名校操作系統考研試題與解答

10.1北京高校1997年考研操作系統試題

（一）名詞術語說明（每小題5分,共30分）

1.進程狀態2.快表3.書目項

4.系統調用5.設備驅動程序6.微內核

（二）填空（每小題1分，共10分）

1.假如系統中有n個進程,則在等待隊列中進程的個數最多為個。

2.在操作系統中，不行中斷執行的操作稱為________o

3.假如系統中的全部作業是同時到達的，則使作業平均周轉時間最短的作業調度是

O

4.假如信號量的當前值為-4,則表示系統中在該信號量上有個等待進程。

5.在有m個進程的系統中出現死鎖時,死鎖進程的個數k應當滿意的條件是_______o

6.不讓死鎖發生的策略可以分為靜態和動態兩種,死鎖避開屬于。

7.在操作系統中，一種用空間換取時間的資源轉換技術是。

8.為實現CPU與外部設備的并行工作,系統引入了________硬件機制。

9.中斷優先級是由硬件規定的，若要調整中斷的響應次序可通過。

10.若使當前運行的進程總是優先級最高的進程,應選擇進程調度算法。

（三）問答題（每小題15分，共30分）

1.消息緩沖通信技術是一種高級通信機制，由Hansen首先提出。

（D試述高級通信機制與低級通信機制P、V原語操作的主要區分。

（2）請給出消息緩沖機制（有界緩沖）的基本原理。

（3）消息緩沖通信機制（有界緩沖）中供應發送原語Send（receiver,a）,調用參數a表示發送

消息的內存區首地址,試設計相應的數據結構,并用P、V原語操作實現Send原語。

2.在虛擬段式存儲系統中,引入了段的動態鏈接。

（1）試說明為什么引入段的動態鏈接。

（2）請給出動態鏈接的一?種實現方法。

（四）供10分）

在實現文件系統時，為加快文件書目的檢索速度，可利用〃文件限制塊分解法〃。假設書FI文件

存放在磁盤上,每個盤塊為512字節。文件限制塊占64字節,其中文件名占8字節。通常將文

件限制塊分解成兩個部分，第一部分占10字節（包括文件名和文件內部號），其次部分占56字

節（包括文件內部號和文件其他描述信息）。

（1）假設某一書目文件共有254個文件限制塊，試分別給出采納分解法前和分解法后，查找該

書目文件的某一個文件限制塊的平均訪問磁盤次數。

（2）一般地，若書目文件分解前占用n個盤塊，分解后改用m個盤塊存放文件名和文件內部號部

分,請給出訪問磁盤次數削減的條件。

（五）（共10分）

設系統中有三種類型的資源（A、B、C）和五個進程（R、P2、kPi、P。，A資源的數量為17,B

資源的數量為5,C資源的數量為20o在To時刻系統狀態如表1和表2所示。系統采納銀行家

算法實施死鎖避開策略。

①T。時刻是否為平安狀態？若是，請給出平安序列。

②在T。時刻若進程P?懇求資源（0,3,4）,是否能實施資源安排？為什么？

③在②的基礎上,若進程已懇求資源（2,0,1）,是否能實施資源安排？為什么？

④在③的基礎上,若進程懇求資源（0,2,0）,是否能實施資源安排？為什么？

表1T。時刻系統狀態

最大資源需求量已安排資源數量

進程

ABCABC

P.559212

P2536402

P：14011405

P.425204

P5424314

表2T。時刻系統狀態

AC

剩余資源數233

（六）（共10分）某高校計算機系開設有網絡課并支配了上機實習，假設機房共有2m臺機

器，有2n名學生選該課，規定：

①每兩個學生組成一組,各占一臺機器,協同完成上機實習；

②只有一組兩個學生到齊,并且此時機房有空閑機器時，該組學生才能進入機房；

③上機實習由一名老師檢查,檢查完畢,一組學生同時離開機房。

試用P、V操作模擬上機實習過程。

北京高校1997年級研操作系統試題解答

（一）名詞術語說明（每小題5分,共30分）

1.進程在其存在過程中，由于各進程并發執行與相互制約，使得它們的狀態不斷發生變更。一

般來說進程主要有三種基本狀態，這三種基本狀態是:就緒狀態、運行狀態和堵塞狀態。

2.在頁式存儲管理系統中的地址變換過程中，由于頁表是存放在內存中的,CPU每訪問一個數

據（或一條指令）至少要訪問內存兩次,一次是訪問頁表,確定所取數據（或指令）的物理地址，

其次次才依據該地址訪問數據（或指令）。為了提高杳表速度，在地址變換機構中加入了一個高

速、小容量的聯想寄存器，構成一張快表。假如快表被命中，只要訪問內存一次即可存取一個

數據。

3.在文件系統中，文件書目記錄文件的管理信息,每個文件在書目表中都有一個書目項。文件

書目項主要包含下列信息：

（1）有關文件的標識信息，例如文件的名稱符號。

（2）有關文件結構的信息，例如文件長度、文件存放在外存中的物理地址等。

（3）有關文件的存取限制信息，例如文件屬性、文件主與共享用戶的標識、存取權限等。

（4）有關文件的管理信息，例如文件建立的時間、保留時間、最新修改時間等。

4.系統調用是用戶在程序中能用“訪管指令〃調用的由操作系統供應的子功能的集合。每一個

子功能稱為一條系統調用吩咐（或廣義指令）。系統調用是操作系統在程序級給用戶供應的接

口。系統調用與?般過程調用不同，其主要區分是:①運行的狀態不同:②進入的方式不司:③

代碼層次不同。

5.設備驅動程序也稱為I/O處理程序,是一種低級的系統例程,它向上與高級I/O操作原語相

