上午卷-3.操作系统-软件设计师

操作系统

习题

2.
若某计算机系统的I/O接口与主存采用统一编址，则输入输出操作是通过（D ）指令来完成的
A控制
B中断
C输入输出
D访存

常用的I/O接口编址方法有两种：一是与内存单元统一编址，二是单独编址。 与内存单元统一编址方式下，是将I/O接口中有关的寄存器或存储部件看作存储器单元，与主存中的存储单元统一编址。这样，内存地址和接口地址统一在一个公共的地址空间里，对I/O接口的访问就如同对主存单元的访问一样，可以用访问内存单元的指令访问I/O接口。 I/O接口单独编址是指通过设置单独的I/O地址空间，为接口中的有关寄存器或存储部件分配地址码，需要设置专门的I/o指令进行访问。这种编址方式的优点是不占用主存的地址空间，访问主存的指令和访问接口的指令不同，在程序中容易使用和辨认。
3.

程序查询和中断方式都需要CPU来执行程序指令进行数据的输入和输出，DMA方式则不同，这是一种不经过CPU而直接从内存存取数据的数据交换模式。 程序查询方式是由CPU主动查询外设的状态，在外设准备好时传输数据。 中断方式是在外设准备好时给CPU发中断信号，之后再进行数据传输。在外设未发中断信号之前，CPU可以执行其他任务。 在DMA模式下，CPU只需向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数据的传送，数据传送完毕再把信息反馈给CPU即可。
4.

由于信号量S是一个互斥信号量，表示半成品箱当前有无生产者使用，所以初值为1。
信号量S1表示半成品箱容量，故其初值为n。
当生产者甲不断地将其工序上加工的半成品放入半成品箱时，应该先测试半成品箱是否有空位，故生产者甲使用P（S1）。信号量S2表示半成品箱有无半成品，初值为0。
当生产者乙从半成品箱取出继续加工前应先测试半成品箱有无半成品，故生产者乙使用P（S2）。
5.

财务软件、汽车防盗程序、办公管理软件和气象预报软件都属于应用软件，而选项A、C和D中含有这些软件。选项B中汇编程序、编译程序和数据库管理系统软件都属于系统软件。 计算机系统由硬件和软件两部分组成。通常把未配置软件的计算机称为裸机，直接使用裸机不仅不方便，而且将严重降低工作效率和机器的利用率。操作系统（Operating System）的目的是为了填补人与机器之间的鸿沟，即建立用户与计算机之间的接口而为裸机配置的一种系统软件。由图1可以看出，操作系统是裸机上的窠一层软件，是对硬件系统功能的首次扩充。它在计算机系统中占据重要而特殊的地位，所有其他软件，如编辑程序、汇编程序、编译程序和数据库管理系统等系统软件，以及大量的应用软件都是建立在操作系统基础上的，并得到它的支持和取得它的服务。从用户角度看，当计算机配置了操作系统后，用户不再直接使用计算机系统硬件，而是利用操作系统所提供的命令和服务去操纵计算机，操作系统已成为现代计算机系统中必不可少的最重要的系统软件，因此把操作系统看作是用户与计算机之间的接口。因此，操作系统紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他软件的共同环境）。
6.如果系统采用信箱通信方式，当进程调用Send原语被设置成“等信箱”状态时，其原因是（D ）。
A指定的信箱不存在
B调用时没有设置参数
C指定的信箱中无信件
D指定的信箱中存满了信件

因为Send原语是发送原语，如果系统采用信箱通信方式，那么当进程调用Send原语被设置成“等信箱”状态时，意味着指定的信箱存满了信件，无可用空间。
7.某文件管理系统在磁盘上建立了位示图（bitmap），记录磁盘的使用情况。若系统的字长为32位，磁盘上的物理块依次编号为0、1、2、…，那么4096号物理块的使用情况在位示图中的第（A ）个字中描述:若磁盘的容量为200GB，物理块的大小为1MB，那么位示图的大小为（/）个字。
A 129
B 257
C 513
D 1025
根据题意，系统中字长为32位，可记录32个物理块的使用情况，这样0〜31号物理块的使用情况在位示图中的第1个字中描述，32〜63号物理块的使用情况在位示图中的第2个字中描述，……，4064〜4095号物理块的使用情况在位示图中的第128个字中描述，4096〜4127号物理块的使用情况在位示图中的第129个字中描述。 根据题意，若磁盘的容量为200GB，物理块的大小为1MB，那么该磁盘就有204800个物理块（即200X1024），位示图的大小为204800/32=6400个字。
8.

