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作业一、操作系统概述 作业-操作系统概述
1、 设内存中有3道程序A、B、C，每个程序具有计算和I/O操作两部分构成。3道程序按A、B、C的优先次序执行。它们的计算和I/O操作的时间如下表所示。假设3道程序使用相同设备进行I/O操作，即程序以串行方式使用设备，试画出单道运行和多道运行的时间关系图。计算一下，两种情况下完成3道程序各需多长时间？
评分规则: 1.单道：190ms
2.多道：140ms
2、 批处理、分时以及实时操作系统的特征分别是什么？
评分规则: 批处理效率高（吞吐量大）但是缺乏交互性；
分时特征：同时性（多路性）；独立性；及时性；交互性；
实时操作系统的特征：实时性和可靠性。
3、 中断可以分为哪两类?请问算术溢出属于哪一类?
评分规则: 中断分为同步中断和异步中断;
算术溢出属于同步中断。
4、 试从资源管理的角度简述操作系统的功能。
评分规则: 进程管理、
存储管理、
设备管理、
文件管理。
5、 微内核结构操作系统的内核简单,仅存放最基本、最主要的核心功能模块,其他服务和应用建立在内核之上,作为系统进程或用户进程运行,试论述微内核结构有哪些优点?
评分规则: 良好的扩充性。
可靠性高。
便于网络服务和分布式处理。
一、操作系统概述 测试-操作系统概述
1、 下面有关并行的描述,正确的是( )。
答案: 并行是指两个或者多个作业在同一时刻运行。
2、 在计算机系统中,操作系统是( )。
A:一般应用程序
B:核心系统软件
C:用户应用软件
D:系统支撑软件
答案: 核心系统软件
3、 下列选项中,( )不是操作系统关心的主要问题。
答案: 高级程序设计语言的编译器
4、 操作系统最重要的两个目标是( )
答案: 有效性和方便性
5、 计算机开机后,操作系统最终被加载到( )。
答案: RAM
6、 操作系统提供给编程人员的接口是( )。
答案: 系统调用
7、 系统功能调用是( )。
答案: 操作系统向用户程序提供的接口
8、 若程序正在试图读取某个磁盘的第100个逻辑块,使用操作系统提供的( )接口。
答案: 系统调用
9、 从下面关于并发性的论述中选出一条正确的论述( )。
答案: 并发性是指若干事件在同一时间间隔内发生
10、 一个多道批处理系统中仅有P1和P2两个作业,P2比P1晚5ms到达,它们的计算和I/O操作顺序如下: P1:计算60ms,I/O80ms,计算20ms. P2:计算120ms,I/O40ms,计算40ms. 若不考虑调度和切换时间,则完成两个作业需要的最少时间是( )。
答案: 260ms
11、 在单处理器系统中,可并行的是( ) 1进程与进程 2处理器与设备 3处理器与通道 4设备与设备
答案: 2、3和4
12、 下列选项中,不可能在用户态发生的事件是( )。
答案: 进程切换
13、 不影响分时系统响应时间的是( )。
答案: 分时用户所运行程序的特性
14、 批处理的主要缺点是( )。
答案: 缺少交互性
15、 中断处理和子程序调用都需要压栈以保护现场。中断处理一定会保存而子程序调用不需要保存其内容的是( )。
答案: 程序状态字寄存器
16、 下列选项中,会导致用户进程从用户态切换到核心态的操作是( )。 1 整数除以零 2 sin()函数调用 3 read系统调用
答案: 仅1、3
17、 相对于单一内核结构,采用微内核结构设计和实现的操作系统具有诸多优点。但( )不是微内核的优势。
答案: 使系统更高效
18、 当用户程序需要使用操作系统功能从磁盘读取执行的程序和数据时,首先要通过专门的指令完成( )。
答案: 从运行态到阻塞态的转换
19、 配置了操作系统的机器是一台比原来的物理机器功能更强的计算机，这样的计算机只是一台逻辑上的计算机，称为（ ）计算机。
答案: 虚拟
20、 （ ）不是一个操作系统环境。
答案: Celeron
21、 （ ）操作系统的系统响应时间的重要性超过协同资源的利用率，它被广泛地应用于卫星控制、导弹发射、工业控制等领域。
答案: 实时操作系统
22、 系统调用是（ ）。
答案: 操作系统向用户程序提供的接口
23、 用户程序的输入和输出操作实际上由（ ）完成。
答案: 操作系统
24、 提高处理器资源利用率的关键技术是（ ）。
答案: 多道程序设计技术
25、 当计算机提供了管态和目态时，（ ）必须在管态下执行。
答案: 输入/输出指令
26、 当CPU执行操作系统内核代码时，称处理机处于（ ）。
答案: 管态
作业二、进程、线程管理 进程、线程管理
1、 对基本的进程状态转换图中的状态编号1、2、3和4。令I和J分别取值1、2、3和4（J不等于I)。请分别讨论在转换状态I和状态转换J之间是否存在因果关系。若存在请指出这种关系是必然的，还是有条件的，条件是什么？（复旦大学考研题）
评分规则: 1到2 ：存在。正在运行的进程因时间片到变为就绪状态的转换状态1，必然引起一个就绪进程被执行的转换状态2.