對應，向下馬I/O硬設備相對應,完成兩者間的相互通信。它們一般是用匯編語言編寫,釬對具

體的I/O設備限制器,進行限制編碼或微程序操作。設備陰動程序早期是操作系統的一部分，

后來將其中的公共部分作為高級I/O操作原語留在操作系統中，而把與物理設備有干脆關系

的部分脫離操作系統，交給設備廠商和軟硬件開發商編制。因此,設備驅動程序己成為系統的

選件，系統和用戶可以依據須要選擇配置設備,敏捷地裝載、卸載驅動程序,從而極大地增加了

系統的開放性和可擴展性。

6.操作系統有兩種內核組織形式：強內核（Monolithickernel）和微內核（Microkernel）。微

內核結構是一種新的結構組織形式，它體現了操作系統結構設計的新思想。其設計目標是使操

作系統的內核盡可能小,使其它全部操作系統服務都放在核外用戶級完成。微內核僅僅供應以

下四種服務：①進程間通信機制：②某些存儲管理:③有限的低級進程管理和調度：④低級

l/0o微內核的基本思想是良好的結構化、模塊化，最小的公共服務。具有微內核的操作系統

稱為微內核操作系統。

（二）填空（每小題1分，共10分）

l.n-12.原語3.短作業優先算法4.四5.k〈m

6.動態策略7.緩沖區技術8.中斷和通道9.軟件實現10.剝奪式優先級

（三）問答題（每小題15分，共30分）

1.（見西安交大2000年考題中第五題的解答）

2.（1）在作業裝入內存運行前，應將各個目標程序定位后裝入作業的地址空間，形成可執行程

序的鏈接,稱為靜態鏈接。靜態鏈接常常因為目標程序個數多而花費大量的CPU時間,而實際

運行時乂常常只用到其中的部分模塊，因而也造成了存儲空間的奢侈。動態鏈接是作業運行時

先裝入主程序,運行過程中須要某模塊時，再將該模塊的H標程序調入內存并進行鏈接,它克

服了靜態鏈接的不足。

⑵分段存儲管理就足最典型的動態鏈接。分段管理允許用戶將作業按邏輯關系進行自然分段,

各段的大小可以不同。邏輯段內的地址是由兩部分組成的（s:段號,d：段內位移量），即分段

地址空間是用戶定義的二維空間。內存安排以段為單位，段可以在作業運行過程中依據懇求而

動態鏈接和裝入。

（四）（共10分）利用“文件限制塊分解法〃加快文件書目的檢索速度,其原理是削減因查找文件

內部號而產生的訪問磁盤次數。因為在進行查找文件內部號的過程中不須要把文件限制塊的

所用內容都讀入內存，所以在查找過程中削減所需讀入的存儲塊就有可自色削減訪問破盤的

次數。但是,采納這種方法訪問文件，當找到匹配的文件限制塊后,還須要訪問一次磁盤,才能

讀出全部的文件限制塊信息。這就是為何采納這種方法在肯定條件下并不能削減訪問磁盤的

次數的緣由。

（1）采納分解法前，查找該書目文件的某一個文件限制塊的平均訪問磁盤次數為：

64X（254/2）/512=16

采納分解法后，查找該書目文件的某一個文件限制塊的平均訪問磁盤次數為：

10X（254/2）/512+1=4

（2）訪問磁盤次數削減的條件為64X（x/2）/512>10X（x/2）/512+l,解不等式得x>=X時訪

問磁盤的次數削減。

（五）（共10分）

①T。時刻是平安狀態，因為可以找到一個平安的序列（巴,P5,Pi,P2,P3）o

②不能安排。因為所剩余的資源數量不夠。

③可以安排。當安排完成后系統剩余的資源向量為（0,3,2）,這時仍可找到一個平安的序列隊,

（P4,Ps,Pl,Pz,Ps）O

④不能安排。若安排完成后，系統剩余的資源向量為（0,3,勻,這時無法找到一個平安的序列。

（六）（共10分）在本題中，為了保證系統的限制流程，增加了Monitor進程,用于限制學生的進

入和計算機安排。從題目本身來看,雖然沒有明確寫出這一進程，但事實上這一進程是存在的。

因此在解決這類問題時,須要對題目加以仔細分析,找出其隱藏的限制機制。

上機實習過程可描述如下：

BEGIN

student,computer,enter,finish,check:semaaphore;

studen:=0;

computer:=2m;

inter:=0;

finish:=0;

check:=0;

COBEGIN

ProcessProcedureStudent:

begin

V(student);｛表示有學生到達｝

P(computer);｛獲得一臺計算機｝

P(enter);｛等待允許進入｝

DOitwithpartner;

V(finish);｛表示實習完成｝

P(check);｛等待老師檢查｝

V(computer);｛釋放計算機資源｝

end

ProcessProcedureTeacher:

begin

LI"(finished);｛等待學生實習完成｝

P(finished);｛等待另一學生實習完成｝

checkthework;

V(check);｛表示檢查完成｝

V(check);｛表示檢查完成｝

gotoL1;

end

ProcessProcedureMorilor

begin

L2:P(student);｛等待學生到達｝

P(student);｛等待另一學生到達｝

V(enter);｛允許學生進入｝

V(enter);｛允許學生進入｝

end

Coend

END

10.2西安交通高校1999年考研操作系統試題

(一)名詞說明(30分,每小題5分)

