多级存储系统中常将它分为几级.docx
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多级存储系统中常将它分为几级
1、多级存储系统中常将它分为几级?
各级存储器有何特点?
高速缓存:
造价高、速度快、容量小
主存:
造价较高、速度较快、容量较大
外存:
造价低、速度慢、容量很大
2、进程调度的时机有哪几种?
正常结束、时间片到,P操作、请求I/O,优先级抢占
3、为何要引入中断?
简述中断的处理过程。
提高CPU效率,实时处理;
保护现场,分析中断原因,转中断处理程序,恢复现场
4.系统的功能是什么?
有哪些基本操作?
按名存取、存储空间管理、文件共享与保护、文件操作;
读、写、建立、撤销、打开、关闭等。
5、试述SPOOLING系统的组成和工作原理?
该系统由三部分组成:
输入井和输出井,输入输出缓冲区,输入进程和输出进程
工作原理:
由于系统允许多道处理,因此创建一输入进程用来模拟外围设备的输入控制,再
创建另一输出进程模拟外围机的输入控制,开辟内存空间作为输入输出缓冲区。
在磁盘开辟
输入输出井以存储输入作业以及输出结果。
这样在CPU的控制下即可模拟脱离主机下输入
输出操作,而这种在主机的直接控制下同时进行的脱机输入与输出叫SPOODING系统
。
1、系统有A、B、C三类资源,资源的使用情况如下表所示:
资源最大需求量已分配的数量可用量
进程ABCABC
P1522210
P2351111
P3723322
P4532110
A
3
B
1
C
2
试问当前系统是否处于安全状态?
若P4请求1个C资源,系统能否分配给它?
安全状态,其安全序列:
P1,P2,P3,P4;
若P4请求1个C资源,将导致不安全,故不分配。
2、现有一个作业,在段存储管理的系统中已为主存分配建立了如下表的段表.
段号段长主存起始地址
07001780
11801020
22201580
39102820
415001650
计算该作业访问[0,600],[1,400],[2,286],[3,755]和[4,960]时的绝对地址.(方括号中第一个元素为段号,第二个元素为段内地址)。
答:
[0,600]:
因为600<700,所以绝对地址=1780+600=2380
[1,400]:
因为400>180,所以该逻辑地址越界,系统发出”地址越界”程序性中断事件
[2,286]:
因为286>220,所以该逻辑地址越界,系统发出”地址越界”程序性中断事件
[3,755]:
因为755<910,所以绝对地址=2820+755=3575
[4,960]:
因为960<1500,所以绝对地址=1650+960=2610
3、桌上有一只盘子,每次只能放入一个水果。
父亲专向盘子中放入苹果,母亲专向盘子中放入桔子。
一个儿子专等吃盘子中的桔子,一个女儿专等吃盘子里的苹果。
试用P、V原语实现父母、儿女四个并发进程的同步。
设信号量empty表示盘子为空,初值empty=1;
设信号量apple表示盘子中为苹果,初值apple=0;设信号量orange表示盘子中为桔子,初
值orange=0;
父亲进程:
母亲进程:
儿子进程:
女儿进程:
repeatrepeatrepeatrepeat
准备苹果;准备桔子;P(orange);P(apple);
P(empty);P(empty);取桔子;取苹果;
放苹果;放桔子;P(empty);P(empty);
V(apple);V(orange);吃桔子;吃苹果;
Untilfalse;Untilfalse;Untilfalse;Untilfalse;
1、试比较网络OS和分布式OS的异同
从5点进行比较:
(1)分布性,分布式OS较均匀分布在系统的各个站点上,而网络式
OS则集中在几个主机或网络服务器上;
(2)并行性,分布式OS具有分派任务的能力,可使
任务并行执行,而网络OS通常在本地机上处理;(3)透明性,分布式OS能很好地隐藏系
统内部的实现细节,而网络OS则差些;(4)共享性,分布式OS能提供所有站点资源的共
享,而网络OS仅指主机或网络服务器;(5)健壮性,分布式OS下任何站点的故障都不会
破坏整个系统,故其可靠性很强,而网络式中的主机一但出现故障,则会影响整个网络。
2、进程的挂起状态可满足哪几方面的需要?
挂起状态可满足:
(1)终端用户的需要;
(2)父进程需要;(3)操作系统的需要;(4)
需要;(5)负荷调节的需要。
3、给出消息队列通信机制实现方法?
