操作系统期末复习题

Posted 2020-12-18 amzz

仅适用于广工学生，其实同类型题型多找些题目做，直到完全明白如何解题基本考试就没啥问题了

目录

• 第二章进程
  • 信号量
• 第三章处理机调度和死锁
  • 进程调度
    • 轮换算法
    • 短作业优先
  • 作业调度算法
• 第四章存储器管理
  • 分页存储管理
    • 求页大小和页表
    • 求起始地址（16/10）
    • 求逻辑地址转内存地址
  • 分段存储管理
• 第五章虚拟存储器
  • 页面置换算法
    • 缺页率/缺页中断率
• 第七章文件管理
  • 插入记录
  • 多级索引组织方式
    • 字节偏移量转换为物理地址
  • 查询文件

B —字节，1字节8位

1MB=1024KB=1024B*1024=1048576B；

　　8bit=1Byte；

　　1024KB=1MB；

　　1024MB=1GB；

　　1024GB=1TB；

第二章进程

信号量

步骤

1. 先判断几个进程
2. 判断进程间的先后要求关系，或者互斥关系

注意

1. 信号量的变量定义必须写成 semaphore s;这样的形式
2. 信号量的赋值取决于资源的数量
3. 程序的parbegin与parend
4. 进程要么中括号，要么begin，end
5. 代码里必须有P V操作，也就是P（s）这样的
6. 每个信号量必须注释！

第三章处理机调度和死锁

进程调度

轮换算法

将运行的时间平均分给正在运行的所有进程

短作业优先

1. 有一个具有两道作业的批处理系统（最多可有两道作业同时装入内存执行），作业调度采用计算时间短的作业优先调度算法，进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法，今有如下作业序列，作业优先数即为进程优先数，优先数越小优先级越高：

   作业名	到达时间	估计运行时间	优先数
   J1	10 : 10	20分钟	5
   J2	10 : 20	30分钟	3
   J3	10 : 30	25分钟	4
   J4	10 : 50	20分钟	6

列出所有作业进入内存时间及结束时间， 计算平均周转时间。

分析：

• 作业调度是负责把作业调入内存

• 进程调度负责分配处理器给作业让作业运行

• 一次内存里最多进入两个，但在运行中的只能一个作业

作业调度算法

• 先来先服务调度算法（First-come First-served，FCFS）

• 短作业优先调度算法（Short Job First，SJF）

• 优先级调度算法（Priority-scheduling Algorithm，PSA）

• 高响应比优先调度算法

  • [优先权R_p=frac{等待时间+要求服务时间}{要求服务时间}=frac{响应时间}{要求服务时间} ]

• 周转时间=结束时间-进入时间

• 平均周转时间可以表示为：

  [T=frac{1}{n}sum_{i=1}^nT_i=frac{总周转时间}{作业数} ]

• 为了更好地描述调度的性能，往往采用带权周转时间，即周转时间Ti和运行时间Ts的比值，平均带权周转时间可以表示为：

  [ W=frac{1}{n}sum_{i=1}^nfrac{T_i}{T_s} ]

第四章存储器管理

分页存储管理

求页大小和页表

求起始地址（16/10）

如果是16进制表示则：4KB=4*1024B=2+10=12位，作为页内偏移地址

主存分为16块，故内存物理地址高4位为主存块号。

第0页被装入主存第2块，在内存中起始地址：0010 0000 0000 0000 B

转换为16进制=>2 0 0 0 H

求逻辑地址转内存地址

分段存储管理

第五章虚拟存储器

页面置换算法

缺页率/缺页中断率

• 假设进程逻辑空间为n页，系统分配内存物理块数位m，若运行过程中，访问页面成功(该页面在内存中)的次数S，访问失败次数为F，则总访问次数A=S+F
  [缺页率f=frac{F}{A}=frac{F}{F+S}=frac{访问成功次数}{总访问次数} ]

先进先出置换算法FIFO

最近最久未使用置换算法LRU

• 赋予每个页面一个访问字段，用于记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间t，每次需要淘汰页面时，选择t最大的

主存块数3，所以总共可以放入三页

若改为主存字数和页大小，如下面

在一个采用分页式虚拟存储管理的系统中，有一用户作业，它依次要访问的字地址序列是115，228，120，88，446，102，321，432，260，167。若分配给作业可使用的主存空间共300个字，作业页面大小为100个字

分析：作业页面大小为100个字，所以地址88对应的页号为0，。。。

依次要访问的字地址序列可化为页号序列：1，2，1，0，4，1，3，4，2，1

主存300字，300/100=3.所以共三页

第七章文件管理

插入记录

文件 F 由 200 条记录组成，记录从 1 开始编号，用户打开文件后，欲将内存中的一条记录插入文件 F 中，作为其第 30 条记录，请回答下列问题，并说明理由。
（1）若文件系统为顺序分配方式，每个存储块存放一条记录，文件 F 的存储区域前后均有足够空闲的存储空间，则要完成上述操作最少要访问多少存储块？ F 的文件控制区内容会有哪些改变？
（2）若文件系统为链接分配方式，每个存储块存放的一条记录和一个链接指针，则要完成上述操作最少要访问多少次存储块？若每个存储块大小为 1KB，其中 4 个字节存放指针，则该系统支撑文件的最大长度是多少？

1. 顺序分配方式

   1. 因为要最少访问，所以选择向前移动文件的前 29 条记录，向前移动文件的前29 条记录，每条记录需先读一次，然后写到其前一块磁盘块需 29×2=58 次。
   2. 然后需要将新记录写到腾出的那个磁盘块中， 作为该文件的第 30 条记录。故总共需要 58+1=59 次。

