中断处理程序作相应的处理。
10. 缓冲引入的目的是缓和CPU与I/O设备间_______，减少对CPU的_______，提高CPU
和I/O设备之间的_________。
11. 进程之间的通讯类型分为：_______________、_____________和________________。 12. 用户进程从用户态变为系统态的途径是___________________。
13. 操作系统的基本特性包括：__________、_________、___________和异步性 14. 动态重定位是指 。 15. 设备按传输数据类型分为： 和 16. 常用的进程调度算法有优先级调度算法、____________和 算法。 17. 操作系统具有四大功能分别为______________、_______________、_____________
和设备管理。
18. 常用的页面置换算法是_________、_________、________和Clock置换算法。 19. 按照设备的使用方式将设备分为：独享设备、 设备和________设备。
20. 在请求分页存储管理模式中，页面调入时，可采用两种策略，它们分别是
和 。
21. 虚拟存储器具有__________和___________功能。
22. 设备按传输数据类型分为： 和 。 23. 并发性是指 。
24. 进程被创建后，最初处于 状态，经过 选中后，进入运行状
态。
25. 线程有两种类型 和 ，windows2000系统采用哪
类 。
26. 管道的作用是 。 27. 在存储管理中，引入快表的目的是__ ___. 28. 实现虚拟存储器的依据是 。
29. 将一台独占设备改造成共享设备的技术是 。
30. 文件控制块（FCB）是 。
31. 在某文件系统中，采用FAT方式实现文件。硬盘200MB，盘块大小为1KB，FAT表中
每个表项占2个字节，则FAT表占用 KB。
32. 文件系统中若文件的物理结构采用连续结构, 则文件控制快FCB 中关于文件的物
理位置应包括__ __.
33. 用户进程从用户态转换为系统态的途径是_ ___.
填空答案
1. 等待状态、执行状态、就绪状态 2. 分区管理、页式管理、段式管理 3. 连续结构、链接结构、索引结构 4. 临界资源、临界区
5. 程序段、数据段和进程控制块 6. 虚拟
7. 动态性、并发性、独立性
8. 互斥条件、请求和保持条件、不可剥夺条件、环路等待条件 9. 内存，缺页中断
10. 速度不匹配、中断频率、并行性
11. 共享存储器系统、消息传递系统、管道通信系统 12. 系统调用
13. 并发性、共享性、虚拟技术
14. 在处理器每次访问主存时，由动态地址变换机构（硬件）把相当地址转换为绝对地
址。
15. 字符设备和块设备
16. 先来先服务，短作业优先，时间片轮转，多级反馈队列 17. 处理器管理、存储管理、文件管理 18. 最佳置换、FIFO置换、LRU置换 19. 共享设备、虚拟设备 20. 请求调页、预调页
21. 请求调入功能、置换功能 22. 字符设备、块设备
23. 在同一段时间内两个或两个事件同时发生 24. 就绪、进程调度
25. 用户级、核心级、核心级 26. 进程间的通信
27. 减少访问内存的次数，提高地址转换的速度 28. 程序运行的局部性原理
29. SPOOLING技术（假脱机技术） 30. 记录文件各中属性的数据结构 31. 400
32. 首块号和块数（首地址和长度） 33. 系统调用（或软中断或程序接口）
二、选择题
1. 下面命题中，对操作系统的作用描述比较全面的______________。
A．操作系统是管理程序的集合，它以中断驱动的形式执行
B. 操作系统是计算机设备管理程序集合，通过对设备的管理为用户提供服务 C. 操作系统提供计算机抽象，为用户安全地使用计算机提供高效支持 D. 操作系统协调多用户对计算机的使用，为他们提供独占式的使用方式 2. 下面关于临界区的叙述中，正确的是_______________。
A．临界区可以允许规定数目的多个进程同时执行 B．临界区只包含一个程序段 C．临界区是必须互斥地执行的程序段 D．临界区的执行不能被中断
3. 引入缓冲的目的是减少对________的中断频率
A．内存 B. CPU C. I/O设备 D. 外部文件
4. 现代操作系统中，文件系统都有效地解决了重名（即允许不同用户的文件可以具有
相同的文件名）问题。系统是通过____________来实现这一功能的。 A．重名翻译机构 B．建立索引表 C． 建立指针 D．多级目录结构
5. 设有三个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则用PV操作
管理时信号量S的可能取值是_______________。
A．1,0,-1,-2 B. 2,0,-1,-2 C. 1,0,-1 D. 3,2,1,0 6. 下面的系统调用中，_____________不会导致进行阻塞
A．读/写文件 B. 获得进程PID C. 申请内存 D. 发送消息
7. 在请求分页存储管理方案中，若某用户空间为16个页面，页长1KB，现有页表如下，
逻辑地址0A2C（H）所对应的物理地址为_________
页号 块号
0 1 2
1 5 3
3 4 7 2 A．1E2C（H） B．032C（H） C．302C（H） D．0E2C（H） 8. 在虚拟页式存储管理方案中，______________完成将页面调入内存的工作。
A. 缺页中断 Ｂ. 页面淘汰过程 Ｃ.工作集模型应用 Ｄ. 紧缩技术利用
9. 存储器的段页式管理中，每次从主存中取出一条指令一个操作数，需要______次访
问主存。
A． 一 B. 二 C. 三 D. 四 10. 磁盘与主机之间传递数据是以________为单位的。
A．字节 B. 字 C. 数据块 D. 文件 11. 对磁头进行磁头调度的目的是为了缩短________时间. A. 寻道 B. 旋转 C.传送 D.启动
12. 为了便于上层软件的编制，设备通常需要提供是____________。 A. 控制寄存器、状态寄存器和控制命令
B．I/O地址寄存器、工作方式状态寄存器和控制命令 C．中断寄存器、控制寄存器和控制命令 D．控制寄存器、编程空间和控制逻辑寄存器。