1.多道程序設計2.工作書目

3.線程與進程4.地址空間與存儲空間

5.通道6.系統調用

(二)推斷、選擇與填空題(每題1分，共15分)

1.程序的并發執行是指同一時刻有兩個以上的程序,它們的指令在同一處理器上執行。0

2.對于懇求分頁式存儲管理系統,若把頁面的大小增加一倍，則缺頁中斷次數會削減一半。()

3.三個用戶在同一系統上同時對他們的C語言源程序進行編譯，此時系統應分別為各用戶創

建一個C編譯進程與保留一份C編譯程序副本。（）

4.可依次存取的文件不肯定能隨機存取,但是,凡可隨機存取的文件都可以依次存取。0

5.緩沖技術是借用外存儲黯的一部分區域作為緩沖池。（）

6.在操作系統中,P、V操作是一種o

（A）機器指令（B）系統調用吩咐

（C）作業限制吩咐（D）低級進程通訊原語

7.最佳適應算法的空白區是。

（A）按大小遞減依次排列的（B）按大小遞增依次排列的

（C）按地址由小到大排列的（D）按地址由大到小排列的

8.把作業地址空間中運用的邏輯地址變成內存中的物理地址稱為。

（A）加載（B）重定位（C）物理化（D）邏輯化

9.文件系統用一組織文件。

（A）堆核（B）指針（C）書目（D）路徑

10.磁盤是設備,磁帶是設備,顯示器是設備。

（A）輸入（B）輸出（C）輸入輸出（D）虛擬

11.并發進程中涉與相同變量的程序段叫做,對這些程序段要執行o

12.分區存儲管理方案不能實現虛擬的緣由足__________o

13.目前認為邏輯文件有兩種類型，即式文件與式文件。

14.進程調度算法采納等時間片輪轉法,時間片過大,就會使輪轉法轉化為—.調度算法。

15.采納交換技術獲得的好處是以犧牲________為代價的。

（三）簡答題（每題10分，共50分）

1.試述分時系統與實時系統,并比較它們的區分。

2.何謂虛擬存儲器?舉一例說明操作系統是如何實現虛擬內存的。

3.什么是P、V操作？試用P、V操作描述讀者一寫者問題。要求允許兒個閱讀者可以同時讀

該數據集,而一個寫者不能與其他進程（不管是寫者還是讀者）同時訪問該數據集。

4.磁盤懇求的柱面按10,22,20,2,40,6,38的次序到達磁盤的驅動器，尋道時每個柱面移動須

要6ms。計算按以下算法調度時的尋道時間：

（1）先來先服務；（2）下一個最鄰近的柱面；（3）電梯算法。

以上全部狀況磁頭臂均起始于柱面20。

5.對3種不同的愛護機制,即權限,存取限制表以與UNIX操作系統的RWX位,簡述下面的狀況

分別適用于哪些機制。

（1）甲用戶希望除他的同事以外，任何人都能讀取他的文件；

（2）乙用戶和丙用戶希望共享某些隱私文件；

（3）丁用戶希望公開他的一些文件。

西安交通高校1999年考研操作系統試題解答

（一）名詞說明（每小題5分，共30分）

1.多道程序設計是指在主存中同時存放多道用戶作業,它們都處于執行的起先點和結束點之

間。多道程序設計的特點如下：

（1）多道。主存中有多道程序，它們在任一時刻必需處于就緒、運行、堵塞三種狀態之一。

（2）宏觀上并行。從宏觀上看,它們在同時執行。

（3）微觀上串行。從微觀上看,它們在交替、穿插地執行。

采納多道程序設計后，削減了CPU時間的奢侈。尤其對計算題的作業，由于I/O操作較少:CPIJ

奢侈的時間很少。

2.文件系統假如采納多級樹型書目，那么運用完整的路徑名來查找文件會感到很不便利:因此

引入了〃工作書目”。考慮到通常一個進程在一段時間內所訪問的文件具有局部性,即在某一范

圍之內，所以可在這一段時間內指定某一書目為工作書目或值班書目。以后的操作一般都是針

對以工作書目(也稱為當前書目)為根的子書目樹進行的。

3.所謂線程(thread),從操作系統的管理角度看，就是指"進程的一個可調度實體〃，是處理機

調度的基本單位:從編程邏輯看，線程是指〃程序內部的一個單一的依次限制流"。

線程是進程的一個組成部分,每個進程在創建時通常只有一個線程，由這個線程再創建其它進

程。通常一個進程都有若干個線程,至少會有一個線程。

進程和線程是構造操作系統的兩個基本元素，兩者之間的主要區分是：

(1)調度方面：線程作為調度分派的基本單位。

(2)并發性方面：進程之間可以并發執行。

(3)擁有資源方面：進程是擁有資源的基本單位,線程除少量必不行少的資源外,基本上不擁

有資源，但它可以訪問其隸屬進程的資源。

(4)系統開銷：進程間切換時要涉與到進程環境的切換，開銷比較大。而線程間的切換只需保

存和設置少量的寄存器內容。因此進程間切換的系統開銷遠大于線程間切換的系統開銷。

4.程序經編譯和連接以后轉變為相對地址編址形式,它是以0為基址的。相對地址也叫邏輯地

址或虛地址。地址空間足邏輯地址的集合。

計算機系統實際的內存地址是肯定地址。肯定地址又叫物理地址或實地址。存儲空間是

物理地址的集合。

5.通道又稱I/O處理機，它使主機擺脫了管理I/O的工作，徹底實現了主機和外設的并行操作。

具有通道結構的計算機系統，主存、通道、限制器和設備之間采納四級連接，實施三級限制。