9.假设某分时系统采用简单时间片轮转法，当系统中的用户数为n、时间片为q时， 系统对每个用户的响应时间T= （C ）。
A n
B q
C n*q
D n+q

在分时系统中是将把CPU的时间分成很短的时间片轮流地分配给各个终端用户，当系统中的用户数为n、时间片为q时，那么系统对每个用户的响应时间等于n*q。
10.

11.某文件管理系统在磁盘上建立了位示图（bitmap） ，记录磁盘的使用情况。若计算机系统的字长为32 位，磁盘的容量为300GB ，物理块的大小为4MB ，那么位示图的大小需要（B ）个字。
A 1200
B 2400
C 6400
D 9600

根据题意，计算机系统中的字长为32位，每位可以表示一个物通块的“使用”还是“未用”，一个字可记录32个物理块的使用情况。又因为磁盘的容量为300GB，物理块的大小为4MB，那么该磁盘有300*1024/4=76800个物理块，位示图的大小为76800/32=2400个字。
12.

13.

14.

首先，这里采用的是先来先服务调度算法，即按照申请的顺序来安排运行，申请顺序已在题干假设为P1-P2-P3-P4。 其次，单个空无法判断结构，那么结合第二空的选项来分析。首先不能两个进程同时运行，因此“释放了扫描仪”选项排除。 再根据原本P1-P2-P3-P4的状态分别是（运行、就绪、等待、等待），因此接下来能够在运行态的，要么是保持运行未改变的P1，否则应该是已经进入就绪态的P2（依据先来先服务的调度原则），第二空4个选项中，符合的只有“释放了打印机”选项，此时P1-P2-P3-P4的状态分别是（就绪、运行、等待、等待）。 据此再来分析第一空，P1由运行态转变为就绪态，条件应该是时间片到，所以选择“时间片到”

15.在Windows XP操作系统中，用户利用“磁盘管理”程序可以对磁盘进行初始化、创建卷，（/） 。通常将“C:\Windows\myprogram.exe”文件设置成只读和隐藏属性， 以便控制用户对该文件的访问，这一级安全管理称之为（A ）安全管理。
A 文件级
B 目录级
C 用户级
D 系统级

文件级安全管理，是通过系统管理员或文件主对文件属性的设置来控制用户对文件的访问。通常可设置以下几种属性： 　
•只执行：只允许用户执行该文件，主要针对.exe和.com文件。 　　
•隐含：指示该文件为隐含属性文件。
•索引：指示该文件是索引文件。 　　
•修改：指示该文件自上次备份后是否还被修改。 　　
•只读：只允许用户读该文件。 　　
•读/写：允许用户对文件进行读和写。 　　
•共享：指示该文件是可读共享的文件。 　　
•系统：指示该文件是系统文件。 　　
用户对文件的访问，将由用户访问权、目录访问权限及文件属性三者的权限所确定。 或者说是有效权限和文件属性的交集。例如对于只读文件，尽管用户的有效权限是读/ 写，但都不能对只读文件进行修改、更名和删除。对于一个非共享文件，将禁止在同一时间内由多个用户对它们进行访问。通过上述四级文件保护措施，可有效地保护文件。 因此将“C:\Windows\myprogram.exe”文件设置成只读和隐藏属性，以便控制用户对该文件的访问，这一级安全管理称之为文件级安全管理。
16.

17.

从题目给出的段号、页号、页内地址位数情况，可以推算出每一级寻址的寻址空间。如：已知页内地址是从第 0 位到第 11 位，共 12 个位，所以一个页的大小为：212=4K。页号是从第 12 位到第 23 位，共 12 个位，所以一个段中有 212=4096 个页。段号是从第 24 位到第 31 位，共 8 个位，所以一共有 28=256 个段。

19.