13. 将系统调用参数翻译成设备操作命令的工作由_____________完成。 A． 用户层I/O B. 设备无关层 C． 中断处理 D. 设备驱动程序 14. 在下列有关旋转延迟的叙述中，不正确的是_____________。 A．旋转延迟的大小与磁盘调度算法无关
B．旋转延迟的大小取决于磁盘空闲空间的分配程序 C．旋转延迟的大小与文件的物理结构有关 D．扇区数据的处理时间对旋转延迟的影响较大。 15. SPOOLing 的含义是____________。
A．伪脱机输入/输出 B. 系统并行I/O C. 串行打印处理 D. 智能脱机I/O
16. .操作系统是（ ）
A．对软件进行管理的软件 B．对硬件进行管理的软件 C．对计算机资源进行管理的软件 D．对应用程序进行管理的软件
17. 在操作系统中引入多道程序设计的主要目的是（ ）
A．缩短程序执行时间 B．减少响应时间 C．提高系统效率和增强系统处理能力 D．提高人机交互速度
18. 进程与程序之间有密切联系，但又是不同的概念。二者的一个本质区别是( )。
A．程序是静态概念，进程是动态概念 B．程序是动态概念，进程是静态概念 C．程序保存在文件中，进程存放在内存中 D．程序顺序执行，进程并发执行
19. 进程有多个状态，不会发生的状态转换是（ ）
A．就绪→运行 B．阻塞→进行 C．运行→阻塞 D．阻塞→就绪
20. 为了实现从逻辑地址空间到物理地址空间的地址转换，在硬件上必须提供一套
（ ）
A．DMA控制器 B．联想寄存器 C．地址变换机构 D．通道
21. CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用( )。
A．并行技术 B．通道技术 C．缓冲技术 D．虚存技术
22. 在可变分区存储管理中，最优适应分配算法要求对空闲区表项按( )进行排列。
A.地址从大到小 B.地址从小到大 C.尺寸从大到小 D.尺寸从小到大
23. 通常不采用( )方法来解除死锁。
A.终止一个死锁进程 B.终止所有死锁进程 C.从死锁进程处抢夺资源 D.从非死锁进程处抢夺资源
24. 下列哪项不是设备管理的基本功能（ ）
A.掌握并记录设备的状态 B.按用户的I／O请求进行设备分配 C.死锁检测 D.完成实际的I／O操作
25. 设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量为mutex,当mutex=-1时表示（ ）
A．一个进程进入了临界区,另一个进程等待 B．没有一个进程进入了临界区 C．两个进程都进入了临界区 D．两个进程都在等待
26. 以下关于分时系统与批处理系统的说法正确的是( )
A.批处理系统是实现人机交互的系统
B.分时系统是实现自动控制无需人为干预的系统 C.批处理系统具有批处理能力，但不具有分时交互能力 D.分时系统本身既具有分时交互能力，又具有批处理能力
27. 为了实现从逻辑地址空间到物理地址空间的地址转换，在硬件上必须提供一套（ ）
A．DMA控制器 B．联想寄存器 C．地址变换机构 D．通道
28. 用P、V操作管理临界区时，信号量的初值应定义为（ ）
A.-1 B.0 C.1 D.任意值
29. 在下列解决死锁的方法中，属于死锁预防策略的是（ ）
A 银行家算法 B 资源有序分配法 C 死锁检测法式 D请求分配图化法 30. 在动态分区存储管理中的紧凑（移动）技术可以（ ）。
A 集中空闲区区 B增加主存储容量 C 缩短访问周期 D加速地址转换 31.进程的并发执行是指两个以上的进程（ ）
A. 同时执行 B. 在执行的时间上是重叠 C. 在执行的时间上是不重叠的 D. 共享系统资源
32. 当出现（ ）情况时，系统可能产生死锁。
A．进程释放资源 B．一个进程进入死循环 C．多个进程竞争资源出现了循环等待 D．多个进程竞争共享型设备
33.现代操作系统中，文件系统都有效地解决了重名（即允许不同用户的文件可以具有相同的文件名）问题。系统是通过（ ）来实现这一功能的。 A．重名翻译机构 B．建立索引表 C．建立指针 D．多级目录结构 34.引入多道程序设计技术的主要目的在于（ ）。
A．减少存储器碎片 B．充分利用处理机，减少处理机空闲时间 C．有利于代码共享 D．充分利用外围设备
35．所谓设备独立性是指，用户在编程时要给出（ ）。 A．设备逻辑名 B．设备物理名 C．设备启动地址 D．设备卡地址
36．临界区是指并发进程中访问共享变量的（ ）段。
A．管理信息 B．信息存储 C．数据 D．程序
37. 为了实现从逻辑地址空间到物理地址空间的地址转换，在硬件上必须提供一套（ ） A．DMA控制器 B．联想寄存器 C．地址变换机构 D．通道
38. 在下面对进程的描述中，不正确的是（ ） A.进程是动态的概念 B.进程执行需要处理机 C.进程是有生命期的 D.进程是指令的集合 39. 在计算机系统中，管态下（ ）
A．只能执行特权指令 B．只能执行非特权指令 C． 可以执行非法指令 D．可以执行全部指令
40. 将盘块号转换为磁盘的盘面、磁道号和扇区号的工作属于设备管理软件层次的哪一层（ ）。
A.用户进程层 B.设备独立性软件层 C.驱动程序层 D.中断处理层 41.银行家算法是用来（ ）。
A.避免死锁 B. 预防死锁 C.检测死锁 D.解除死锁 42.当系统采用资源有序分配方法预防死锁时，它破坏了产生死锁的必要条件中的（ ）。
A. 互斥条件 B.请求和保持条件 C.不可剥夺条件 D.环路等待 43.操作系统是一种( )
A.系统软件 B.系统硬件 C.应用软件 D.编辑软件
44.进程调度是从（ ）选择一个进程进入处理器中运行。
A) 等待队列 B) 就绪队列 C) 作业后备队列 D) 提交队列
45.某进程所要求的一次打印输出结束后，其进程的状态将从（ ）
A) 运行态到就绪态 B) 运行态到等待态 C) 等待态到就绪态 D) 就绪态到等待态
46.在页式存储管理系统中，整个系统的页表个数是（ ）
A) 一个 B) 二个 C) 三个 D) 和装入主存的作业个数相同
47.固定分区中各分区的大小是（ ）
A) 相同的 B) 相同或者不同，但预先确定 C) 根据作业要求确定 D) 随作业个数而定 48.程序与和他有关进程的对应关系是（ ）。
A） 一对一 B）一对多 C）多对一 D）多对多