队列通信机制的通信基本单位是消息,它靠发送一条消息到一个固定的中间载体,
为信箱或公用缓冲区,接收端再从这个信箱或缓冲区中取走消息。
何时均可,这样便实
发方与收方的通信。
4、比较段式和页试存储管理的异同
。
其不同表现在
(1)页式是信息的物理单位,而段是信息的逻辑单位,是逻辑上连续的有一
定完整的意义的信息段,主要是为了满足用户的要求;
(2)页的长度是固定的,是由硬件决
定的,段的长度是不固定的,是由程序员或程序软件编译决定的;(3)页式的地址是一维的,
段式的地址是二维的,不仅要知道段地址号,还要知道段内偏移量
基于索引结点的共享方式有何优缺点?
优点:
能够实现文件共享;可使同一文件具有不同的文件名。
缺点:
不能维护文件主的权益
1、某作业在执行过程中,按下列顺序访问页号:
12342674213674。
作业分得固定内存为4块,则采用先进先出调度算法
时,其淘汰的页号顺序为是什么?
若采用最近最久未使用算法时,其淘汰页号顺序又是什么?
先进先出为:
12346721
最近最久未使用为:
1367421
2、一个文件系统目录结构如下图,文件采用的物理结构是串联结构,文件F1由500个逻辑记录组成,
每个磁盘块可存放20个逻辑记录,现在欲读取F1中的第406#记录,文件系统的根目录现已存放在内存,
则最少需读多少个磁盘块,才能取出F1的第406#记录?
406#所在的磁盘块号为406/20+1=21故至少应读取23个磁盘块
3、利用P、V源语,形式化或非形式化地描述下列进程的动作序列。
(10分)
进程P使用缓冲区B向m个进程Q1、Q2、。
。
。
Qm发送消息,要求每当P向B中发送一条消息,只有当所有的进程Qi(i=1,2,。
。
。
m)都读取这
条消息后,P才可向B中发送新的消息。
Root
ABC
DE
F1
设s为缓冲区的公用信号量,初值为s=1;
设s1表示缓冲区中是否有空间存放消息,初值为s1=1;
设一个信号量数组T[i](i=1,2,。
。
。
m),初值为T[i]=0;(表示Qi是否有消息可读)
设一个计数器R(初值为0)用来统计读取消息的进程数目
P进程:
Qi进程:
P(s1)P(T[i])
P(s)P(s)
存放消息至缓冲区取得该消息
R=mR=R-1
FORi=1tomdoV(T[i])IFR=0the
1、试比较消息队列与管道通信机制?
列是采用公共缓冲区作为消息的载体,通过发送原语和接收原语完成消息的传
递。
而管道通信是利用共享文件来传递数据的。
2、何谓通道?
引入通道后,CPU与外设的通信是怎样进行的?
就是I/O处理器。
通道后,CPU发I/O命令给通道,通道负责主存与外设的通信工作,当通信完成后,通
道再发中断给CPU,由CPU做善后处理工作
3、何谓逻辑文件?
何谓物理文件?
各有几种形式?
文件是指从用户的观点出发,所观察到的文件组织形式,分为流式文件和记录式文
两种;物理文件是指文件在外存上的存储组织形式也称为文件的存储结构,主要有顺
序文件、链接文件和索引文件三种形式。
5、什么是磁盘容错技术?
常用的容错措施有那些?