這樣，1/0系統就由通道、限制器、設備三級構成。一個CPU可以連接多個通道，一個通道可

以連接多個限制器,一個限制器可以連接同類型的多臺設各。另一方面,也允許將一臺設備連

接到幾個限制器上，或一個限制器連接到幾個通道上。按信息交換方式和連接的設備類型不同,

可以將通道分為三種類型：

(D字節多路通道；(2)選擇通道；(3)數組多路通道

6.系統調用是用戶在程序中能用〃訪管指令”調用的由操作系統供應的子功能的集合。

每一個子功能稱為一條系統調用吩咐〈或廣義指令〉。系統調用是操作系統在程序級給用戶供

應的接口。

(二)推斷、選擇與填空題(每題1分，共15分)

1.錯2.錯3.錯4.對5.錯6.(D)

7.(B)8.(B)9.(C)10.(C)和(D),(C),(B)

11.臨界區互斥

12.作業的地址空間不能超過存儲空間

13.有結構的記錄無結構的流

14.先來先服務(FCFS)

15.CPU時間

(三)簡答題(每題10分，共50分)

L所謂分時系統，就是在一臺計算機上,連接多個終端，用戶通過各自的終端和終端吩咐把作

業送入計算機,計算機又通過終端向各用戶報告其作業的運行狀況,這種計算機能分時輪番地

為各終端用戶服務并能與時對用戶服務懇求予以響應,這就構成了分時系統。分時系統設計的

主要目標是運用戶能與系統交互作用，對用戶的懇求與時響應，并在可能的條件下盡量提高系

統資源的利用率。

實時系統是為了能對恃定輸入做出與時響應，并在規定的時間內完成對該事務的處理而

引入的。實時系統分為兩大類Z實時限制系統和實時信息處理系統。

(1)實時限制系統：在這類應用中要求計算機系統實時采集測吊系統的數據,對被測最的數據

與時進行加工處理與輸出。它主要用于軍事和生產過程中的自動限制領域。

(2)實時信息處理系統：在這類應用中要求計算機系統能對用戶的服務懇求與時作出回答，并

能與時修改、處理系統中的數據。它主要用于像飛機票的預定、銀行儲蓄的財務管理等大量

數據處理的實時系統中。

實時系統與分時系統的主要區分如下：

①系統的設計目標不同。分時系統的設計目標是供應一種隨時可供多個用戶運用的通用性很

強的系統:而實時系統則大多數都是具有某種特殊用途的專用系統。

②響應時間的長短不同。分時系統的響應時間通常為秒級:而實時系統的響應時間通常為亳秒

級甚至是微秒級。

③交互性的強弱不同。分時系統的交互性強,而實時系統的交互性相對較弱。

2.在操作系統中，通過一些硬件和軟件的措施為用戶供應了一個其容量比實際主存大得多的

存儲器，稱為虛擬存儲器。

操作系統要實現虛擬內存,必需把主存和輔存統一管理起來，即大作業程序在執行時，有一部

分地址空間在主存，另一部分在輔存，當訪問的信息不在主存時，由操作系統將其調入主存并

實現自動覆蓋功能,運用戶在編丐程樣時不再受主存容量的限制。

例如在懇求分頁存儲管理系統中，用戶作業的全部頁面并不肯定都在實存,在作業運行過

程中再懇求調入所用的虛頁。為了實現從邏輯地址空間到物理地址空間的變換,在硬件上必需

供應一-套地址變換機構，動態地址變換機構自動地將全部的邏輯地址劃分為頁號和頁內地址

兩部分,并利用頁表將頁號代之以塊號，把塊號和頁內地址拼接就得到了內存的物理地址，從

而實現了虛擬存儲器。

3.讀者一寫者問題是常常出現的一種同步問題。計算機系統中的數據(文件、記錄)常被多個

進程共享,但其中某些進程可能只要求讀數據(稱為Reader):另一些進程則要求修改數據(稱

為Writer)?就共享數據而言,Reader和Writer是兩種不同類型的進程。一般地,兩個或兩個

以上的Reader進程同時訪問共享數據時不會產生副作用，但若某個Writer和其它進程

(Reader或Writer)同時訪問共享數據時，則可能產生錯誤。為了避開錯誤，同時盡可能地讓讀

者進程和寫者進程并發運行，只要保證任何一個寫者進程能與其它進程互斥訪問共享數據即

可。這個問題稱為讀者一寫者問題。下面運用信號量機構來描述這一問題。

P、V操作是定義在信號量s上的兩條原語,它是解決進程同步與互斥的有效手段。

定義下列信號量：互斥信號量rmutex,初值為1,用于使讀者互斥地訪問讀者計數器:共享

變量rcount:互斥信號量wmutex,初值為1,用于實現寫者之間以與寫者與讀者之間互斥地訪

問共享數據集。則用信號量和P、V操作描述讀者一寫者問題如下：

Begin

rinutexwmutex:semaphore;

rcount:Integer;

rmutcx=\\inutcx=l;

rcount=0;

Cobegin

ProcessprocedureReader

begin

repeat

P(rmutex);

rcount:=rcount+l

ifrcount=lthenP(rmutex);

V(rmutcx);

perfonnreadoperations;

P(rmutex);

rcount:=rcount-l;

ifrcount=0thenV(rmutex);

