操作系统期末复习 | 简答题集

操作系统 | 简答题集

1. Q：操作系统管理的计算机资源除了处理器还包括哪两个主要部分？除了资源管理，操作系统的另一个主要功能是什么？
   A：存储器和输入输出设备；另一个作用是作为用户/计算机接口。
2. Q：单处理器的分时系统中，分配给进程P的时间片用完后，结果调度到的进程仍然是进程P。上述情形可能出现吗？说明理由
   A：有可能，取决于就绪队列和P的优先级。如果P时间片用完，而就绪队列为空，此时它返回就绪态，进入就绪队列，则下一次调度得到的进程仍是P。或者若P的优先级高于队列中其他所有的进程，则调度到的仍是P。
3. Q：在一个单处理器系统中，若有N个用户进程（N>1）且当前CPU为用户态，则处于就绪态的用户进程数最多几个？最少为几个？处于阻塞状态的用户进程最多为几个？
   A：N-1，0，N
4. Q：内存中有三个进程，分别需要独占2,1,8个计算资源来计算，则在计算机系统最多拥有几个计算资源情况下可能导致死锁？
   A：设进程名为ABC，对应218，若C中等待B的一个资源，B等待A的一个资源，A等待C的一个资源，则此时所使用资源数量为：A：1个，B：0个，C：7个，共8个资源
5. Q：什么是强信号量和弱信号量？二值信号量与一般信号量等价吗？
   A：若阻塞在信号量上的进程的释放是按照阻塞顺序排队进行的，则为强信号量，否则就是弱信号量。等价
6. Q：对于希望实现高数据传送率的应用，RAID0的条带尺寸是大些好还是小些好？为什么？
   A：小些好，因为条带尺寸减小，则数据被分成更多更小的数据块分布在磁盘上，这样可以提高数据传输性能，但也会提高数据定位的时间
7. Q：请列举动态分区内存管理中三种常见的放置算法？
   A：首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法
8. Q：使用集群技术的优点有哪些？请列举其中的三个
   A：1. 强扩展能力2. 实现方式容易3. 高可用性
9. Q：某虚拟存储系统中的用户空间共有32个页面，每页1KB，物理内存容量为16KB。假定某时刻系统为用户进程的第0,1,2,3页分别分配的物理帧号为2,0,1,8.请问：虚拟地址0E6F对应的物理地址是什么？并对结果加以解释。
   A：32是2的5次方，1KB为2的10次方，16KB为2的14次方
   0E6F = 0000 1110 0110 1111
   其中，第一位不取后的前五位为00011，即3，说明是第三页，对应物理帧号8，将其转换为（14-10）= 4 位，即1000 。后10位为10 0110 1111。用物理帧号前缀数据内容即可得到物理地址：10 0010 0110 1111
10. Q：考虑到一个并发程序并发执行两个线程p和q，分别定义为void p(void){A;B;C;D;E;}和void q(void){F;G;H;I;}，其中，A,B,C,D,E,F,G,H,I是任意的原子语句，且因为同步的需要，要求I必须要在D之后完成。请计算这两个线程所有可能的正确交替执行的顺序有多少种？并给出计算过程。
    A：题目即求不改变想对顺序情况下，{F;G;H;D}插入{A;B;C}的组合个数。三个一起插入：4种（C41），两个+一个一起插入：6*2（C42，有两种，AB，C和A，BC），三个分别插入：4种（C43）一共：20种
11. Q：一台计算机的三个主要组成部分是什么？
    A：处理器、存储器、输入输出设备
12. Q：操作系统的两个主要目标是（1）使计算机易于使用（2）更有效地使用计算机资源。 问：“多道程序编程”、“缓存机制”和“图形化界面”这三个概念分别体现以上哪一个目标？
    A：“多道程序编程”、“缓存机制”：更有效使用计算机资源
    “图形化界面”：使计算机易于使用
13. Q：从操作系统角度看，系统调用在运行状态上与普通函数有何区别？执行C语言中的库函数printf是否会发生系统调用？
    A：系统调用会发生内核与用户状态堆栈之间的切换，而普通函数不会。
    使用printf由于要显示数据，这就要调用内核中的指令，所以会发生系统调用
14. Q：饥饿是死锁的充分条件吗？是死锁的必要条件吗？死锁的进程一定处于阻塞状态吗？
    A：死锁进程处于等待状态，忙式等待的进程并非处于等待状态, 但却可能被饿死;
    死锁进程等待永远不会释放的资源, 饿死进程等待可能被释放,但却不会分给自己的资源,其等待时间没有上界;
    死锁一定发生了循环等待,饿死不然;
    死锁至少涉及两个进程, 饿死进程可能只有一个.