   由于文件的起始位置前移了一个磁盘块，同时文件也增加了一条记录，因此F 的文件控制块中的文件的起始位置和文件的大小会发生改变。

2. 链接分配方式

   1. 这就需要先找到第29 条文件记录的磁盘块，然后获得第 30 条文件记录的磁盘块地址 （需读磁盘 29 次）。
   2. 再为该记录分配一个空闲磁盘块， 将该记录以及第 30 条文件记录的磁盘块地址写入其中，再将该块写入磁盘（需写磁盘 1 次）。
   3. 最后还需要修改第 29 块的链接指针，指向新的插入块，并将第 29 块写回磁盘（需写磁盘 1 次）。
   4. 故共需要 29+1+1=31 次。
   5. 由于每个磁盘块大小为 1KB，其中 4 个字节存放链接指针， 因此用于存放文件的空间为（ 1KB-4B）。 又由于4字节指针的地址空间为2^32(32位，则共有2^32个物理块)。 因此该文件系统支持的文件最大长度是
      （1024-4） B×2^32=4080GB

多级索引组织方式

字节偏移量转换为物理地址

解题思路

文件索引磁盘地址表=直接块号+一级索引+二级索引+三级索引

若磁盘块大小512字节，每个磁盘地址占2字节，因此一个一级索引可容纳256个磁盘地址。同样地，一个二级索引表可容纳256个一级索引表地址，一个三级索引表可容纳256个二级索引表地址

1. 逻辑块号=字节偏移量/1024
2. 块内偏移量=字节偏移量%1024
3. 判断在哪个块
   1. 直接块，逻辑块号<直接块号数量
   2. 一次间接索引块,一级索引块号+直接块号数量>逻辑块号>直接块号数量
   3. 2次间接索引块,一级索引块号*一级索引块号+(一级索引块号+直接块号数量)>逻辑块号>一级索引块号+直接块号数量
4. 若二级间接寻块，则需用（逻辑块号-直接块号数量-一级索引块号）/一级索引块号=第几块一级索引块号

一.UNIX系统中，假定盘块大小为1KB，每个盘块号占4个字节，文件索引结点中的磁盘地址明细表如图6-11所示，如何将下列文件的字节偏移量转换为物理地址(盘块号和块内偏移)？

（1）9000；（2）14000；（3）350000；（4）680000

（1）

解：

(1)

1. 字节偏移量为9000
2. 逻辑块号为：9000/1024=8
3. 块内偏移量：9000%1024=808
4. 因逻辑块号小于10，因此该块为直接块。由图6-12可知，其物理块号为367，该块的第808字节即为文件的第9000字节。

(2)

1. 字节偏移量为14000
2. 逻辑块号为：14000/1024=13
3. 块内偏移量：14000%1024=688
4. 因逻辑块号10<13<266，因此该块为一次间接块。
5. 由图6-12可知，一次间接索引块号为428，由于直接索引有10个块号，13-10=3。读出428#块，查得其中第3个索引项值为952。即是逻辑块号13对应的物理块号为952，物理块952中的第688字节即为文件的第14000字节。

(3)

1. 字节偏移量为350000
2. 逻辑块号为：350000/1024=341
3. 块内偏移量：350000%1024=816
4. 因逻辑块号266<341<65802，因此该块为二次间接块。
5. 由图6-12可知，二次间接索引块号为9156。由于一个一次间接块中可容纳256个块号，直接索引有10个块号，341-(10+256)=75；75/256=0。
6. 读出9156#盘块，查得其中的第0个索引项值为331。读331#盘块，查得其中第75个索引项的值为3333。.因此，字节偏移量350000对应的盘块号为3333，3333#物理块中的第816字节即为文件的第350000字节。

(4)

1. 字节偏移量为680000
2. 逻辑块号为：680000/1024=664
3. 块内偏移量：680000%1024=64
4. 因逻辑块号266<664<65802，因此该块为二次间接块。
5. 由图6-12可知，二次间接块号位9156。由于一个一次间接块中可容纳256个块号，直接索引有10个块号，664-(10+256)=398；398/256=1；398%256=142。读出9156#盘块，查得其中的第1个索引项值为452。.读452#盘块，查得其中第142个索引项的值为5300。.因此，字节偏移量680000对应的盘块号为5300，5300#物理块中的第64字节即为文件的第680000字节。

查询文件

某文件系统的目录结构如图6-2所示，已知每个目录项占256B，磁盘的一块为512B。设当前目录为根目录。

（1）查询文件Wang的路径是什么？

（2）系统需要读取几个文件后才能查到Wang？

（3）计算系统找到Wang，至少读了几个盘块。

（4）给出一种加速文件查找速度的方案。

答：

(1) 查询文件Wang的路径是 /D/DC/DDC/Wang

(2) 系统需要读取D、DC、DDC等3个目录文件才能查到Wang

(3) 因1个盘块中可存储2个目录项，读取根目录的第2个盘块时才能找到文件D的目录项；读取文件D的第2个盘块时才能找到DC的FCB；读取文件DC的第2个盘块时才找到文件DDC的FCB；读取DDC的第1个盘块就能找到Wang。因此，系统找到Wang，至少读了7个盘块。

(4) 可以采用类似UNIX的方法，缩短目录项，例如，目录项中仅包含文件名(12个字节)和索引节点号(4个字节)，目录项长度为16字节，这样每个盘块可存放32个目录项。这样只需读4个盘块就可找到Wang。