磁盘容错技术是指通过增加冗余的磁盘驱动器、磁盘控制器等,来提高磁盘系统的可靠
性。
常用的容错措施有:
第一级容错技术,第二级容错技术,廉价磁盘冗余阵列,后备系统
1、用信号量和P、V操作解决下述进程之间的同步与互斥问题(10分)
P1、P2两个进程通过计算将产生的数据送到容量为200的缓冲区buff1中,P3从buff1取出数据经过格式处理后送到容量无限大的缓冲区buff2中,
P4负责从buff2中取出数据进行打印。
要求:
(1)P1、P2不能同时进入buff1,但它们可以与P3同时进入buff1;
(2)P3与P4不能同时进入buff2
设s1为进程P1、P2的互斥信号量,初值为s=1;(2分)
设s2为缓冲区buff2的互斥信号量,初值为s=1;
设m1表示缓冲区buff1中是否有空间存放数据,初值为m1=200;
设m2表示缓冲区buff1中是否有数据,初值为m2=0;
P1、P2进程:
(3分)P3进程:
(3分)P4进程:
(2分)
计算数据;P(m2);P(s2);
P(m1);从buff1取一个数据;从buff2取一个数据;
P(s1);V(m1);V(s2);
存数据至缓冲区buff1;该数据格式化处理;
V(s1);P(s2);
V(m2);送数据至缓冲区buff2;
V(s2);
2、对下面所给出的访页顺序,请给出用堆栈方法实现的LRU算法。
并给出缺页次数(设物理块数为3)。
4、7、0、7、1、0、1、2、1、2、
总计缺页6次(4分)图(6分)
4,7,0,7,1,0,1,2,1,2,6
3111
0
7
4
7
0
4
0
1
7
1
0
7
2
1
0
1
2
0
2
1
0
1
7
0
6
2
1
、设有五个进程A、B、C、D、E,其基本情况如下表所示。
分别用先进先出算法、时间片轮转法(设时间片大小为1)和可抢占优先数法(优先数大
者优先级别高)计算各进程的周转时间和平均周转时间。
作业进程名ABCDE平均
情况到达时间01234周转
调度服务时间52841时间
算法优先数4102815
先进先出周转时间
轮转法周转时间
优先数法周转时间
3、
进程名ABCDE
到达时间01234
服务时间52841
作
业
情
况
调度
算法优先数4102815
平均
周转
时间
完成时间57151920先进
先出
周转时间56131616
11.2
完成时间16720155
轮转法
周转时间16618121
10.6
完成时间5820126
优先
数法
周转时间571892
8.2
(分数为4,4,2)
1、简述进程和线程二者的区别。
进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。
(2分)
线程是进程中的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位。
(2分)
区别:
进程是资源拥有的基本单位,线程是调度和分派的基本单位,线程不拥有系统资
源。
进程切换的开销远大于线程切换的开销
2、以打印机为例说明SPOOLING系统的处理过程。
、用户的打印请求传递给SPOOLING系统,SPOOLING系统的输出进程在磁盘上申请一
个空闲区,把需要打印的数据传送到里面,再把用户的打印请求挂到打印请求队列上。
(3
分)
如果打印机空闲,就会从打印机队列中取出一个请求,再从磁盘的指定区域取出数据,执行
打印操作。
(3分)
3、请写出死锁产生的必要条件以及解决死锁的方法。
互斥条件,不剥夺条件,部分分配条件,循环等待条件。
(3分)
死锁预防、避免、检测和解除(
4、在设备管理中,何谓设备独立性?
如何实现设备独立性?
、答:
设备独立性是指用户程序独立于所使用的具体物理设备。
①从程序设计的角度看各
种设备所体现的接口都是一致的(2分)。
②操作系统对所有的设备及设备操作都采取统一方
式管理。
(2分)
为了实现设备的独立性,系统应为每个用户进程配置一张用于联系逻辑设备名和物理设
备名的映射表,以根据当前的实际情况实现逻辑设备名到具体设备的映射
5、存储管理研究的主要课题有哪些?
有哪些存储管理方法?
、答:
①存储分配问题②地址再定位问题③存储保护问题④存储扩充问题(3分)
固定分区、可变分区、分页、分段
1、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,则至多允许多少个进程参于竞争,而不会发生死锁?
(5
分)
、最多可以同时运行4个进程
2、在采用页式存储管理的系统中,某作业J的的逻辑地址空间为4页(每页2048字节),且已知该作业的页面映象表如下:
页号0123
块号2468
试求出有效逻辑地址2500所对应的物理地址。
(5分)
、逻辑地址2500的页号及页内位移为:
页号=2500/2048=1页内位移=2500-2048*1=452;
通过页表得知物理块号为4,则物理地址为:
4*2048+452=8644
4、设有一组作业,它们的提交时间及运行时间如下所示。
作业号提交时间运行时间(分钟)
18:
0055
28:
2020
38:
3010
5、48:
505
试问在单道方式下,采用响应比高者优先调度算法,作业的执行顺序是什么?