    所以，饥饿不是死锁的充分条件，而死锁一定会饥饿，是其必要条件，死锁的进程一定处于阻塞状态。
15. Q：互斥中主要的等待方式有哪两种？在坐满的餐馆门口区号等待类似于哪一种？
    A：互斥锁机制和条件变量机制。这类似条件变量机制
16. Q：若有三个进程，分别需要2,1,6台磁带机，则计算机系统至少需要几台磁带机才没有死锁的危险。
    A：分别由1、0、5台磁带机且都在等待另一个进程腾出磁带机时发生死锁。此时有6台磁带机，所以最少需要7台磁带机没有风险。
17. Q：TLB和Cache的作用有什么区别？它们可能存储相同的内容吗？
    A：TLB用于虚拟缓存技术，是为了加快辅存向主存的地址映射速度
    Cache是用于解决CPU与主存速度不一致问题
    它们的写入单位不同，刨去数据块前面的块号、Tag以及TLB前的序号，Cache中的块有可能存储与TLB中相同的数据
18. Q：如果线程之间的切换导致了进程之间的切换，这样的线程有可能是纯用户级的吗？可能是内核级的吗？为什么
    A：不可能是纯用户级的，纯用户级线程切换一定在同一进程内。必定是内核级的线程，此时调度程序恰好在切换分属两个不同进程的线程。
19. Q：一个DMA模块以12000比特/秒的速率，将字符从外部设备传送至内存。处理机每秒可以执行一百万条指令，读取一条单字节指令需要1个内存周期。那么由于DMA活动，处理机速率减值至多少？
    A：忽略读写操作，若处理器只获取指令。则由题可知处理器访问内存频率是一微秒一次。DMA模块中，一个字符8位，12000/8 = 1500字符/秒。1/1500 秒一个字符，667微妙一个字符，减慢了（1/677 ）*100% = 0.14%
20. Q：操作系统的两个主要功能是什么？
    A：1. 作为计算机/用户的接口2. 作为资源管理器
21. Q：若一个进程的虚地址v和实地址r之间满足关系r = v+n*z，其中，z为页面大小，n为自然数，请给出该进程的物理帧号f与页面号p之间的关系
    A：由地址除以页面大小等于页号 , f= p+n
22. Q：磁盘请求以10,151,38,54,79,182,67,88,120柱面的次序依次到达此盘驱动器，假定磁头起始位置在柱面50，并在朝着柱号减小方向移动，分别给出最短寻道法（SSTF）和SCAN算法访问柱面的序列和平均寻道长度。
    A：SSTF：54，67，79，88，120,151，182，38，10
    长度：4，13， 12，9，32，31，31，144，28 平均：33.8
    SCAN：38，10，54，67 , 79 , 88 , 120 , 151 , 180
    长度：12，28，44，13,12，9,32，,31,29 平均：23.3
23. Q：如果一个进程集合里，所有的进程都处于阻塞状态，是否发生死锁？如果发生死锁，所有的进程是否都处于阻塞状态，为什么？
    A：第一问：如果这些进程只能由集合内的其他进程唤醒，则是，已经发生死锁
    第二问：不一定，集合内一部分的进程之间也可能发生死锁。
24. Q：在一个UNIX操作系统的文件系统中，节点i有10个直接地址域和3个间接地址域：一个逻辑块的容量是4K字节，一个块地址32位，问：如果文件长度为2M字节且文件中不存在空洞，则需要用到几个间接地址域？如果磁盘容量足够大，这个文件系统能否装下一个1T字节大小的文件，为什么？
    A：间接地址域：因为一个块地址32位，即占4个字节，故每块可以放4K/4 = 1024个地址
    4KB = 2^12B，2MB = 2^21B，相除，得最后逻辑块号：512，10<512<10+1024*1，所以需要用到一个间接地址域
25. Q：在Lamport的分布式互斥算法中，这个如果消息（Request，T1，j）和（Request，T2，i）的时间戳满足条件T1 A：进程i在收到进程j的请求消息(request, j, t)时，（条件1）先判断自己是否发送过更早的请求消息，（条件2）并且未收到进程j针对此请求消息的回复消息。如果二者之中任一个未被满足，则对进程i的请求消息发送回复，否则将其加入到deferQueue。
    所以，本题中，P1发送过更早的请求消息，如果P1尚未收到P2关于此消息的回复，则P1不会像P2发送Reply消息