2010 年《操作系统》期末真题 A(1)

源扫描件把本卷标为“A(1)”。我保留题面与配套答案的原始口径;源答案中存在题目、答案术语不一致和计算项数不自洽之处,均在折叠区明确说明,不擅自伪装成标准答案。

一、名词解释(每题 5 分,共 25 分)

  1. 联机 I/O 与脱机 I/O
  2. 同步机制
  3. 紧缩
  4. 物理记录
  5. 软终端
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  1. 联机 I/O:作业输入、调入内存和结果输出都在 CPU 直接控制下进行。脱机 I/O:I/O 由外围机负责,主机专做计算,二者可并行。
  2. 同步机制:多个相关进程在执行次序上的协调,以及保证这种关系的机制。
  3. 紧缩:移动作业,把多个分散小空闲分区拼接成一个大分区。
  4. 物理记录:存储介质按块分配和传送,每个块称物理块,块中的信息称物理记录。
  5. 配套答案解释的是“软中断”:用软件模拟硬件中断,实现宏观异步效果;与题面印刷的“软终端”不一致。

二、判断题(每题 2 分,共 10 分)

  1. 树型目录结构能够解决文件重名问题。( )
  2. 线程是最小的拥有资源的单位。( )
  3. 文件系统分配存储空间的基本单位是记录。( )
  4. 系统处于不安全状态必然导致死锁。( )
  5. 对物理文件而言,顺序文件必须采用连续分配,而链接文件和索引文件可采用离散分配。( )
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  1. 对。
  2. 错。源答案说明进程是资源分配的最小单位,线程是 CPU 调度的基本单位。
  3. 错。源答案改为“物理记录”。
  4. 错。
  5. 对。

三、简答题(每题 5 分,共 20 分)

1. 调度层次

比较进程调度与作业调度的不同点。

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进程调度又称低级、微观或处理机调度,从 CPU 资源角度协调进程使用 CPU,执行频繁、时间尺度通常为毫秒。作业调度又称高级、宏观调度,从用户工作流程角度调度一次提交的作业,时间尺度通常为分钟、小时或天。

2. 静态资源分配

说明静态资源分配策略能防止死锁的原因。

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源答案写:进程运行前一次申请全部资源,全部满足后才运行,运行期间一直占有这些资源,因此“破坏互斥条件”。按通常死锁理论,这一做法实际破坏的是“请求并保持”条件;我保留源答案措辞并标出差异。

3. 临界资源与临界区

什么是临界资源?什么是临界区?

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一次只允许一个进程使用的资源称为临界资源;进程中访问临界资源的代码段称为临界区。

4. 同步机制准则

同步机制应遵循哪些基本准则?整型信号量机制和记录型信号量机制是否完全遵循?

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源答案只列出“空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待”,没有完成对两类信号量机制的比较。

四、设备管理(10 分)

磁盘请求按柱面 10、22、2、40、6、38 到达。当前磁头在 32 号柱面,初始向柱面号增大的方向移动,每移动一个柱面需 6 ms。分别求:

  1. FCFS;
  2. SSTF;
  3. SCAN。
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  • FCFS:32 → 10 → 22 → 2 → 40 → 6 → 38,总移动量 158,寻道时间 948 ms。
  • SSTF:32 → 38 → 40 → 22 → 10 → 6 → 2,总移动量 46,寻道时间 276 ms。
  • 源答案给出的 SCAN 次序与本题 SSTF 相同,总时间也为 276 ms。

五、死锁(10 分)

系统有四类资源,当前状态为:

进程已分配最大需求
P1P_1(0,0,1,2)(0,0,1,2)(0,0,1,2)(0,0,1,2)
P2P_2(2,0,0,0)(2,0,0,0)(2,7,5,0)(2,7,5,0)
P3P_3(0,0,3,4)(0,0,3,4)(6,6,5,6)(6,6,5,6)
P4P_4(2,3,5,4)(2,3,5,4)(4,3,5,6)(4,3,5,6)
P5P_5(0,3,3,2)(0,3,3,2)(0,6,5,2)(0,6,5,2)

当前可用资源为 (2,1,0,0)(2,1,0,0)。

  1. 当前系统是否安全?
  2. 若 P3P_3 请求 (0,1,0,0)(0,1,0,0),能否分配?
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当前安全。源答案依次让 P1P_1、P4P_4、P5P_5、P2P_2 等进程完成,可找到安全序列。

若先把 (0,1,0,0)(0,1,0,0) 分给 P3P_3,可用资源变为 (2,0,0,0)(2,0,0,0);按源答案推进到 P1,P4,P5P_1,P_4,P_5 完成后,剩余资源仍不能满足 P2P_2 或 P3P_3,因此系统不安全,不能分配。

六、资源利用率(10 分)

原卷本节标题印为“进程同步”。系统有 256 KB 主存、一个磁盘、一个终端和一台打印机:

属性JOB1JOB2JOB3
类型计算型I/O 型I/O 型
主存50 KB100 KB80 KB
磁盘否否是
终端否是否
打印机否否是
运行时间5 min15 min10 min

计算资源利用率、吞吐量和平均周转时间。

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源答案比较单道与三道作业:

指标单道多道
CPU 利用率17%33%
主存利用率30%约 90%
磁盘利用率33%67%
打印机利用率33%67%
完成全部作业30 min15 min
吞吐量6 jobs/h12 jobs/h
平均周转时间18 min10 min

七、存储管理(15 分)

访问一次内存需 8 μs,查询快表需 1 μs,缺页中断需 20 μs;页表和快表同时查询。作业最多保留 3 页,访问串为 2、4、5、2、7、6、4、2。分别采用 FIFO 和 OPT,求总时间。

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配套答案给出的结论是:FIFO 为 326 μs,OPT 为 221 μs;它使用 44 μs 表示一次缺页访问,9 μs 表示一次命中。

但源答案表分别按“7 次缺页 + 2 次命中”和“4 次缺页 + 5 次命中”相加,合计都是 9 次,与题面只有 8 个页号不一致。我不替源答案伪造缺失访问项,使用时应重新按题面验算。

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