(10分)
、响应比=1+作业等待时间/运行时间
8:
00作业1到,作业1运行,8:
55完成。
(2分)
8:
55其它三个作业均已到达。
响应比分别为:
r2=1+(8:
55-8:
20)/20=2.75,r3=1+(8:
55-8:
30)/10=3.5,r4=1+(8:
55-8:
50)/5=2,
让作业3先运行,9:
05作业3运行完毕。
(2分)
其它两个作业响应比分别为:
r2=1+(9:
05-8:
20)/20=3.25,r4=1+(9:
05-8:
50)/5=4
让作业4先运行,9:
10作业4运行完毕。
(2分)
这时只剩下作业2,调度作业2运行完毕。
(2分)作业的调度顺序为:
1、3、4、2。
4、有一阅览室,读者进入时必须先在一张登记表上登记,该表为每一座位列一表目,包括座号和读者姓名。
读者离开时要消掉登记信息,阅览室中共
有一百个座位,请用P、V操作描述读者进程。
(10分)
作业号提交时间运行时间(分钟)
18:
0055
28:
2020
38:
3010
48:
505
这里登记表是临界资源需要互斥访问,设s为互斥信号量,初值为s=1;
另设m表示可利用资源数目(即座位数),初值为m=100;(4分)
则读者进程可描述为:
(6分)
进入阅览室;
P(m)
P(s)
在登记表上登记;
V(s)
在指定座位阅读;
P(s)
在登记表上消去记录;
V(s)
V(m)
离开阅览室;\
1、文件系统必须完成哪些工作?
1文件的存取②目录管理③文件的组织④文件存储空间的管理⑤文件操作⑥文件的共
享、保护和保密
2、什么是线程?
试说明线程与进程的关系。
(1)线程是为了减少程序并发执行时的开销而引入的。
线程的特点有:
结构性、能动性、
并发性、动态性。
(2)联系及区别:
①进程是任务调度的单位,也是系统资源的分配单位,而线程可以看作是进程中的一
条执行路径。
②当系统支持多线程处理时,线程是任务调度的基本单位,但不是资源的分配单位,
而进程恰好相反;
③每个进程至少有一个执行线程;
④当系统支持多线程处理时,线程的切换频繁,每次切换的开销较小,因此被称为“轻
量级的进程”。
而进程的切换开销较大。
3、消息队列通信机制应有哪几方面的功能?
、在这种通信机制中,应当设有:
消息缓冲区、消息发送原语、消息接收原语,在接收者的PCB中,设有消息队列指针
及实现同步与互斥机制的信号量
4写出你对对换过程和置换过程的认识,它们的区别有哪些?
异同点有三个方面:
①两者都是实现内存与外存的信息交换,有时需要将内存中的信息调出到外存上,或
反之。
②对换是指以进程为基本单位的信息交换,而置换通常是指以进程的一部分为单位的
信息交换;
③对换和置换都是扩充内存容量的支持技术。
5、试说明Spooling系统在实现时所依赖的关键技术有哪些?
Spooling系统在实现时所依赖的关键技术有:
①外存输入井和输出井管理技术;
②内存输入缓冲区和输出缓冲区管理技术;
2应设有专门的输入/输出进程,负者应用程序的I/O请求;
3、④管理请求打印队列
1.某系统的磁盘有500块,块号为0,1,2,3,…499。
(1)若用位示图法管理这500块的盘空间,当字长为32位时,需要多少字的位示图?
(2)第i字的第j位对应的块号是多少?
(其中:
i=0,1,2,…;j=0,1,2,…)(10分)
(1)位示图法就是在内存用一些字建立一张图,其中的每一位表示一个盘块的使用情况,
通常用“1”表示占用,“0”表示空闲。
因此,本题中位示图所占的字数:
500/32向上取整,
为16
(2)第i字的第j位对应的块号N=32*i+j
2.设系统仅有一类数量为M的独占型资源,系统中N个进程竞争该类资源,其中各进程对该类资源的最大需求为W,当M、N、W分别取下列值时,试判断下列那些情形会发生死锁?
为什麽?
