操作系统题目分类总结 | 进程管理 内存管理 文件系统 设备管理

系列文章如下

学习过程中一定要有系统观念（知识框架，每一章开头都会有一个思维导图），知道目前自己在学习的是哪一板块的内容，和前面有什么样的联系

操作系统的很多知识点前后都是联系非常紧密的，去一点一点理解而不是死记硬背会学习的非常愉快的！！！

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1 进程管理题目

1.1 进程并发多情况分析题

**例题1 **

设有两个进程P1和P2，其执行代码分别如下：

进程P1 进程P2

A; C;

B; D;

​ E;

其中，A、B、C、D、E都是原子操作。请给出进程P1和P2并发执行时所有可能的执行轨迹。

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答案1

A C B D E

A C D B E

A C D E B

A B C D E

C A D B E

C A B D E

C D A B E

C D A E B

C D E A B

1.2 进程并发P，V操作分析题

例题1

共享缓冲区问题。三个进程P1、P2、P3互斥使用一个包含N(N>0)个单元的缓冲区。P1每次用produce()生成一个正整数并用put()送入缓冲区某一空单元中；P2每次用getodd()从该缓冲区中取出一个奇数并用countodd()统计奇数个数；P3每次用geteven()从该缓冲区中取出一个偶数并用 counteven()统计偶数个数。试用信号量的P、V操作设计该问题的同步算法，给出所用共享变量（如果需要）和信号量及其初始值，并说明各自的含义。

答案1

题目要求分析

1 访问缓冲区之间三个进程要互斥

2 生成数字放入之前要保证，有空余的单元格

3 取偶数时要保证有偶数，取奇数时要保证有奇数

1.remainder=N// 缓冲区剩余的单元格  
2.  
3.mutex=1 //缓冲区互斥访问  
4.odd_number=0//缓存区内奇数个数  
5.even_number=0//缓存区内偶数个数  
6.//生成进程  
7.void P1(void){  
8.    P(remainder) //检测是否有剩余的单元格  
9.    P(mutex);  
10.    num=produce();//生成一个数  
11.    if(num为偶数):  
12.        even_number++;  
13.    else  
14.        odd_number++;  
15.    put();//送入缓存区  
16.    V(mutex);  
17.}  
18.  
19.void P2(void){  
20.    P(odd_number)  //检测是否有偶数  
21.    P(mutex);  
22.    getodd();  
23.    odd_number=countodd();  
24.    V(mutex);  
25.    V(remainder) //剩余单元格加一  
26.}  
27.  
28.void P3(void){  
29.    P(even_number)   //检测是否有奇数  
30.    P(mutex);  
31.    geteven();  
32.    even_number=counteven();  
33.    V(mutex);  
34.    V(remainder) //剩余单元格加一  
35.}  

1.3 进程调度分析题

例题1

设有5个进程A、B、C、D、E（没有I/O），就绪时刻和运行时间如下：

进程 就绪时刻 运行时间

A 0 3

B 2 6

C 4 4

D 6 5

E 8 2

分别采用下列调度算法，给出调度顺序，计算平均周转时间和平均带权周转时间（忽略进程切换开销）。

1）先来先服务

2）时间片轮转（时间片大小=1）

3）时间片轮转（时间片大小=4）

4）短进程优先

说明：若进程P1执行时间片到的时刻与进程P2的就绪时刻相等，则认为进程P2先处于就绪状态。

答案1

（1）先来先服务顺序为 ABCDE

周转时间和=3+7+9+12+12=43

平均周转时间=43/5=8.6

平均带权周转时间=（3/3+7/6+9/4+12/5+12/2）/5=2.56

（2）顺序为 AABA BCBD CBED CBED CBDD

周转时间和=4+16+13+14+7=54

平均周转时间=54/5=10.8

带权周转时间=（4/3+16/6+13/4+14/5+7/2）/5=2.71

（3）顺序为 ABCDBED

周转时间和3+15+7+14+11=50

平均周转时间=（3+15+7+14+11）/5=10

平均带权周转时间=（3/3+15/6+7/4+14/5+11/2）/5=2.71

（4）顺序：ABECD

平均周转时间=（3+7+3+11+14）/5=7.6

平均带权周转时间=（3/3+7/6+3/4+11/5+14/2）/5=1.84

1.4 方案设计评价综合题

例题1

你认为应该用哪些指标来评价进程调度算法？请给出你认为最重要的4个指标，并采用你给出的这些指标，对先来先服务、时间片轮转、短进程优先、静态优先级、动态优先级、多级反馈队列等调度算法进行评价。