1到3：无因果关系
1到4：无因果关系
2到1：无因果关系。由就绪态变为运行态不会引起任何其他状态转换。
2到3：无因果关系
2到4：无因果关系
3到1：无因果关系
3到2：存在，但有条件，只发生在采用抢占式调度方式的系统中。当引起阻塞的原因消失时，进程从阻塞状态转为就绪态时发生状态3，若此进程的优先级高于正在运行的进程，则可以剥夺正在运行进程对CPU的占有权而发生2.
3到4：无因果关系
4到1：无因果关系
4到2：存在。一个运行的进程因某种原因(如请求资源而没有被满足）不能继续运行而变为阻塞态时发生转换4，此时必然引起一个就绪进程被调度执行而发生状态2。除非此时就绪队列为空。
4到3：无因果关系
2、 引起进程撤销的典型事件有哪些？
评分规则: 进程正常结束
进程异常结束。
进程等待时间超过了系统设定的最大等待时间。
出现了严重的输入输出故障。
外界干预
3、 请论述内核级线程的缺点？
评分规则: 系统需频繁进行用户态和核心态的转换，模式切换开销大。
4、 进程控制块通常包括四类信息，是哪四类？
评分规则: 进程标识信息
进程说明信息
处理机状态信息
进程控制信息。
5、 PCB常用组织方式有几种？分别是什么方式？
评分规则: 3种，线性方式
链接方式
索引方式
二、进程、线程管理 进程线程管理单元测试
1、 1、进程与程序的重要区别之一是
答案: 进程有状态而程序没有
2、 下列关于进程和线程的叙述中,正确的是( )。
答案: 不管系统是否支持线程,进程都是资源分配的基本单位
3、 下列操作中,导致创建新进程的操作是( )。 I用户登录成功 II设备分配成功 III启动程序执行
答案: 仅I和III
4、 当被阻塞进程所等待的事件出现时,例如所需数据到达或等待的I/O操作已经完成,则调用唤醒原语操作,将等待该事件的进程唤醒。请问唤醒被阻塞进程的是( )。
答案: 另外的或与被阻塞进程相关的进程
5、 进入内存的作业状态为( )
答案: 执行状态
6、 一个进程的基本状态可以从其他两种基本状态转换过来,这个基本状态是( )。
答案: 就绪状态
7、 进程控制块主要包括四个方面用于描述和控制进程运行的信息。其中,( )主要是由处理器各种寄存器的内容所组成。
答案: 处理器状态信息
8、 下面所列进程的3种基本状态之间的转换关系不正确的是( )。
答案: 就绪态转换为阻塞态
9、 下面对进程的描述中,错误的是( )。
答案: 进程是指令的集合
10、 某一程序运行时独占系统全部资源,资源状态只由该程序改变,程序执行结果不受外界因素影响,这是指( )。
答案: 程序顺序执行的封闭性
11、 在操作系统中引入“进程”概念的主要目的是。
答案: 描述程序动态执行过程的性质
12、 已经获得除（ ）以外的所有运行所需要资源的进程处于就绪状态。
答案: CPU
13、 某进程在运行过程中需要等待从磁盘上读入数据，此时该进程的状态将（ ）。
答案: 从运行变为阻塞
14、 进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构，一个进程（ ）。
答案: 只能有惟一的进程控制块。
15、 一个进程被唤醒意味着。
答案: 进程状态变为就绪
16、 在下列特性中，（ ）不是进程的特性。
答案: 静态性
17、 当（ ）时，进程从执行状态转变为就绪状态。
答案: 时间片到
18、 操作系统中有一组常称为特殊系统调用，它们不能被系统中断，在操作系统中称为（ ）。
答案: 原语
19、 下列各项工作步骤中，（ ）不是创建进程必须的步骤
答案: 有CPU调度程序为进程调度CPU
20、 进程和程序的一个本质区别是( )。
答案: 前者为动态的，后者为静态的
21、 进程从运行态变为等待态可能由于（ ）。
答案: 执行了P操作
22、 下列关于线程的叙述中，正确的是（ ）。
答案: 线程包含CPU现场，可以独立执行程序
23、 若某一进程拥有100个线程，这些线程都属于用户级线程，则在系统调度执行时间上占用的时间片是( )。
答案: 1
24、 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。