49.存储器的段页式管理中，每次从主存中取出一条指令或一个操作数，需要（ ）次访问主存。
A）1 B）2 C）3 D）4
50.有一个长度为6000个字符的流式文件要存在磁盘上，磁盘的每块可以存放512字节，该文件至少占用（ ）块。
A）5 B）6 C）12 D）6000
51.在任何时刻，一个进程的状态变化（ ）引起另一个进程的状态变化。
A) 必定 B) 一定不 C) 不一定 D) 不可能
52.最容易形成很多小碎片的可变分区分配算法是（ ）
A) 首次适应算法 B) 最佳适应算法 C) 首次循环适应法
53.（ ）是文件系统实现按名存取的重要手段
A） 索引节点 B）指针 C）页表 D）文件目录
54.对磁盘进行移臂调度的目的是缩短（ ）
A）寻道时间 B）传送时间 C）延迟时间 D）启动时间
55.如果有4个进程共享一程序段，每次允许3个进程进入该程序段，若用PV操作作为同步机制则信号量S的取值范围是（ ）
Ａ）4,3,2,1 B)3,2,1,0,-1 C)2, 1,0,-1,-2 D)1,0,-1,-2,-3
56.在可变式分区分配方案中，某一作业完成后，系统收回其主存空间，并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区数减1的情况是( ) A) 无上邻空闲区，也无下邻空闲区 B) 有上邻空闲区，但无下邻空闲区 C) 有下邻空闲区，但无上邻空闲区 D) 有上邻空闲区，也有下邻空闲区
57.若系统中有五台绘图仪，有多个进程均需要使用两台，规定每个进程一次仅允许申请一台，则至多允许（ ）个进程参于竞争，而不会发生死锁。 A）5 B）2 C）3 D）4
选择题答案
C C B D A B D A C C A A B D A C C A B C C D C C A D C C A A C
C B D A D C D D C A D A B C D B B C C C B D A B D D
三、简答题
1. 简述中断处理程序处理I/O请求的过程（5分） 2. 简述死锁产生的必要条件和处理死锁的基本方法（5分）
3. 进程与程序是两个完全不同的概念，但又有密切的联系，试写出两者的区别。（5分） 4. 一台计算机有8台磁带机。它们由N个进程竞争使用，每个进程可能需要3台磁带机。请问N最多为多少时，系统没有死锁危险，并说明原因。（5分）
5. 在测量控制系统中，数据采集任务把所采集的数据送入一单缓冲区；计算任务从该单缓冲区中取出数据进行计算。说明两者之间存在的同步关系，并写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲区的同步算法。（5分）
6. 有一个虚拟存储系统。分配给某进程3页内存，开始时内存为空，页面访问序列如下：
6、5、4、3、2、1、5、1、5、2、1、2、1、2、1、6、5
（1） 若采用先进先出的页面置换算法（FIFO），缺页次数为多少？（5分） （2） 若采用最近最少使用的页面置换算法（LRU），缺页次数为多少？（5分） 7. 进程具有那几种基本状态？并画出它们状态之间的转换关系。（5分） 8. 什么是临界资源？什么是临界区？（5分）
9. 考虑由6个相同类型资源组成的系统，系统中有5个进程，每个进程最多需要2个资源。该系统是否会发生死锁？为什么？（5分）
10. 描述设备管理软件的层次结构，并说明以下的工作各在I/0软件层次的哪一层？（10分）
（１） 维护一个最近使用的块的缓冲。
（２） 为一个磁盘读操作计算磁道、扇区、磁头。 （３） 向设备寄存器写命令。 （４） 设备保护
（５） 各类I/O库函数
11. 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；
(1) 在汽车不断的到站、停车、行驶过程中，这两个活动有什么同步关系.(2分) （2）用信号量和P、V操作来实现它们的同步。应设置哪些信号量，说明其含义和初值。 （3）使用PV操作来实现司机和售票员之间的同步过程。（5分） 12. 简述进程与线程的区别。为什么要引入线程（5分） 13. 以从磁盘读入数据为例，试说明DMA工作过程（5分）
14. 假如磁盘块大小为4KB，每个盘块号占用4个字节，在三级索引分配时，允许的最大文件是多少？给出计算过程。（5分） 15. 操作系统具有哪些基本功能？
16. 什么是设备无关性？实现设备无关性有什么好处？ 17. 什么是文件的逻辑结构和物理结构
18. 试述I/O子系统的层次模型、各层都负责什么工作？ 19. 常用的磁盘空闲块的管理有几种方法？ 20. 设备管理中缓冲引入的目的是什么？ 21.什么是文件系统？
22. 说明进程的结构、特征和基本状态。 23.什么是操作系统？并描述其作用。
24.描述进程调度中的多级反馈队列调度算法，并说明为什么该算法能较好的满足各类型用户的需要。
25.描述在存储管理中请求分页存储管理方式的工作原理。
26.描述设备管理功能中的软件层次结构，并说明其中设备独立性软件的功能。 27.描述系统调用的处理过程（可画图）。
28.什么是进程？为什么说进程控制块（PCB）是操作系统感知进程存在的唯一标识？
简单题答案
1. 唤醒被阻塞的驱动程序进程，保护被中断进程的CPU环境，分析中断原因、转入相应的设备中断处理程序，进行中断处理，恢复被中断进程的现场。
2. 产生死锁必要条件：互斥条件、请求和保持条件、不可剥夺条件和环路等待条件；处理死锁的基本方法：预防死锁、避免死锁、检测死锁和解除死锁 3. （1） 进程是动态，程序是静态的；
（2）进程是独立运行的单位，程序不能作为运行单位；
（3）各进程间在并发执行过程中会产生相互制约关系，而程序由于是静态的，所以不存在
异步特征。
4. 当N为1，2，3时，系统没有产生死锁的危险。因为，当系统只有一个进程是，它最多需要3台磁带机，而系统有8台磁带机。而当系统中有2个进程时，最多需要6台，系统中的资源够用。当有3个进程时，在最坏情况下，每个进程都需要3台，假设每个进程都已获得2台，系统中还剩2台，因此肯定有某个进程可获得它的第3台从而运行完毕，把资源归还系统，这保证其它进程也可运行完毕，因此不会产生死锁。当有4个进程时，可能某个时刻，每个进程都获得2台磁带机，此时系统就会产生死锁。当多于4个进程更是如此.