〔10分〕
(1)M=2;N=2,W=1;
(2)M=3;N=2,W=2;
(2)M=3;N=2,W=3;(4)M=5;N=3,W=2;
(5〕M=6;N=3,W=3;
解答:
如果资源数M,进程个数N,若每个进程对该资源的最大需求不超过下面公式的X值
时,则系统不会发生死锁:
X=1当M≤N时
X=1+(M-1)/N下取整当M>N时
由此得到:
(1)X=1,X=W,不会死锁
(2)X=2,X=W,不会死锁
(3)X=2,X (4)X=2,X=W,不会死锁 (5)X=2,X 3假定要在一台处理机上执行如表所示的作业,且假定这些作业在时刻0以1,2,3,4,5的顺序到达。 (1)说明分别使用FCFS、RR(时间片=1)、 SJF以及非剥夺式优先级调度算法时,这些作业的执行情况。 (2)针对上述每种调度算法,给出平均周转时间和平均带权周转时间。 (10分) 作业执行时间与优先级 作业执行时间优先级 1103 211 323 414 552 (1)FCFS算法下的作业运行情况 执行次序执行时间等待时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间 1100010101 211010111111 32111113136.5 411313141414 55141419193.8 作业平均周转时间T=(10+11+13+14+19)/5=13.4 作业平均带权周转时间W=(1+11+6.5+14+3.8)/5=7.26 (2)采用RR(时间片=1)时,各作业在系统中的执行轨迹(以时间片为单位)如下 01234567891011111213141516171819 1234513515151511111 RR调度算法下的作业运行情况表 作业执行时间提交时间完成时间周转时间带权周转时间 110019191.9 210222 320773.5 410444 55014142.8 作业平均周转时间T=(19+2+7+4+14)/5=9.2 作业平均带权周转时间W=(1.9+2+3.5+4+2.8)/5=2.84 (3)采用SJF(短作业优先)调度算法作业运行情况如下 执行次序执行时间等待时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间 2100111 4111222 3222442 5544991.8 1109919191.9 作业平均周转时间T=(1+2+4+9+19)/5=7.0 作业平均带权周转时间W=(1+2+2+1.8+1.9)/5=1.74 (4)假定优先级数越小优先级越高,则采用非剥夺式优先级调度算法如下 执行次序优先数执行时间等待时间周转时间带权周转时间 211011 525161.2 13106161.6 33216189 441181919 作业平均周转时间T=(1+6+16+18+19)/5=12.0 作业平均带权周转时间W=(1+1.2+1.6+9+19)/5=6.36 1、什么是操作系统? 它的主要特征是什么? 操作系统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,以及方便用户使用的程序的集合。 (3分) 主要特征: 共享性,并发性、异步性、虚拟性 2、什么是线程? 线程通常有哪几种实现方式 线程是轻型进程,独立调度和分派的基本单位。 (3分) 实现方式: 用户级线程、内核支持线程、及二者相结合 3、什么是安全状态? 当系统不安全时就是系统进入了死锁状态吗? 所谓安全状态,是指系统能按某种进程顺序(P1,P2,…,Pn)(称〈P1,P2,…,Pn〉序列为安全序列),来为每个进程Pi分配其所需资源,直至满足每个进程对资源的最大需求,使每个进程都可顺利地完成。 (3分) 不是,但是不安全状态发展下去就是死锁状态。 (3分 4、程序有哪几种装入方式? 又有哪几种链接方式? 装入方式: 绝对装入方式、可重定位装入方式、动态运行时装入方式(3分) 链接方式: 静态链接方式、装入时动态链接、运行时动态链接 5么是文件? 文件系统的模型是什么? 文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合。 (3分) 文件对象及其属性、对对象操纵和管理的软件集合、文件系统的接口(3分 ) 1、在一个单处理机的系统中,假如某时刻该系统中有10个进程并发执行,在略去调度程序所占用时间情况下试问: (6分) (1)这时刻系统中处于运行态的进程数最多有几个? 最少有几个? (2)这时刻系统中处于就绪态的进程数最多有几个? 最少有几个? (3)这时刻系统中处于阻塞态的进程数最多有几个? 最少有几个? 答: (1)运行进程最多1,最少0;(2分) (2)就绪进程最多9,最少0;(2分) (3)阻塞进程最多10,最少0;(2分) 2、一个OS有10个进程,竞争使用35个同类资源,申请方式是逐个进行的,(8分) 一旦某个进程获得它所需要的全部资源,则立即归还所有资源。 每个进程最多使用4个资源。 若仅考虑这类资源,该系统有无可能产生死锁,为什么? 答: 不可能。 (3分) 因为死锁产生的原因有两点: 系统资源不足或推进顺序不当,(2分) 本题中在最坏情况下,每一个进程占有3个资源,共计占有资源30个,而系统共有该类资源35个,剩余的5个资源已足够确保各进程获得所需数量,因而不会产生死锁。 (3分) 3、有两个用户进程A和B,在运行过程中都要使用系统中的一台打印
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