V(rmttex);

untilfalse;

end

ProcessprocedureWriter

begin

repeat

P(wmutex);

performwriteoperations;

V(wmutex);

untilfalse;

end

Coend

End

4.該題的解題方法是先計算出每種算法的柱面移動總量。因為每個柱面移動須要6ms,所以,

尋道時間=柱面移動總量X6ms。

(1)先到先服務算法的調度依次為：10,22,20,2,40,6,38

柱面移動總量為：146

尋道時間為：146X6ms=876ms

(2)下一個最鄰近柱面算法調度依次為:20,22,10,6,2,38,40

柱面移動總量為：60

尋道時間為：60X6ms=360ms

(3)電梯算法調度依次為:20,22,38,40,10,6,2

柱面移動總量為：58

尋道時間為58X6ms=348ms

5.第(1)種狀況只適合用存取限制表實現愛護機制。

第⑵種狀況適合用權限或存取限制表實現愛護機制。

第⑶種狀況適合用存取限制表或RWX位或權限實現愛護機制。

10.3西安交通高校2000年考研操作系統試題

(一)名詞說明(15分)

1.線程2.分時系統3.系統調用

4.地址再定位5.多道程序設計

(二)簡答題(32分)

1.覆蓋技術與虛擬存儲技術有何本質不同？交換技術與虛存中運用的調入/調出技術有何相同

與不同之處？

2.文件依次存取與隨機存取的主要區分是什么？它們對有結構文件與無結構文件的操作有何

不同？

3.死鎖和競爭有何關系？

4.何請虛擬設備？請說明SPOOLing系統是如何實現虛擬設備的。

（H）（10分）有5個任務A,B,C,D,E,它們幾乎同時到達，預料它們的運行時間為

10,6,2,4,8mn。其優先級分別為3,5,2,1和4,這里5為最高優先級。對于下列每一種調度算

法,計算其平均進程周轉時間（進程切換開銷可不考慮）。

（1）先來先服務（按A,B,c,D,E）算法。

（2）優先級調度算法。

（3）時間片輪轉算法。

（四）（10分）在虛擬頁式存儲系統中引入了缺頁中斷。

1.試說明為什么引入缺頁中斷。

2.缺頁中斷的實現由哪幾部分組成?并分別給出其實現方法。

（五）（13分）消息緩沖通信技術是一種高級通信機制，由HANSEN首先提出。

】.試敘述高級通信機制與低級通信機制P、V原語操作的區分。

2.請給出消息緩沖通信機制（有界緩沖）的基本工作原理。

3.試設計相應的數據結構,并用P、V原語操作實現Send和Receiv。原語。

西安交通高校2000年考研操作系統試題解答

（一）名詞說明（15分）

1.所謂線程（thread）,從操作系統管理角度看線程是指〃進程的?個可調度實體〃，是處理機調

度的基本單位：從編程邏輯看線程是指“程序內部的一個單一的依次限制流"。線程是進程的

一個組成部分。

2.所謂分時系統，就是指在一臺計算機上，連接多個終端,用戶通過各自的終端和終端吩咐把

作業送入計算機，計算機又通過終端向各用戶報告其作業的運行狀況。這種計算機能分時輪番

地為各終端用戶服務并能與時對用戶服務懇求予以響應，這就構成了分時系統。分時系統設計

的主要目標是運用戶能與系統交互作用，對用戶的懇求與時響應,并在可能的條件下盡量提高

系統資源的利用率。分時系統的主要特征是：

①同時性：若干個終端用戶依據系統供應的各種服務，在各自終端進行操作，問時運用一臺計

算機資源。宏觀上看是各用戶在并行工作,微觀上看是各用戶輪番運用計算機。

②獨立性:用戶間可以相互獨立地操作,互不干涉,系統保證各用戶程序運行的完整性,不會發

生相互混淆或破壞現象。

③與時性：系統可對用戶的輸入與時作出響應。分時系統性能的主要指標之一是響應時訶，它

是指從終端發出吩咐到系統予以應答所需的時間。

④交互性:用戶可依據系統對懇求的響應結果，進一步向系統提出新的懇求，即能運用戶和系

統進行人一機對話的工作方式，所以分時系統也被稱之為交互式系統。

3.系統調用是指用戶在程序中能用〃訪管指令〃調用的由操作系統供應的子功能的集合。每一

個子功能稱為一條系統調用吩咐（或廣義指令）。系統調月是操作系統在程序級給用戶供應的

接口。

4.所謂地址再定位,就是當一個程序裝入到與其地址空間不一樣的存儲空間而進行的地址變

換過程，即將地址空間給出的邏輯地址映射到內存的物理地址。地址重定位有靜態重定位和動

態重定位兩種方式。

5.多道程序設計是指在主存中同時存放多道用戶作業,它們都處于執行的起先點和結束點之

間。多道程序設計的特點如下：

（1）多道。主存中有多道程序，它們在任一時刻必需處于就緒、運行、堵塞三種狀態之一。

（2）宏觀上并行。從宏觀上看，它們在同時執行。

（3）微觀上串行。從微觀上看,它們在交替、穿插地執行。

采納多道程序設計后，削減了CPU時間的奢侈。尤其對計算題的作業，由于I/O操作較少,CPU