常用的进程控制块的组织方式有链接方式和索引方式：
采用链接方式是把具有同一状态的PCB，用其中的链接字链接成一个队列。
这样，可以形成就绪队列、若干个阻塞队列和空白队列等。
对其中的就绪队列常按进程优先级的高低排列，把优先级高的进程的PCB排在队列前面。
此外，也可根据阻塞原因的不同而把处于阻塞状态的进程的PCB排成等待I/O操作完成的认列和等待分配内存的队列等。
采用索引方式是系统根据所有进程的状态建立若干索引表。
例如，就绪索引表、阻塞索引表等，并把各索引表在内存的首地址记录在内存的一些专用单元中。在每个索引表的表目中，记录具有相应状态的某个PCB在PCB表中的地址。
20.


21.

最短移臂调度算法，即优先响应距离较近磁道的申请。
1、当前磁头位于15号柱面（柱面号即磁道编号），请求序列分别位于12号柱面（①⑤）、19号柱面（②④）、23号柱面（③）、28号柱面（⑥）；
2、距离15号柱面最近的应该是12号柱面（①⑤），优先响应（①⑤），次序不限；
3、此时磁头位于12号柱面，距离最近的应该是19号柱面（②④），次序不限；
4、此时磁头位于19号柱面，距离最近的应该是23号柱面（③）；
5、此时磁头位于23号柱面，距离最近的应该是28号柱面（⑥）。

根据题意，页面变换表中状态位等于0和1分别表示页面不在内存或在内存，所以0、2和4号页面在内存。当访问的页面3不在内存时，系统应该首先淘汰未被访问的页面，因为根据程序的局部性原理，最近未被访问的页面下次被访问的概率更小；如果页面最近都被访问过，应该先淘汰未修改过的页面。因为未修改过的页面内存与辅存一致，故淘汰时无需写回辅存，使系统页面置换代价小。经上述分析，0、2和4号页面都是最近被访问过的，但2和4号页面都被修改过而0号页面未修改过，故应该淘汰0号页面。
23.

因为R1资源只有2个，P2申请该资源得不到满足，故进程P2是阻塞节点；同样R2资源只有3个，P1申请该资源得不到满足，故进程P1也是阻塞节点。可见进程资源图（a）是死锁的，该图不可以化简。 因为R2资源有3个，已分配2个，P3申请1个R2资源可以得到满足，故进程P3可以运行完毕释放其占有的资源。这样可以使得Pl、P2都变为非阻塞节点，得到所需资源运行完毕，因此，进程资源图（b）是可化简的。
24.


25.假设磁盘块与缓冲区大小相同，每个盘块读入缓冲区的时间为10μs，由缓冲区送至用户区的时间是5μs，系统对每个磁盘块数据的处理时间为2μs。若用户需要将大小为10个磁盘块的Docl文件逐块从磁盘读入缓冲区，并送至用户区进行处理，那么采用单缓冲区需要花费的时间为（C ）μs；采用双缓冲区需要花费的时间为（/）μs。

A 100

B 107

C 152

D 170

26.

27.

根据题意，页面大小为4K，逻辑地址2D16H所在页号为2，页内地址为D16H，查页表后可知物理块号为4，该地址i过变换后，其物理地址应为物理块号4拼接上页内地址D16H，即十六进制4D16H。
28.


29.

30.

根据题意，页面大小为4KB，逻辑地址为十六进制2C25H 其页号为2，页内地址为C25H，查页表后可知页帧号（物理块号）为4，该地址经过变换后，其物理地址应为页帧号4拼上页内地址C25H，即十六进制4C25H。
31.

32.

当进程请求读磁盘时，操作系统先进行移臂调度，再进行旋转调度。由于系统刚完成了 10号柱面的操作，当前移动臂在13号柱面上，若系统采用SCAN （扫描）调度算法，则系统响应柱面序列为15→20→30→8→6→5→2。 按照旋转调度的原则进程在15号柱面上的响应序列为⑦→⑩→①，因为进程访问的是不同磁道上的不同编号的扇区，旋转调度总是让首先到达读写磁头位置下的扇区先进行传送操作。进程在20号柱面上的响应序列为②→④，或④→②。对于②和④可以任选一个进行读写，因为进程访问的是不同磁道上具有相同编号的扇区，旋转调度可以任选一个读写磁头位置下的扇区进行传送操作。 从上分析可以得出按照SCAN （扫描）调度算法的响应序列为⑦⑩①②④③⑨⑧⑤⑥。
33.