答案: 不一定
25、 在单处理器系统中，如果同时存在10个进程，则处于就绪队列中的进程最多有（ ）个。
答案: 9
26、 一个进程释放了一台打印机后，有可能改变（ ）的状态。
答案: 另一个等待打印机的进程
27、 同一程序经过多次创建，运行在不同的数据集上形成了（ ）的进程。
答案: 不同
28、 下列选项中，导致创建新进程的操作是（ ）。ⅰ户登录成功 ⅱ设备分配 ⅲ启动程序执行
答案: 仅ⅰ和ⅲ
29、 进程处于（ ）时，它是处于非阻塞状态。
答案: 等待操作系统分配CPU时间
30、 操作系统的所有程序都必须常驻内存。
答案: 错误
31、 多道程序设计可以缩短系统中作业的执行时间。
答案: 错误
32、 实时系统中的作业周转时间有严格的限制。
答案: 正确
33、 进程获得处理机而运行是通过申请而得到的。
答案: 错误
34、 同一个程序不能被创建成多个进程。
答案: 错误
35、 子进程可以继承它的父进程所拥有的所有资源。
答案: 错误
36、 当一个进程从等待态变成就绪态,则一定有一个进程从就绪态变成运行态。
答案: 错误
37、 进程状态的转换是由操作系统完成的,对用户是透明的。
答案: 正确
38、 有了线程之后,程序只能以线程的身份运行。
答案: 正确
39、 线程的切换会引起进程的切换。
答案: 错误
40、 多个线程可以对应同一段程序。
答案: 正确
41、 系统内可以有无父进程的进程。
答案: 正确
42、 线程所对应的程序肯定比进程所对应的程序短。
答案: 错误
43、 进程从CPU退下时,将“现场”保存在系统栈内。
答案: 错误
44、 在多道程序系统,进程需要等待某种事件的发生时,进程一定进入阻塞状态。
答案: 错误
45、 进程上下文是进程执行活动全过程的静态描述。
答案: 正确
46、 并发是并行的不同表述,其原理相同。
答案: 错误
47、 进程是基于多道程序技术而提出的,其基本的特征是动态性;进程的执行是在多个状态间多次转换的过程,但只有处于就绪和执行状态的进程位于内存。
答案: 错误
48、 操作系统对进程的管理和控制主要是通过控制原语实现的。
答案: 正确
49、 原语的执行是屏蔽中断的。
答案: 正确
50、 一般情况下,分时系统中处于就绪状态的进程最多。
答案: 正确
作业三、进程同步和通信 进程同步和通信
小提示:本节包含奇怪的同名章节内容
1、 在生产者消费者问题中，为什么颠倒生产者进程中的两个P( )操作的次序将导致进程死锁？
评分规则: 假如此时empty=0,mutex=1。颠倒次序的话，先执行P(mutex)，接下来会因为执行P(empty)而阻塞。此时消费者也会因为mutex=0,而阻塞在信号量mutex上，消费者进程和生产者进程都会阻塞，无法继续执行，故死锁。
2、 有3个并发进程R,M,P,它们共享一个缓冲器B。进程R负责从输入设备读信息，每读出一个记录后将其存放在缓冲器B中。进程M在缓冲器B中加工进程R存入的记录。进程P把加工后的记录打印输出。缓冲器B中每次只能存放一个记录，当记录被加工输出后，缓冲器B中又可存放一个新纪录。下面是用P、V操作控制它们并发执行时的程序。请填空。Semaphore S1=1, S2=S3=0;void R( ){ int x; while(1) { 从输入设备上读一个数； X=接收的数； _(1)__; B=X; V(S2); }}void M( ){ while(1) { (2)_; 加工B中的数据; V(S3); }}void P( ){ while(1) { (3)_; Z=B; (4)_____; 打印Z中的数； }}main( ){ cobegin{ R( ）； M( ); P( ); }}
评分规则: P(S1)
P(S1)
P(S3)
V(S1)
3、 某银行提供1个服务窗口和10个供顾客等待的座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用。当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。顾客和营业员的活动过程描述如下请将程序补充完整。semaphore numget=1,seats=10,custom=0；