5. 采集任务与计算任务共用一个单缓冲区。当采集任务采集到一个数据后，只有当单缓冲区为空时才能将数据送入缓冲区，否则应等待缓冲区腾空；只有当缓冲区中有数据时，计算任务才能从缓冲区中取出数据进行计算，否则也应等待。
因此，应设置两个信号量empty、full，其中empty表示缓冲区是否为空，其初值为1；full表示缓冲区是否有数据，其初值为0。 同步算法如下： 采集任务：
repeat:
采集数据； wait(empty); 把数据送入缓冲区； signal(full);
until false;
计算任务：
repeat:
wait(full); 从缓冲去取出数据； signal(empty); 对数据进行计算；
until false;
6. （1） 答：8次（2） 答：9次 7. 执行、就绪、等待三种基本状态
执行２３１就绪
４阻塞
8. 一次仅允许一个进程使用的共享资源称为临界资源。每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区。
9. 该系统不会产生死锁。因为在最坏的情况下，每个进程都申请到了一个资源，则系统中还剩余1个可用资源。可以满足任一个进程的需求，系统会因该进程执行完毕回收2个资源。这样所有进程都可执行完毕。 10.
（1）设备管理软件的层次结构如下：
用户进程 设备独立性软件 设备驱动程序 中断处理程序 硬件 （2）分别属于设备独立性软件层、驱动程序层、驱动程序层、设备独立性软件层、用户进
程层 11.
（1）同步关系为：在汽车的行使过程中，司机活动和售票员的活动的同步关系是：售票员关车门后，司机才能开车。在汽车的正常行使过程中售票员售票，到站后，司机停车后售票员才能开车门。因此司机启动车辆的动作和售票员关车门的动作同步，售票员开车门的动作必须和司机停车的动作同步。
（2）为解决同步问题，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，初值为0。
（3）司机的动作用过程driver表示，售票员的动作用过程busman表示。实现如下： driver: while(1)
{
Wait(s1)或P(S1);
启动车辆； }
正常行使； 到站停车；
Signal(s2)或V(S2);
busman: while(1)
{
关车门；
Singal(s1)或V(S1); 售票；
Wait(s2)或P(S2);
开车门； 乘客上下车；
}
12. 进程是程序的执行过程，是竞争和分配计算机系统资源的基本单位。线程是进程中的一
个程序执行单元。一个进程可以包含多个线程，进程中的程序可以由多个线程并发地执行，因此线程是进程中的并发执行机制。进程需要管理地址资源和其它系统资源，而线程不具有独立的地址空间。因此在线程在切换时比进程切换所带来的系统额外消耗小。因此通过引入线程来来进一步增强系统的并行执行机制。
13. 当CPU要从磁盘读入一个数据块时，便向磁盘控制器发送一条读命令。该命令被送到其
中的命令寄存器（CR）中。同时，还须发送本次要将数据读入的内存起始目标地址，该地址被送入内存地址寄存器（MAR），本次要读数据的字节数则送入到数据计数器（DC）中，还须将磁盘中的源地址直接送至DMA控制器的I/O控制逻辑上。然后，启动DMA控制器进行数据传输，以后，CPU便可去处理其它任务。此后，整个数据传输过程便由DMA控制器来进行。当DMA控制器已经从磁盘中读入一个字的数据并送入数据寄存器（DR）后，再挪用一个存储器周期，将该字传送到MAR所指示的内存单元中。接着便对MAR内容加1，将DC内容减1.如减1后DC内容不为0，表示传送未完，便继续传送下一个字节；否则，由DMA控制器发生中断请求。
14. 一个磁盘块保存 4K/4个磁盘块号，根据三级索引的文件组织，文件的最大长度为 4K×1K×1K×1K=4T
15. 处理器管理（进程管理）、存储管理、设备管理和文件管理
16. I/O软件负责屏蔽设备的具体细节，向高层设备提供抽象的逻辑设备，并完成逻辑设备
与具体物理设备的映射，是的高层使用的逻辑设备与具体的物理设备无关。它的好处是，对于I/O系统中许多种类不同的设备、作为程序员，只需要知道如何使用这些资源来完成所需要的操作，而无需了解设备的有关具体实现细节
17. 文件的逻辑结构是指用户所观察到的文件组织形式，用户可以直接处理的数据及其结
构，它独立于文件的物理特性。文件的物理结构称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。
18. I/O子系统的各层功能都在操作系统内核实现。用户进程使用系统调用接口来与外部设
备通信。内核的I/O子系统接受这些I/O请求，然后它又通过设备驱动程序接口、设备驱动程序与外部设备通信。其中，I/O子系统为用户提供一个对所有设备一致的接口；设备驱动接口层接受上一层的请求，并将逻辑I/O的调用转换为对具体设备驱动程序的调用了；设备驱动层具体负责与设备有关的所有交互操作。 19. 分为字位映射图、链接索引表、空闲I节点方法。
20. 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配矛盾；减少对CPU的中断频率；提高CPU和I/O设备
之间的并行性。
21. 负责管理在外存上的文件，并把对文件的存取、共享和保护等手段提供给用户。 22. 结构：代码段、数据段和PCB；特征：动态性、并发性、独立性和异步性；基本状态：
就绪、执行、阻塞
23.答：
操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地对各类作业进行调度，以及方便用户的程序的集合。 操作系统的作用如下：
作为用户和计算机硬件系统之间的接口 作为计算机系统资源的管理者 用作扩充机器
要求：要对以上三点作用稍加解释。 24.答：算法描述如下：
首先在系统中设置多个就绪队列，并为不同的队列赋予不同的优先级，队列1的优先级最高。 其次，赋予各队列中进程不同的执行时间片，优先级越高的队列时间片越小。
当一个新进程进入内存后，首先把它放到第一个就绪队列的末尾，按照FCFS原则排队