奢侈的時間很少。

（二）簡答題（32分）

1.覆蓋技術與虛擬存偌技術最本質的不同在于覆蓋的程序段的最大長度要受到物理內存

容量的限制，而虛擬存儲器的最大長度不受物理內存容量的限制，只受計算機地址結構的限

制。另外，運用覆蓋技術要求程序員必需細心地設計程序與其數據結構，使得要覆蓋的段具有

相對獨立性，不存在干脆聯系或相互交叉訪問。而虛擬存儲技術對用戶的程序段之間沒有此要

求。

交換技術與虛存中運用的調入/調出技術的主要相同點是都要在內存與外存之間交換信

息。交換技術與虛存中運用的調入/調出技術的主要區分在于：交換技術換進換出整個進程

（proc結構和共享正文段除外），因此一個進程的大小受物理存儲器的限制：而虛存中運用的

調入/調出技術在內存和外存之間來回傳遞的是存儲頁或存儲段，而不是整個進程，從而使得

進程的地址映射具有了更大的敏捷性，且允許進程的大小比可用的物理存儲空間大得多，

2.依次存取法就是嚴格按物理記錄排列的依次依次存取：隨機存取法允許隨意存取文件

中的任何一個物理記錄,而不管上次存取了哪一個記錄。

依次存取法對有結構文件的操作是設置一個訪問指針ptr,令它總是指向“下一次"要訪

問的記錄首址。每訪問完一個記錄后，對ptr住進行相應的修改。對于定長記錄:ptr=ptrHL（L

為文件的物理記錄長度）：對于變長記錄:Ptr=ptr+Li+1（其中1是存放記錄長度Li的字節數）。

依次存取法對無結構文件的操作是按讀寫位移（offset）從當前位置起先讀寫，即每讀寫完一

段信息后，讀寫位移自動力日上這段的長度,然后再依據該位移讀寫下面的信息。

隨機存取法對有結構文件的操作也是設置一個訪問指針pt,對于定長記錄文件，欲訪問

第I個記錄。（1=0,1,2,…）的首址為:ptr=offset+I*L（其中,offest是該文件的首址,L為記

錄長度）：對于變長記錄，隨機存取法是特別低效的。隨機存取法對無結構文件的操作必需事先

用有關的吩咐把讀寫位移移到欲讀寫的信息起先處，然后再進行讀寫。

3.死鎖是指多個進程因競爭資源而造成的一種僵局，若無外力的作用，這些進程都將恒久

不能再向前推動。所以，死鎖是由于系統中多個進程所共享的資源不足以同時滿意須要時，引

起對資源的競爭而產生的。但競爭資源不一定都會產生死鎖,因為只要進程推動依次合法，就

不會產生死鎖。

4.所謂虛擬設備，是指利用SPOOLing系統把低速的獨占設備改造成為共享的設備或利

用軟件方法把共享的設備分割為若干臺虛擬設備。

SPOOLing系統的核心思想是利用一臺可共享的、高速大容量的塊設備（磁盤）來模擬獨占

設各的操作,使一臺獨占設備變成多臺可■并行運用的虛擬設備。SPOOLing系統主要由輸入井

和輸出井、輸入緩沖區和輸出緩沖區、輸入進程和輸出進程三部分組成。它的特點是提高了

I/O操作的速度:將獨占設備改造為共享設備；實現了虛擬設備功能。

（三）（10分）

（1）采納FCFS的調度算法時，各任務在系統中的執行狀況如下表所示：

執行次序運行時間優先數等待時間周轉時間

A103010

B651()16

C221618

D411822

E842230

所以，進程的平均周轉時間為:

T=(10+16+18+22+30)/5=19.2min

(2)采納優先級調度算法吐各任務在系統中的執行狀況如下表所示:

執行次序運行時間優先數等待時間周轉時間

B6506

E84614

A1031424

C222426

D112627

所以，進程的平均周轉時間為：

1=(6+14+24+26+27)/5=19.4min

⑶采納時間片輪轉算法時，假定時間片為2min,各任務的執行狀況

是：6,8工,以玲，611鵬)，6,8,玲，6忑)，(八)。設A?E五個進程的周轉時間依次為U?

T5,明顯，

Tl=30min,T2=22min,T3=6min,T4=16min,T5=28min

所以，進程的平均周轉時間為：

T=(30+22+6+16+28)/5=20.4min

(四)(10分)

1.因為虛擬頁式存儲系統中允許作業的一部分頁面在內存，只有引入缺頁中斷，才能將不

在內存的信息頁從外存調入內存,中斷復原后可以接著執行。

2.缺頁中斷的實現由硬件和軟件兩部分組成。其實現方法如卜.：

每當CPU要執行一條指令時，首先形成操作數的有效地址,在計算頁號和頁內地址檢查

頁表看該頁在實存嗎。如在,則進行地址變換,按變換后的地址取出操作數,完成該指令的功能,

然后接著進行下一條指令；如不在，則引起缺頁中斷,進入缺頁中斷處理程序。

在中斷處理程序中，首先利用存儲器分塊表(MBT)檢查實存是否有空閑頁面，如無,則選擇

某頁淘汰。若該頁被修改過還需寫入輔存,并修改PMT和MBT,此時便出現了空閑實頁。如有

空閑實頁，則依據協助頁表供應的磁盤地址調入所需的頁面，修改PMT和MBTo最終再重新執

行被中斷的指令。

(五)(13分)