评分规则: 1：p(seats);
2：p(numget);
3：v(numget);
4：v(custom);
5：v(seats);
6:P(custom);
三、进程同步和通信 进程同步和通信
1、 临界区是指( )。
答案: 并发进程中与共享变量有关的程序段
2、 管理若干进程共享某一资源的相关临界区应满足三个要求，其中( )不考虑。
答案: 一个进程可以抢占己分配给另一进程的资源
3、 ( )是只能由P和V操作所改变的整型变量。
答案: 整型信号量
4、 对于整型信号量，在执行一次P操作时，信号量的值应( )。
答案: 减1
5、 在执行v操作时，当信号量的值( )时，应释放一个等待该信号量的进程。
答案: <=0
6、 PV操作必须在屏蔽中断下执行，这种不可被中断的过程称为( )。
答案: 原语
7、 进程间的互斥与同步分别表示了各进程间的( )。
答案: 竞争与协作
8、 在进程通信中，( )常用信件交换信息。
答案: 高级通信
9、 在间接通信时，用send(N，M)原语发送信件，其中N表示( )。
答案: 信箱名
10、 下列对线程的描述中，( )是错误的。
答案: 线程是资源分配单位
11、 实现进程互斥时，用( )对应，对同一个信号量调用PV操作实现互斥。
答案: 一个信号量与一组相关临界区
12、 实现进程同步时，每一个消息与一个信号量对应，进程( )可把不同的消息发送出去。
答案: 在不同信号量上调用v操作
13、 进程间的同步是指进程间在逻辑上的相互( )关系。
答案: 制约
14、 设与某资源关联的信号量初值为4,当前值为-2。若M表示该资源的可用个数,N表示等待该资源的进程数,则M、N的值分别为( )
答案: 0、2
15、 对于临界区,最重要的是断定哪个进程先执行临界区里的那段程序。
答案: 错误
16、 若进程A和进程B在临界区上互斥, 那么当A位于临界区内时不能打断它的运行。
答案: 错误
17、 进程间的互斥是一种特殊的同步关系。
答案: 正确
18、 临界区是指进程中用于实现进程互斥的那段代码。
答案: 错误
19、 资源的同时共享是指多个用户作业可以在同一时刻使用同一资源。
答案: 错误
20、 同步信号量的初值一般为1。
答案: 错误
21、 引入管程是为了让系统自动处理临界资源的互斥使用问题。
答案: 正确
22、 生产者-消费者问题是一个既有同步又有互斥的问题。
答案: 正确
23、 用管程实现进程同步时,管程中的过程是不可中断的。
答案: 正确
24、 进程A、B共享变量x,需要互斥执行;进程B、C共享变量y,B、C也需要互斥执行,因此,进程A、C必须互斥执行。
答案: 错误
25、 进程的互斥和同步总是因相互制约而同时引起 。
答案: 错误
26、 ______是指并发进程中涉及到相同变量的那些程序段。
答案: 相关临界区
27、 进程的______是指当有若干进程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个进程去使用。
答案: 互斥
28、 利用PV操作管理相关临界区时，必须成对出现，在进入临界区之前要调用__，在完成临界区操作后要调用____。
答案: P操作 V操作
29、 进程的______是指并发进程之间存在一种制约关系，一个进程的执行依赖另一个进程的消息。
答案: 同步
30、 用PV操作实现进程同步时，调用__ 测试消息是否到达，调用____发送消息。
答案: P操作 V操作
31、 PV操作也可看作为进程间的一种通信方式，由于只交换了少量的信息，故称为______
答案: 低级通信方式
32、 通过专门的通信机制实现进程间交换大量信息的通信方式称为______
答案: 高级通信方式
33、 ______是进程中可以独立执行的子任务。
答案: 线程
34、 在使PV操作实现进程互斥时，调用______相当于归还共享资源的使用权。
答案: V操作
35、 在多道程序设计中,进程之间存在着两种不同的制约关系：____和互斥 。
