2007 年《操作系统》期末真题

我根据题目扫描件和配套答案扫描件逐页转录。广告水印没有保留；源答案中的旧术语和计算口径照录，明显的扫描识别符号只做排版还原。

一、填空题（每题 3 分，共 30 分）

1. 操作系统目前有五大类型：、、、 和 ______。
2. 进程主要由 、、______ 三部分组成，其中 ______ 是进程存在的唯一标志，而 ______ 部分也可以为其他进程共享。
3. 进程在运行中申请资源得不到满足，则它从 ______ 态变成 ______ 态。
4. 对每个资源类中只有一个资源的死锁检测程序，根据 ______ 和 ______ 两张表中记录的资源情况，把进程等待资源的关系在矩阵中表示出来，以判别是否出现死锁。
5. 操作系统既要兼顾资源使用效率，又要保证安全可靠，常采用死锁的 ______、避免和 ______ 的混合策略。
6. 确定磁盘上一个块的位置必须给出三个参数：、 和 ______。
7. I/O 中断是 CPU 和通道协调工作的手段。通道借助 I/O 中断 ______，CPU 根据 I/O 中断事件了解 ______ 的执行情况。
8. 系统级安全管理的主要任务是防止 ______；文件级安全管理的主要任务是控制 ______。
9. 文件系统利用 ______ 管理文件；为允许不同用户使用相同文件名，通常采用 ______。
10. 中断驱动方式以 ______ 为单位干预 I/O；DMA 方式以 ______ 为单位；I/O 通道方式以 ______ 为单位。

查看源答案

1. 批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、分布式系统。
2. 程序段、数据、进程控制块；进程控制块；数据。
3. 运行态、阻塞态。
4. 资源分配表、进程等待表。
5. 防止、检测。
6. 磁头号、磁道号、扇区号。
7. 请求 CPU 进行干预；输入输出操作。
8. 未经核准的用户进入系统；用户对文件的访问。
9. 目录；二级目录。
10. 字节；数据块；一组数据块。

二、判断题（每题 2 分，共 10 分）

1. Linux 操作系统属于多用户多任务操作系统。（　）
2. 操作系统用 PCB 管理进程，用户进程可以从 PCB 中读出与自身运行状况有关的信息。（　）
3. 设备独立性（或无关性）是指能独立实现设备共享的一种特性。（　）
4. 页式管理易于实现不同进程间的信息共享。（　）
5. 属于同一个进程的多个线程可共享进程的程序段、数据段。（　）

查看源答案

1. 对。
2. 错。
3. 错。
4. 对。
5. 对。

三、简答题（每题 5 分，共 20 分）

1. SPOOLing

什么是 SPOOLing 系统？如何利用 SPOOLing 系统实现打印机共享？

查看源答案

SPOOLing 是 Simultaneous Peripheral Operation On-Line 的缩写，即外围设备联机并行操作，又称假脱机或排队转储技术。它在输入、输出之间增加输入井和输出井，并配合内存中的输入、输出缓冲区以及输入、输出进程。

用户需要打印时，系统不把打印机直接分配给用户进程，而是在输出井申请盘块，把数据写入其中，再填写请求打印表并挂入打印队列。打印机空闲后，输出进程从队首取表，将输出井中的数据送到内存缓冲区，再交给打印机，直至队列为空。

2. 内存管理

内存管理的主要功能是什么？

查看源答案

1. 主存的分配和回收；
2. 提高主存利用率，使多道程序动态共享主存；
3. 存储保护，使程序在各自空间内运行、互不干扰；
4. 内存扩充，从逻辑上扩充容量。

3. 进程状态

进程有哪些基本状态？引起状态变化的可能原因是什么？

查看源答案

三种基本状态是运行态、就绪态和阻塞态。

• 就绪 → 运行：调度程序分配处理机；
• 运行 → 就绪：时间片用完等原因被暂停；
• 运行 → 阻塞：等待 I/O、临界资源或其他事件；
• 阻塞 → 就绪：等待事件发生。此时不会直接回到运行态，而要重新参加调度。

4. 磁盘移臂调度

磁盘移臂调度的目的是什么？常用算法有哪些？

查看源答案

目的是有效利用磁盘并加快访问。源答案列出：先来先服务、最短寻找时间优先、电梯调度和单向扫描调度。

四、综合题（共 40 分）

1. 页面置换与访存时间

页式存储系统访问一次内存需 8 ns，查询快表需 1 ns，缺页中断处理需 20 ns。页表与快表同时查询；若页已在内存但快表没有表项，系统自动把页表项装入快表。作业最多保留 3 页，访问串为 2、4、5、2、7、6、4、8。分别采用 FIFO 和 OPT，求总访存时间。

查看源答案

• FIFO：7 次缺页、1 次命中，总时间 $29\times7+9=212\text{ ns}$。
• OPT：6 次缺页、2 次命中，总时间 $29\times6+9\times2=192\text{ ns}$。

这里 29 ns 对应源答案采用的“缺页处理 20 ns + 内存 8 ns + 快表 1 ns”，9 ns 对应命中时的“内存 8 ns + 快表 1 ns”。

2. 作业调度

作业	提交时刻	执行时间 / h
1	10:00	2
2	10:20	1
3	10:40	0.5
4	10:50	0.3

分别采用 FCFS 和非抢占 SJF，求平均周转时间、平均带权周转时间，并写出调度顺序。

查看源答案

• FCFS 顺序：1、2、3、4。平均周转时间为 157 min，平均带权周转时间约为 4.8056。
• SJF 顺序：1、4、3、2。平均周转时间为 136 min，平均带权周转时间约为 3.4056。

3. 混合索引文件

文件系统采用混合索引分配，FCB 有 13 个地址项，每个盘块 512 字节。

1. 每个盘块号用 2 字节描述时，系统需要设置几次间址项？
2. 每个盘块号用 3 字节描述，每块允许存 170 个盘块地址；系统有 10 个直接地址项、1 个一次间址项、1 个二次间址项、1 个三次间址项。长度 18,000,000 字节的文件共占多少盘块，包含间址块？

查看源答案

源答案对第二问给出的总数是 35,367 个物理盘块：文件数据占 35,157 块，另有 1 个一级索引块、171 个二级索引相关块和 38 个三级索引相关块。

第一问在配套答案扫描件中没有给出单独结论。

4. 磁盘记录优化分布

磁盘转一周需 20 ms，每个盘面有 10 个按旋转反方向编号的扇区。逻辑记录 $R_0$ 至 $R_9$ 依次放在 0 至 9 号扇区。读出一个记录需一个扇区时间，随后处理 6 ms，处理期间磁盘继续转动。

1. 顺序处理十个记录总共需要多久？
2. 如何重新分布记录，使总时间最短？求最短时间。

查看源答案

每个扇区时间为 2 ms，读出并处理一个记录需 8 ms。顺序存放时，处理完 $R_0$ 后磁头已经转到 $R_4$，还需等待 14 ms 才到 $R_1$。源答案给出总时间为 206 ms。

优化后的逻辑次序为 $R_0,R_5,R_3,R_8,R_1,R_6,R_4,R_9,R_2,R_7$，总时间为 $10\times(2+6)=80\text{ ms}$。