1.高級通信機制與低級通信機制P、V原語操作的主要區分是：

(1)交換信息量方面:利用P、v原語操作作為進程間的同步互斥工具是志向的,但進程間只能

交換一些信息，基本上只能是限制信息,缺乏傳輸消息的實力。而高級通信不僅能較好地解決

進程間的同步互斥問題,且能很好交換大量消息,是志向的進程通信工具。

(2)通信對用戶透亮方面:用戶要用P、V原語進行進程間的通信必需在程序中增加p、V編程，

這樣做不但增加了編程的困難性，不便對程序有直觀的理解，同時由于編程不當，有可能出現

死鎖,難以查找其緣由。而高級通信機制不但能高效傳輸大量信息,且操作系統隱藏了進程通

信的實現細微環節，即通信過程對用戶是透亮的。這樣就大大地簡化了通信程序編制上的困難

性。

2.所謂消息(Message),是指一組信息，消息緩沖區是含有如下信息的緩沖區：

指向發送進程的指針:Sptr

指向下一信息緩沖區的指針:Nplr;

消息長度：Size;

消息正文:Text;

消息緩沖通信機制的基本工作原理是:把消息緩沖區作為進程通訊的一個基本單位:為了

實現進程之間的通訊，系統供應了發送原語Send(A)和接收原語Receive(B)。每當發送進程欲

發送消息、時，發送進程用Scnd（A）原語把欲發送的消息從發送區復制到消息緩沖區，并將它掛

在接收進程的消息隊列末尾。假如該接收進程因等待消息而處于堵塞狀態，則將其換醒。而每

當接收進程欲讀取消息時,就用接收原語Rcccivc（B）從消息隊列頭取走一個消息放到自己的

接收區。

3.消息緩沖通信機制中，消息隊列屬于臨界資源，故在PCB中設置了一個用于互斥的信號量

mutex,而每當有進程要進入消息隊列時,應對信號量mutex施行P操作,退出消息隊列后:應對

信號量mutex施行V操作。由于接受進程可能會收到幾個進程發來的消息、,故應將全部的消息

緩沖區鏈成一個隊歹％其隊頭由接收進程PCB中的隊列頭指針Hptr指出.

為了表示隊列中的消息的數目，在PCB中設置了信號量旬，每當發送進程發來一個消息:并將

它掛在接收進程的消息隊列上時，便在Sn上執行V操作：而每當接收進程從消息隊列上讀取一

個消息時，先對Sn執行P操作，再從隊列上移出要讀取的消息。

用P、V原語操作實現Send原語和Receive原語的處理流程如F:

ProcedureSend（receiver,Ma）｛發送原語｝

begin

getbuf(Ma,size,i);｛申請消息緩沖區｝

i.sender:=Ma.Sender;｛將發送區的信息發送到消息緩沖區｝

i.size:=Ma.Size;

i.text:=Ms.text;

i.next:=0;

getid(PCBset,receive,j);卜獲得接收進程的內部標識符｝

P(j.mutex);

insert(j.Hptr,i);（消息緩沖區插入到消息隊列首｝

V(j.Sn);

V(j.mutex);

end

ProcedureReceive(Mb)（接收原語｝

begin

j:internalname;｛接收進程內部標識符｝

P(j.Sn);

P(j.mutex);

remove(j.Hptr,i);（從消息隊列中移出第一個消息｝

V(j.mutex);

Mb.Sender:=i.Sender;（將消息緩沖區中的信息復制到接收區）

Mb.Size:=i.Size:

Mb.text:=i.text:

End

10.4西安電子科技高校2000年考研操作系統試題

（一）單項選擇題（10分）

1.分頁式虛擬存儲管理系統中，一般來說頁面的大小與可能產生缺頁中斷的次數

A.成正比B.成反比C.無關D.成固定比值

2.實時操作系統必需在內完成來自外部的事務。

A.響應時間B.周轉時間C.規定時間D.調度時間

3.早期UNIX操作系統的存儲管理采納方案。

A.段式管理E.懇求分頁

C.可變式分區管理D.固定式分區管理

4.在下列語言中屬于脫機作業限制語言的是o

A.作業限制語言B.匯編語言

C.會話式程序設計語言I）.說明BASIC語言

5.MS-DOS中的文件物理結構采納_______o

A.連續結構B.鏈接結構C.索引結構I）.哈希表

6.在懇求分頁存儲管理方案中，假如所需的頁面不在內存中，則產生缺頁中斷,它屬于____

中斷。

A.硬件故障B.I/OC.外D.程序中斷

7.設有四個作業同時到達，每個作業的執行時間均為2小時，它們在一臺處理機上按單道方式

運行,則平均周轉時間為o

A.1小時B.5小時C.2.5小時D.8小時

8.在關于SPOOLING的敘述中,描述是不正確的。

A.SPOOLING系統中不須要獨占設備

B.SPOOLING系統加快了作業執行的速度

C.SPOOLING系統使獨占設備變成共享設備

D.SPOOLBNG系統利用了處理器與通道并行工作的實力。

9.頁式虛擬存儲管理的主要特點足。

A.不要求將作業裝入到主存的連續區域

B.不要求將作業同時全部裝入到主存的連續區域

C.不要求進行缺頁中斷處理

I）.不要求進行頁面置換

10.下列文件中屬于邏輯結構的文件是

A.連續文件B.系統文件C.散列文件D.流式文件

（二）改錯題（對錯誤的命題,請說明緣由）（10分）

1.采納多道程序設計的系統中，系統的程序道數越多，系統的效率就越高。

2.特權指令只能在管態下執行，而不能在算態下執行。

3.采納資源的靜態安排算法可以預防死鎖的發生。

4.一個虛擬的存儲器,其地址空間的大小等于輔存的容量加上主存的容量。

5.一個作業由若干個作.業步組成,在多道程序設計的系統中這些作業步可以并發執行。

6.作業調度是處理機的高級調度,進程調度是處理機的低級調度。

7.I/O交通管理程序的主要功能是管理主存、限制器和通道。

8.移臂調度的目標是使磁回旋轉周數最小。

9.進程是一個獨立的運行的位，也是系統進行資源安排和調度的基本單位。

10.作業的聯機限制方式適用于終端作業。

（三）、填空題（9分）

1.UNIX操作系統在結構上分為兩個部分:_____和_______o

2.把作業裝入內存中隨即進行地址變換的方式稱為，而在作業執行期間，當訪問到指

令或數據時才進行地址變換的方式稱為o

3.死鎖產生的四個必要條件是:互斥限制、______、、。

4.多道程序設計的引入給存儲管理提出了新的課題，應考慮的三個問題是、

5.在存儲管理方案中，可用上下限地址寄存器存儲愛護的是o

6.在UNIX文件管理系統中，為了對磁盤空間的空閑塊進行有效的管理,采納的方法—，

7.為了記錄設備的安排狀況，操作系統應設置一張和三個限制塊：設備限制塊、

8.I/O設備處理進程平常處于狀態，當和出現時被喚醒。

（四）綜合題（21分）

L什么叫"可再入"程序？它有什么特征？

2.簡述UNIX的進程調度的公式和算法。

3.給出UNDE進程的調度狀態，當子進程終止時,處于什么狀態？

4.假設有4個記錄A、B、C、D存放在磁盤的某個磁道上,該磁道劃分為4塊,每塊存放一個記

錄，支配如下表所示：

塊號1234

記錄號ABCD

現在要依次處理這些記錄,假如磁I可旋轉速度為20ms轉一周，處理程序每讀出一個記錄

后花5ms的時間進行處理。試問處理完這4個記錄的總時間是多少？為了縮短處理時間應進行

優化分布,試問應如何支配這些記錄?并計算處理的總時間。

5.有?個理發師，?把理發椅和n把供等候理發的顧客坐的椅子。假如沒有顧客，則理發師便

在理發椅子上睡覺：當一個顧客到來時，必需喚醒理發師，進行理發；假如理發師正在理發時,

又有顧客來到，則假如有空椅子可坐，他就坐下來等，假如沒有空椅子，他就囹開。為理發師和

顧客各編一段程序描述他們的行為，要求不能帶有競爭條件。

西安電子科技高校2000考研操作系統試題答案

（一）單項選擇題（10分）

1.B2.C3.C4.A5.B6.D7.B8.C9.B10.D

（二）改錯題（對錯誤的命題，請說明緣由）（10分）

1.錯，系統的程序道數越多，并不能說明效率就越高。

2.對

3.對

4.錯，虛存大小與地址總線的位數有關。

5.錯,作業之間并發執行。

6.對

7.錯,I/O交通管理程序管理設備、限制器、通道的全部狀態信息等，但它不管理主存。

8.錯,移臂調度以削減移臂時間為目的。

9.對

10.對

（三）填空題（9分）

1.外殼內核

2.靜態地址再定位動態地址再定位

3.非剝奪限制零散懇求環路條件

4.存儲器安排虛存管理存儲愛護

5.分區安排

6.成組連接法

7.系統設備表控制器限制塊通道限制塊。

8.睡眠110中斷I/O懇求

（四）綜合題（21分）

1.可再入程序是能夠被多個進程共享的程序段，代碼不因程序的執行而變更，又稱為可再入

碼。純代碼的主要作用就是可被多個程序共享。其特點如下：

(1)可再入程序必需是純代碼的,在執行中不變更。

(2)一個可再入程序要求調用者供應工作區，以保證程序以同樣的方式為用戶服務。

(3)編譯程序和操作系統程序通常是可再入程序,能同時被不同用戶調用而形成不同進程。

2.UNIX采納動態優先數調度算法，優先數的計算公式為：

p_pri=min{127,(p_cpu/16+PUSER+p_ice)}UNIX第6版

p_pri=(p_cpu/2+PUSER+NZER0)UNIXSystem

優先數越大,優先級越低。

3.在UNIX系統中，進程狀態有：運行狀態、就緒狀態、睡眠狀態、創建狀態、僵尸狀態。當

進程終止時處于僵尸狀態。

4.優化前處理總時間:(5+5)+(5*3+5+5)+(5*3+5+5)+(5*3+5+5)=85ms

優化后記錄依次為：A,C,E,D

優化后處理總時間=(20/4+5)*4+5=45ms

5.

^defineCHAIRS6/*為等候的顧客打算的椅子數*/

semphorecustomers=0;

scmphorcbarbers=0;

semaphoreS=1;/*用于互斥*/

intwaiting=0;

voidbarber()

{while(T)

P(customers);

P(S);

waitingwaiting-1;

V(bMbers);

V(S);

理發...

voidcustomerO

P(S);

if(wait<CHAIRS)

waiting=waiting+I;

V(customers);

V(S);

P(barbers);

坐下等待：

else{V(S);

2.4.3睡著的理發師問題(TheSleepingBarberProblem)

睡著的理發師問題又是一個有趣的

進程同步問題。

在理發館中，有一個理發師一張理發椅和n個

為等待顧客所設的椅子。如果沒有顧客來，理

S

發師就會坐在理m發椅上覺當個顧客來到

i一

l，

時他必須醒睡著了的理發師如果在理發

喚。

師理發時