等待调度。当轮到该进程运行时，若它在一个时间片内完成，则退出系统；否则就进入第二个队列的末尾，仍然按照FCFS原则等待调度，若在第二个队列的时间片内还没完成，则进入第三个队列的末尾。如此下去，直到到达最后一个队列，便按照时间轮转法原则等待调度，直到结束。
仅当第一队列空时，才调度第二队列中的进程。即仅当第1~I-1级队列都为空时，才调
度第I级队列中的进程。若处理机正在处理第I级队列中的进程，又有新进程进入高一级队列，则新进程抢占处理机，被抢占进程被放回第I级队列的末尾。
该算法能满足终端型作业、短批处理作业及长批处理作业的需要。（应加以说明）
25.答；
首先：各进程的虚拟空间被划分为若干个长度相等的页。当经过分页后，进程的虚拟地址分为两个部分：页号和页内地址。同时也把内存空间按页的大小划分成若干个大小相等的物理块，并对每一物理块进行编号，这些物理块由系统中的所有进程共享。用户进程的页可以装载到不连续的物理块中去。请求分页存储管理方式允许用户进程只装入部分页到内存中就可执行。
页式管理还要完成虚拟地址到内存物理地址的转换。页式管理中要把进程中的一个页装载到内存中的某一个物理块中去。页式管理为每一个进程建立一个页表，用来记载逻辑页到物理块号的对应关系，并用相应的硬件地址变换机构来解决离散地址变换问题。
当在执行过程中需要访问不在内存的页时，通过请求调页功能装如请求的页。同时还通过置换功能把暂时用不到的页置换到外存上去。
26.答：设备管理软件的层次结构如下：
用户进程 设备独立性软件 设备驱动程序 中断处理程序 硬件 其中，设备独立性软件的作用： （1）实现一般设备都需要的I/O功能
其中的公共操作包括：设备的命名及映射、设备的分配与回收、对设备进行保护、缓冲管理、差错控制。无论何种设
（2）向用户层软件提供统一的接口 27.答：系统调用的处理过程如下：
用户进程 陷入指令 系统调用 陷入处理机构 1．保护处理机现场 2．取系统调用功能号并寻找子程序入口 3．返回 入口地址表 系统子程序 A0 A1 Ai An A0 A1 … Ai … … Sub0 … … Sub1 subi subn … An 28.答：
（1） 进程是程序对某个数据集在处理机上的执行过程，是系统分配资源的基本单位。 （2） 进程控制块是进程试题的一部分，是操作系统中最重要的数据结构，其中记录了操作系统所需要的、用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。包括：进程表示符信息、处理机信息、进程调度信息及进程控制信息等。进程控制块的作用，是使一个在多道程序环境中不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。即操作系统根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理。
四、应用题
1.（10分）在银行家算法中，若出现下述资源分配情况：
P0 P1 P2 P3 P4 Allocation 0 0 3 2 1 0 0 0 1 3 5 4 0 3 3 2 0 0 1 4 Need 0 0 1 2 1 7 5 0 2 3 5 6 0 6 5 2 0 6 5 6 Available 1 6 2 2
试问：（1）该状态是否安全？
（2）如果进程P2提出请求Request（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？
2. 在一个请求分页存储管理系统中，一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、
2、1、5，当分配给该作业的物理块数分别是3、4时，试计算采用最近最久未使用淘汰算法时的淘汰率（假设开始执行时主存中没有页面），并比较结果。
3. 在文件系统中，用来保存文件的每个磁盘块为512字节，磁盘块的块号占2个字节。文
件是以混合索引方式来存储的。文件控制块的结构如下：
文件的其他属性磁盘块的地址磁盘块的地址共13项…磁盘块的地址磁盘块的地址
其中13个磁盘块地址项中，前10个地址是直接地址，第11个地址是一级索引表的地址，第12个地址是二级索引表的地址，第13个地址是三级索引表的地址。问该存储方式能存储的文件的最大长度是多少？（要求写出计算过程）
4.（14分）某数据库有多个写进程，多个读进程，它们之间读和写的互斥要求是：写进程正在写该数据库时不能有其他进程读该数据库，也不能有其他进程写该数据库；读进程之间不互斥，可以同时读数据库。请用信号量及P、V操作来描述读进程和写进程的工作过程。
5.（10分）一台计算机有8台磁带机。它们由N个进程竞争使用，每个进程可能需要3台磁带机。请问N为多少时，系统没有死锁危险，并说明原因。 6、（10分）在采用页式存储管理的系统中，某作业J的逻辑地址空间为4页（每页2048）
字，且已知该作业的页表如下：
页号 0 1 2 3 物理块号 2 4 6 8 试借助地址变换图求出逻辑地址4865所对应的物理地址。
7.（10分）在文件系统中，文件的实现采用显示连接方法（即文件分配表FAT），现在有两个文件A和B，A占三个盘块1、3、8，B占4、7、9三个盘块。 要求：
（1） 画出FAT表的分配情况
（2） 设每个磁盘块为512字节，描述读取文件A的第600个字节的过程。
8. 假如磁盘块大小为4KB，每个盘块号占用4个字节，在两级索引分配时，允许的最大文件是多少？给出计算过程（10分）
9. 有一个批处理系统，内存中最多同时存放2道作业，作业调度采用短作业优先的调度算法，进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法，有如下表所示的作业序列（表中所列作业优先数即为进程优先数，数值越小优先级越高，作业调度是非抢占式的）。
作业名 到达时间
估计运行时间 优先数
A B C D 8:00 8:20 8:30 8:50 40分 30分 50分 20分 5 3 4 6
（1）列出所有作业进入内存的时间及结束时间；（6分） （2）计算平均周转时间。（4分）
10. 假设有5道作业，它们的提交时间及运行时间由下表给出：（10分） 作业 提交时间（时） 运行时间（小时） 1 10 2 2 10．05 1 3 10．25 0．75 4 12．25 0．5 5 12．5 0．25