34.

因为R1资源只有2个，P2申请该资源得不到满足，故进程P2是阻塞节点；同样R2资源只有3个，P1申请该资源得不到满足，故进程P1也是阻塞节点。可见进程资源图（a）是死锁的，该图不可以化简。 因为R2资源有3个，已分配2个，P3申请1个R2资源可以得到满足，故进程P3可以运行完毕释放其占有的资源。这样可以使得P1、P3都变为非阻塞节点，得到所需资源运行完毕，因此，进程资源图（b）是可化简的。
35

36.


37.

38.

系统读记录的时间为27/9=3ms。对第一种情况：系统读出并处理记录R1之后，将转到记录R3的开始处，所以为了读出记录R2，磁盘必须再转一圈，需要27ms （转一圈）的时间。这样，处理9个记录的总时间应为222ms。因为处理前8个记录（即R1，R2，…，R8）的总时间再加上读R9时间：8X27ms+6ms=222ms。
39.

40.

41.

42.

根据题意，磁盘索引块为1KB字节，每个地址项大小为4字节，故每个磁盘索引块可存放1024/4=256个物理块地址。又因为文件索引节点中有8个地址项，其中5个地址项为直接地址索引，这意味着逻辑块号为0〜4的为直接地址索引；2个地址项是一级间接地址索引，这意味着第一个地址项指出的物理块中存放逻辑块号为5〜260的物理块号，第一个地址项指出的物理块中存放逻辑块号为261〜516的物理块号；1个地址项是二级间接地址索引，该地址项指出的物理块存放了256个间接索引表的地址，这256个间接索引表存放逻辑块号为517〜66052的物理块号。 经上分析不难得出，若要访问文件的逻辑块号分别为5和518，则系统应分别采用一级间接地址索引和二级间接地址索引。
43.

当 P5 运行完后释放空间时，发现其释放的空间上下方都有空闲区，故将两个空闲区与自身要释放的空闲区合并，从而形成一个新的空闲区，导致系统的空闲区数量上减1。而造成这种现象的主要原因就是要释放空闲区相邻的上下方空闲区。
44.
嵌入式系统初始化过程主要有3个环节，按照自底向上、从硬件到软件的次序依次为（B ）。系统级初始化主要任务是（/）。

A 片级初始化→系统级初始化→板级初始化
B 片级初始化→板级初始化→系统级初始化
C 系统级初始化→板级初始化→片级初始化
D 系统级初始化→片级初始化→板级初始化

嵌入式系统初始化过程可以分为3个主要环节，按照自底向上、从硬件到软件的次序依次为：片级初始化、板级初始化和系统级初始化。 片级初始化完成嵌入式微处理器的初始化，包括设置嵌入式微处理器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微处理器核心工作模式和嵌入式微处理器的局部总线模式等。片级初始化把嵌入式微处理器从上电时的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。这是一个纯硬件的初始化过程。 板级初始化完成嵌入式微处理器以外的其他硬件设备的初始化。另外，还需设置某些软件的数据结构和参数，为随后的系统级初始化和应用程序的运行建立硬件和软件环境。这是一个同时包含软硬件两部分在内的初始化过程。 系统初始化过程以软件初始化为主，主要进行操作系统的初始化。BSP将对嵌入式微处理器的控制权转交给嵌入式操作系统，由操作系统完成余下的初始化操作，包含加载和初始化与硬件无关的设备驱动程序，建立系统内存区，加载并初始化其他系统软件模块，如网络系统、文件系统等。最后，操作系统创建应用程序环境，并将控制权交给应用程序的入口。

逻辑地址是从0开始编址的，本题物理页的大小为1KB，而进程A逻辑地址为1024 的变量的逻辑页号为1，对应的物理页号为3。 假如进程A的逻辑页4与进程B的逻辑页5要共享的物理页4，那么应该在进程A页表的逻辑页4对应的物理页处填4，进程B页表的逻辑页5对应的物理页处也填4。

具体层次从上往下分别为用户级I/O层、设备无关I/O层、设备驱动程序、中断处理程序、硬件。 硬件：完成具体的I/O操作。 中断处理程序：I/O完成后唤醒设备驱动程序。 设备驱动程序：设置寄存器，检查设备状态。 设备无关I/O层：设备名解析、阻塞进程、分配缓冲区。 用户级I/O层：发出I/O调用。
47.