答案: 同步
36、 进程的______是指当有若干进程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个进程去使用。
答案: 互斥
37、 利用PV操作管理相关临界区时，必须成对出现，在进入临界区之前要调用__，在完成临界区操作后要调用____。
答案: P操作 V操作
38、 进程的______是指并发进程之间存在一种制约关系，一个进程的执行依赖另一个进程的消息。
答案: 同步
39、 用PV操作实现进程同步时，调用__ 测试消息是否到达，调用____发送消息。
答案: P操作 V操作
40、 PV操作也可看作为进程间的一种通信方式，由于只交换了少量的信息，故称为______
答案: 低级通信方式
41、 通过专门的通信机制实现进程间交换大量信息的通信方式称为______
答案: 高级通信方式
42、 ______是进程中可以独立执行的子任务。
答案: 线程
43、 线程是处理器的独立__单位，多个线程可以____执行。
答案: 调度 并发
44、 线程与进程有许多相似之处，所以线程又称为______。
答案: 轻型进程
45、 在使PV操作实现进程互斥时，调用______相当于归还共享资源的使用权。
答案: V操作
46、 在多道程序设计中,进程之间存在着两种不同的制约关系：____和互斥 。
答案: 同步
47、 当一个进程独占处理器顺序执行时，具有______和可再现性两个特性。
答案: 封闭性
作业四、处理机调度 处理机调度
1、 某系统采用时间片轮转调度算法，某个时刻根据用户要求创建了一个进程P，进程P在其存在过程中依次经历了：（1)进程调度选中了进程P占用处理机运行；（2)进程P运行一个时间片后被迫让出处理机；（3)进程调度再次选中了进程P占用处理机运行，进程P运行中提出资源申请，要求增加内存使用量，没有得到；（4）进程等待一段时间后得到内存；（5）进程调度再次选中了进程P占用处理机运行，进程P运行完。请分析进程在其整个生命过程中的状态变化。
评分规则: 创建进程P：处于就绪态；
进程调度选中了进程P占用处理机运行：就绪态 转换为 执行态；
进程P运行一个时间片后被迫让出处理机：执行态 转换为 就绪态
进程调度再次选中了进程P占用处理机运行，进程P运行中提出资源申请，要求增加内存使用量，没有得到： 执行态 转换为 阻塞态；
进程等待一段时间后得到内存；阻塞态 转换为 就绪态
进程调度再次选中了进程P占用处理机运行： 就绪态 转换为 执行态；进程P运行完。
2、 现有两道作业同时执行，一道以计算为主，另一道以输入输出为主，你将怎样赋予作业的进程占有处理器的优先级？为什么？
评分规则: 应赋予输入输出为主的作业进程比计算为主的作业进程更高的优先级。这样可以提高外部设备的利用率。
3、 给定以下作业，它们将在单处理器上执行：进程 执行时间 到达时间P1 4 0P2 12 2P3 8 6P4 6 16P5 10 20 分别给出采用最短进程优先算法和最短剩余时间优先算法的调度过程并计算周转时间。
评分规则: 短进程优先调度算法调度顺序是：P1、P2、P4、P3、P5进程 到达时间 开始执行 执行结束 周转时间 P1 0 0 4 4P2 2 4 16 14P4 16 16 22 6P3 6 22 30 24P5 20 30 40 20
最短剩余时间优先调度顺序是：P1、P2、P3、P2、P4、P2、P5。
P1周转时间：4 P2周转时间:30-2=28 P3周转时间：14-6=8 P4周转时间：22-16=6P5周转时间：40-20=20
五、死锁 死锁
1、 产生系统死锁的原因可能是______?
答案: 多个进程竞争资源出现了循环等待
2、 以下___方法可以解除死锁。
答案: 剥夺进程
3、 采用有序分配资源的策略可以破坏产生死锁的___。
答案: 环路等待条件
4、 以下解决死锁的方法中，属于预防策略的是___。
答案: 资源的有序分配
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