若采用FCFS(先来先服务)和SJF（短作业优先）两种调度算法，指出作业以单道串行方式运行时的被调度顺序及平均周转时间。
11．在一分页存储管理系统中，逻辑地址长度为16位，页面大小为2KB，
(1)请写出该系统中逻辑地址的结构。（2分）
（2）有一逻辑地址为126BH，且第0、1、2、3、4页依次存放在物理块1、4、8、11、13中，请借助地址转换图求出该逻辑地址所对应的物理地址。(8分)
12.假定具有5个进程的进程集合P＝｛P0,P1,P2,P3,P4｝,系统中有三类资源A，B和C。其中A类资源有10个，B类资源有5个，C类资源有7个。假定在某时刻有如下状态：（10分）
Allocation Max Available A B C A B C A B C P0 0 1 0 7 5 3 3 3 2 P1 2 0 0 3 2 2 P2 3 0 2 9 0 2 P3 2 1 1 2 2 2 P4 0 0 2 4 3 3
试给出Need，并说明当前系统是否处于安全状态，如果是，给出安全序列。如果
不是，说明理由。
13. 在文件系统中，用来保存文件的每个磁盘块为512字节，磁盘块的块号占2个字节。文
件是以混合索引方式来存储的。文件控制块的结构如下：其中13个磁盘块地址项中，前10个地址是直接地址，第11个地址是一级索引表的地址，第12个地址是二级索引表的地址，第13个地址是三级索引表的地址。问该存储方式能存储的文件的最大长度是多少？（要求写出计算过程） （10分）
14. 某程序访问页面的序列为:0,9,0,1,8,1,8,7,8,7,1,2,8,2,7,8,2,3,8,3. 如果程序有
3个帧页面可用且使用下列算法,将会产生多少次缺页中断（8分） (1) FIFO 替换算法 (2) LRU 替换算法
(3) OPT(最佳)替换算法
15. 有3个并发进程通过使用缓冲区buf1、buf2以及信号量none1、nonf1、none2、nonf2
写作完成下图所示的任务，buf1、buf2的大小分别为n1，n2；s1和s2的初值都为1.
none1 none2
输入进程 输入进程 Buf2 Buf1 输入进程
nonf1 nonf2
这3个进程的程序如下，试补充完整（初值：none1=none2=0；nonf1=n1；nonf2=n2） 输入进程 While(1){
(1)_______________; P(s1);
输入一个字符到buf1 V(s1);
(2)________________; } 加工进程 While(1){ P(none1);
(3)_________________；
从buf1中取出一个字符到ch； (4)_________________； V(nonf1); P(nonf2) ; P(s2) ; ch送buf2 V(s2); V(none2); } 输出进程 While(1){
(5) _______________; (6)________________;
从buf2取一个字符到打印口； （7）______________; （8）______________; }
16.假定在单道批处理环境下有5个作业，各作业进入系统的时间和估计运行时间如下表所示：（8分）
作业 1 2 3 4 5 进入系统时间 8:00 8:20 8:30 9:00 9:10 估计运行时间/分钟 40 30 12 18 5
分别使用应用先来先服务的作业调度算法和最短作业优先（不可剥夺）的作业调度算法来说明每个作业起始运行时间和终止运行时间，以及各个调度算法下作业的平均周转时间。（10分）
17. 某系统的进程状态转换图如下，请说明：（１0分）
执行２３１就绪４阻塞
（1）引起各种状态转换的典型事件是什么？（5分） （2）试说明是否会发生下述因果转换？并说明原因。（5分）
２1 32 41
18. 假定在某移动臂磁盘上，刚刚处理了访问75号柱面的请求，目前正在80号柱面上读信
息，并有下列请求序列等待访问磁盘：
请求序列： １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ 欲访问的柱面号： 160 40 190 188 90 58 32 102
试用电梯调度算法（SCAN算法）和最短查找时间优先算法，分别排出实际处理上述请求的次序？（10分）
19. 某系统对主存采用页式管理，供用户使用的主存区域共640K字节，被分成640块，块
号为0,1,2……639。现有一作业的地址空间共占4页，其页号为0,1,2,,3，被分配到主存的第2，4，1，5块中，回答：
(1) 作业每一页的长度为多少字节？（1分） (2) 写出该作业被装入主存时，其对应的页表。（1分）
请借助于地址转换图将逻辑地址037AH转换为物理地址（8分）
20. 在一个采用页式虚拟存储管理的系统中，有一用户作业，它依次要访问的逻辑页序列是：
1，2，1，0，4，1，3，4，2，1，现分配给该作业的3块物理内存，若该作业的第0页已经装入主存，请回答下列问题： (10分)
（1）按FIFO调度算法将产生几次缺页中断，依次淘汰的页号是那些，缺页率是多少。 （2）按LRU调度算法将产生几次缺页中断，依次淘汰的页号是那些，缺页率是多少。
21. 有一处峡谷，横跨峡谷拉了一根绳索（假设为南北方向），有一群猴子猴子就攀着绳索
穿越峡谷。有一些猴子由南向北爬，另一些猴子则由北向南爬。只要它们朝着相同的方向，同一时刻可以有多只猴子通过。但是如果在相反的方向上同时有猴子通过则会发生死锁（这些猴子将被卡在绳索中间，假设这些猴子无法在绳索上从另一只猴子身上翻过去）。如果一只猴子想越过峡谷，它必须看当前是否有别的猴子在逆向通过。 假设每一个猴子是一个进程，要求：
（1）分析该题中的同步与互斥关系（3分） （2）请使用信号量机制来解决该问题。（12分）
a.应设置哪些信号量和变量，并说明其含义和初值（4分）
b.利用PV操作写出两个过程，由南向北的猴子进程应执行的过程和由北向南的猴子应执行的过程。（8分）
应用题答案
1.答：
（1） 该状态安全。（要求写出过程） （2） 不能分配给P2。（要求写出过程）