48.


49.

对于第二种情况，若对信息进行分布优化的结果如下所示: 从上表可以看出，当读出记录R1并处理结束后，磁头刚好转至R2记录的开始处，立即就可以读出并处理，因此处理9个记录的总时间为： 9X （3ms （读记录）+3ms （处理记录））=9X6ms=54ms

在分页存储管理时，将内存划分为大小相等的页面，每一页物理内存叫页帧，以页为单位对内存进行编号，该编号可作为页数组的索引，又称为页帧号。在淘汰页面时，应选择最近没被访问的页面进行淘汰，因此当该进程访问的页面2不在内存时，应该淘汰页号为5的页面。另外，题目告诉我们页面大小为4K，即需要12位来表示其存储空间，而逻辑地址3C18H转换为二进制为0011 1100 0001 1000，其低12位为页内地址，而高4位为页号，即0011，转换为十进制后结果为3，查表可知，页号为3的页面对应的页帧号为2。
51.

52.

当 P5 运行完后释放空间时，发现其释放的空间上下方都有空闲区，故将两个空闲区与自身要释放的空闲区合并，从而形成一个新的空闲区，导致系统的空闲区数量上减1。而造成这种现象的主要原因就是要释放空闲区相邻的上下方空闲区。
53.

嵌入式系统初始化过程可以分为3个主要环节，按照自底向上、从硬件到软件的次序依次为：片级初始化、板级初始化和系统级初始化。 片级初始化完成嵌入式微处理器的初始化，包括设置嵌入式微处理器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微处理器核心工作模式和嵌入式微处理器的局部总线模式等。片级初始化把嵌入式微处理器从上电时的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。这是一个纯硬件的初始化过程。 板级初始化完成嵌入式微处理器以外的其他硬件设备的初始化。另外，还需设置某些软件的数据结构和参数，为随后的系统级初始化和应用程序的运行建立硬件和软件环境。这是一个同时包含软硬件两部分在内的初始化过程。 系统初始化过程以软件初始化为主，主要进行操作系统的初始化。BSP将对嵌入式微处理器的控制权转交给嵌入式操作系统，由操作系统完成余下的初始化操作，包含加载和初始化与硬件无关的设备驱动程序，建立系统内存区，加载并初始化其他系统软件模块，如网络系统、文件系统等。最后，操作系统创建应用程序环境，并将控制权交给应用程序的入口。
54.

逻辑地址是从0开始编址的，本题物理页的大小为1KB，而进程A逻辑地址为1024 的变量的逻辑页号为1，对应的物理页号为3。 假如进程A的逻辑页4与进程B的逻辑页5要共享的物理页4，那么应该在进程A页表的逻辑页4对应的物理页处填4，进程B页表的逻辑页5对应的物理页处也填4。
55.

嵌入式操作系统的特点：
1.微型化，从性能和成本角度考虑，希望占用的资源和系统代码量少；
2.可定制，从减少成本和缩短研发周期考虑，要求嵌入式操作系统能运行在不同的微处理器平台上，能针对硬件变化进行结构与功能上的配置，以满足不同应用的需求；
3.实时性，嵌入式操作系统主要应用于过程控制、数据采集、传输通信、多媒体信息及关键要害领域需要迅速响应的场合，所以对实时性要求较高；
4.可靠性，系统构件、模块和体系结构必须达到应有的可靠性，对关键要害应用还要提供容错和防故障措施；
5.易移植性，为了提高系统的易移植性，通常采用硬件抽象层和板级支撑包的底层设计技术。

56.下面关于Linux目录的描述中，正确的是（C）。
A Linux只有一个根目录，用 " /root “表示
B Linux中有多个根目录，用”/“加相应目录名称表示
C Linux中只有一个根目录，用”/"表示
D Linux中有多个根目录，用相应目录名称表示

在Linux操作系统中，只有一个根目录，根目录使用“/”来表示。根目录是一个非常重要的目录，其他的文件目录均由根目录衍生而来。