2.答：当物理块数为3时，缺页率为10/12 当物理块数为4时，缺页率为8/12 （要求写出过程）
由以上结果可以看出，增加分配给作业的内存块数可以降低缺页率。
3.答：
前10个地址是直接地址，可存储的文件的最大长度是512*10字节
第11个地址是一级索引表的地址，一个磁盘块为512字节，一个磁盘地址占2个字节，则一个磁盘块可以保存256个磁盘地址。则一级索引表可以保存的文件的最大长度为512*256字节
第12个磁盘块是二级索引表的地址，二级索引表中存放的是一级索引表的盘块地址，则一个二级索引表盘块可以保存256个一级索引表盘块的地址，则二级索引表可以保存的文件的最大长度为512*256*256字节
第13个磁盘块是三级索引表的地址，可以保存的文件的最大长度是512*256*256*256字节 所以，该存储方式能存储的文件的最大长度为
512*10+512*256+512*256*256+512*256*256*256
4.答：
设一共享变量count，表示读者的数目，初值为0。
设读互斥信号量rmutex，使读进程互斥的访问的count，初值为1。
设写互斥信号量wmutex，实现写进程与其它写进程，写进程与读进程之间的互斥，其初值为1
读进程的工作过程如下： Wait(rmutex);
If(count==0) Wait(wmutex); count++;
Signal(rmutex); 读数据库； Wait(rmutex); count--;
If(count==0) Signal(wmutex); Signal(rmutex);
写进程的工作过程如下： Wait(wmutex); 写数据库；
Signal(wmutex);
5.答：当N为1，2，3时，系统没有产生死锁的危险。因为，当系统只有一个进程是，它最多需要3台磁带机，而系统有8台磁带机。而当系统中有2个进程时，最多需要6台，系统中的资源够用。当有3个进程时，在最坏情况下，每个进程都需要3台，假设每个进程都已获得2台，系统中还剩2台，因此肯定有某个进程可获得它的第3台从而运行完毕，把资源归还系统，这保证其它进程也可运行完毕，因此不会产生死锁。当有4个进程时，可能某个时刻，每个进程都获得2台磁带机，此时系统就会产生死锁。当多于4个进程更是如此。
6.答：
一页的大小为2048字节，则逻辑地址4865所对应的页号及页内位移为： 页号：4865/2048 = 2
页内位移：4865-2048*2 = 769 则地址转换过程如下：
越界页表寄存器页表始址 + 0 1 2 3 2 4 6 8页表长度 <逻辑地址 2 769 6 769 因此，物理地址为：6*2048+769 = 13057
7.答：（1）分配情况如下：
物理地址
文件A的FCBFAT01234567893871文件B的FCB49EOFEOF… （2）文件A的第600个字节位于文件A的第2个磁盘块，块内位移为88。因此首先由文件A的FCB获得文件A的首块地址（为1），然后以1为索引查找FAT表得知文件A的第2块对应的磁盘地址为盘块3，则把盘块3读入内存，并读取其中的第88个字节即可。
8. 一个磁盘块可以保存4K/4=1K个块号。因此一个一级索引可以保存最大1K*4K=4M的文件，二级索引盘块可以保存1K个一级索引盘块号，所以二级索引可以保存的最大文件为1K*4M=4GB 9.
（1）各作业进入内存的时间及结束时间如下表 作业名 A B C D 进入内存的时间 8:00 8:20 9:10 8:50 结束时间 9:10 8:50 10:00 10:20 （2）各作业执行时的周转时间为： 作业A 70分钟 作业B 30分钟 作业C 50分钟 作业D 90分钟
平均周转时间为： TTni60(分钟)
10.
采用FCFS调度算法的被调度顺序为12345
平均周转时间为T ＝（T1+T2+T3+T4+T5）/ 5 = (2+2.95+3.5+2+2) / 5 =2.49 (小时 ) 采用SJF调度算法的被调度顺序为13542
平均周转时间为T=T1+T2+T3+T4+T5）/ 5 = (2 +2.5 +0.5 +1.25 + 4.45 ) / 5 =2.14（小时）
11. 由题目条件可知，低11位是页内地址，高5位是页号 地址转换过程如下：126BH的页号为2，页内地址为26BH 越界 页表寄存器 < 逻辑地址 页号2 页内地址26B 页表始址 页表长度 + 0 1 2 3 4 1 4 8 11 13 页号8 页内地址26B 426BH 物理地址 页表
12. 当前系统处于安全状态，安全序列如下求解：
寻找 Needj <= work = ( 3 , 3 , 2 ) ( j = 0 , 1 , 2 , 3 , 4) j = 1 Need1 = (1 ,2 ,3 ) < = (3 , 3 , 2 )
work : = (3 , 3 , 2 ) + (2 ,0 ,0 ) = (5 , 3 , 2 )
寻找 Needj <= work = ( 5 , 3 , 2 ) ( j = 0 , 2 , 3 , 4) j = 3 Need3 = (0 ,1 ,1 ) < = (5 , 3 , 2 )
work : = (5 , 3 , 2 ) + (2 ,1 ,1 ) = (7 , 4 , 3 )
寻找 Needj <= work = (7 , 4 , 3 ) ( j = 0 , 2 , 4) j = 4 Need4 = (4 ,3 ,1 ) < = (7 , 4 , 3 )
work : = (7 , 4 , 3 ) + (0 ,0 ,2 ) = (7 , 4 , 5) 寻找 Needj <= work = (7 , 4 , 5) (j = 0 , 2 ) j = 2 Need2 = (6 ,0 ,0 ) < = (7 , 4 , 5 )
work : = (7 , 4 , 5 ) + (3 ,0 ,2 ) = (10 , 4 , 7) 寻找 Needj <= work = (10 , 4 , 7) ( j = 0 )
j = 0 work : = (10 , 4 , 7 ) + (0 ,1 ,0 ) = (10 , 5 , 7) 所以安全序列为＜P1，P3，P4，P2，P0＞。 13.
前10个地址是直接地址，可存储的文件的最大长度是512*10字节
第11个地址是一级索引表的地址，一个磁盘块为512字节，一个磁盘地址占2个字节，则一个磁盘块可以保存256个磁盘地址。则一级索引表可以保存的文件的最大长度为512*256字节
第12个磁盘块是二级索引表的地址，二级索引表中存放的是一级索引表的盘块地址，则一个二级索引表盘块可以保存256个一级索引表盘块的地址，则二级索引表可以保存的文件的最大长度为512*256*256字节
第13个磁盘块是三级索引表的地址，可以保存的文件的最大长度是512*256*256*256字节 所以，该存储方式能存储的文件的最大长度为
512*10+512*256+512*256*256+512*256*256*256
14. FIFO：8 LRU：9 OPT：7
15. (1) P(nonf1) (2) V(none1) (3) P(s1) (4) V(s1) (5) P(none2) (6) P(s2) (7) V(s2) (8) V(nonf2)
16.
先来先服务 作业 1 2 3 4 5 进入系统时间 8:00 8:20 8:30 9:00 9:10 估计运行时间/分钟 40 30 12 18 5 开始时间 8：00 8：40 9：10 9：22 9：40 结束时间 8：40 9：10 9：22 9：40 9：45 周转时间/分钟 40 50 52 40 35 217 作业平均周转时间T= 43.4
最短作业优先 作业 1 2 3 4 5 进入系统时间 8:00 8:20 8:30 9:00 9:10 估计运行时间/分钟 40 30 12 18 5 开始时间 8：00 8：52 8：40 9：27 9：22 结束时间 8：40 9：22 8：52 9：45 9：27 周转时间/分钟 40 62 22 45 17 186 作业平均周转时间T= 37.2 17.
（１）当一个就绪进程被调度执行时，该进程的状态发生１的转换；正在执行的进程时间片用完，该进程的状态会发生２；正在执行的进程因等待某事件发生，该进程的状态会发生３；当进程等待的事件发生后，该进程的状态会发生４。
（２）21：会； 32：不会；41：可能会，也可能不会 18.
用电梯调度算法处理次序是５，８，１，４，３，６，２，７
用最短查找时间优先算法处理的次序是５，８，６，２，７，１，４，３
19.
（1） 页长为640K/640＝1KB （2） 页表如下
1 2 2 4 3 1 4 5
（3） 页长1K，210 次方，所以页内地址为的10位，037AH的二进制形式位000011 0111 1010B，低10位为1101111010B即37AH,页号为0，地址转换图如下 越界 页表寄存器 < 页号0 页内地址37AH 逻辑地址037AH 页表始址 页表长度 + 0 2 1 4 2 1 3 5 页表 页号2 页内地址37A 00001011 0111 1010B 0B7AH 物理地址 20.
（1）按FIFO置换算法将产生5次中断，依次淘汰的页是0，1，2，缺页率为50％ （2）按LRU置换算法将产生6次中断，依次淘汰的页是2，0，1,3，缺页率为60％ 21．
（1）绳索是一中临界资源，由南向北爬的猴子与由北向南爬的猴子必须互斥的使用 同一方向的猴子可以同时使用绳索 （2）应设置的信号量如下：
mutex：表示绳索是否可用，值1表示可用，值0表示不可用，初值为1，表示可用
设置两个整型变量：n1表示由北向南爬的猴子数，初值为0；n2表示由南向北爬的猴子数，初值为0
s1信号量：用于使由北向南爬的猴子之间互斥访问n1，值1表示可以访问n1，值0表示不可访问n1；初值为1
s2信号量：用于使由南向北爬的猴子之间互斥访问n2，值1表示可以访问n2，值0表示不可访问n2；初值为1
由北向南爬的猴子执行的过程如下：NtoS NtoS() {
p(s1); if(n1==0)
p(mutex); n1++; v(s1) 爬上绳索 p(s1); n1--; if(n1==0) v(mutex); v(s1); }
由南向北爬的猴子执行的过程如下： StoN() {
p(s2); if(n2==0) p(mutex); n2++; v(s2) 过桥； p(s2); n2--; if(n2==0) v(mutex); v(s2); }
六、开放式设计题
假设你是一家软件开发公司的系统架构师或高级软件工程师，现在公司针对某一领域要开发一种操作系统，从而为此领域的用户提供功能完备的系统服务，你需要进行此操作系统的设计工作。说明你怎样来进行此领域的操作系统设计开发工作？怎么样来实现这个操作系统？这个系统在实现后具有什么特点？是否能够满足在此领域的应用？并说明你希望此领域操作系统应具有什么样的功能？（注意，你需要自己提出这个操作系统具体的应用领域，比如控制手表运行、智能家具控制等，不能将普通电脑作为你需要设计的操作系统应用领域。并在你提出的应用领域基础上，从操作系统的基本组成部分上来说明你的设计开发工作）
答案
没有固定答案标准。主要从操作系统的基本构成，和每个部门完成的功能方面来考查学生完成的指定环境下的操作系统设计是否合理，并且是否能够进行创新.
（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
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