答案1

最重要的四个指标：CPU利用率、等待时间、周转时间，公平性

先来先服务：对于CPU繁忙性进程CPU利用率比较高，IO繁忙性CPU利用率比较低、平均等待时间波动很大不稳定，周转时间较长。公平性有待提高

时间片轮转：CPU利用率较高，短进程可能有较长的等待时间，时间片轮转对I/O型密集型进程不公平，周转时间通常较长。

短进程优先：CPU的利用率较高，但对于长进程不太友好、具有最优平均周转时间，等待时间较短。

静态优先级：优先级低者永远得不到调度的情况，缺乏公平。CPU利用率取决于优先级，等待时间、周转时间以及响应时间取决于优先级设置，高优先级时间较短。

动态优先级：CPU利用率更加灵活，等待时间、周转时间取决于算法的实现。

多级反馈队列：综合一些优点，公平性较高，CPU利用率较高，等待时间、周转时间取决于优先级设置。

例题2

假定CPU按照程序中规定的顺序执行指令（即指令不会乱序执行），以2个进程的互斥为例，分析Peterson解决方案的正确性。

答案2

当一个进程想进入临界区时，先调用enter_region函数，判断是否能安全进入，不能的话等待，能的话则将标志位设置为True，同时将共享变量turn设置为自己的标识号，表示要进入临界区的进程号，这时候另一个进程就不能进入了，实现了互斥；当该进程从临界区退出后，需调用leave_region函数，将标志位设置为False，这时候就允许另一个进程进入临界区。

2 内存管理题目

2.1 虚拟存储管理——物理地址计算题

题目1

在某个段式存储管理系统中，逻辑地址为16位，其中，段号占4位。进程P的段表如下：

段号 段基址 段长度

0 4100H 500H

1 1000H 60H

2 1200H 100H

3 2200H 390H

4 2090H 120H

求下列逻辑地址所对应的物理地址。要求用十六进制表示，例如：1000H。

1）420H 2）1030H 3）2100H 4）3320H 5）4160H

求上述的物理地址分别为多少？

答案1

物理地址分别为：1） 4520H ；2） 1030H ；3） 地址越界 ；4） 2520H ；5） 地址越界 。

2.2 虚拟存储管理——置换调度算法题

题目1

在请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下：

页号 物理块（页帧）号 有效位

0 101H 1

1 - 0

2 254H 1

页的大小为4KB，一次内存的访问时间是100ns；一次快表（TLB）的访问时间是10ns，忽略访问页表之后的TLB更新时间；处理一次缺页的时间为108ns（包含更新TLB和页表的时间），缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。设系统为进程固定分配了2个物理块，采用LRU置换算法和局部置换策略，TLB初始为空。现依次访问下列虚地址：

1）2356H 2）1680H 3）25A8H

求上述访问对应的物理地址分别为多少？

访问时间多少

答案1

对应的物理地址分别为：1） 254356 H；2） 101680 H；3） 2545A8 H。

根据虚地址得到物理地址所需时间分别为：1） 110 ns；2） 100000120 ns；3） 10 ns。

3 文件系统题目

3.1 目录项分解法读盘次数分析题

题目1

某磁盘文件系统采用多级目录结构，目录当做文件，每个文件有唯一ID，磁盘逻辑块与物理块大小均为4096字节。目录文件存放目录符号项，每个符合目录项占32个字节，包括文件ID和文件名。基本目录项包括文件类型标志（目录文件和普通文件）和文件地址addr等。对于目录文件，addr所指向的一个磁盘块存放文件内容，对于普通文件，addr所指的1个磁盘块按顺序存放文件目录所占用的若干磁盘块地址（每个地址8个字节）。已知文件ID与其基本目录项所在磁盘块地址的对应关系以及根目录的ID

1 每个普通文件最大长度多少字节，每个目录下最多可以包含多少个文件（包含子目录）？

2 设普通文件f.dat存在于目录/user/data下，为了获取f.dat的ID，需要读几个磁盘块？若已知f.dat的ID，读其第42000个字节，需要读几个磁盘块

3 为了支持更大的文件，如何改进文件系统？

答案1

（1）

512*4KB=2048KB

4096/32=128个

（2）

读根目录的基本目录项（第一次），访问根目录地址获得user的ID（第二次）-》

访问user的基本目录项（第三次），访问user目录地址获得data的ID（第四次）-》

访问data的基本目录项（第五次），访问data的目录地址 获得f.dat的ID 共六次

访问f.dat的基本目录项，获得目录地址（第一次）

访问地址，然后直接获得第11块的物理地址（第二次）

然后直接访问11块的物理地址，访问（第三次）共三次

（3）

多级索引文件物理块，如两级！

4 设备管理题目

4.1 磁盘调度算法计算题

例题1

假定磁头在完成了磁道12处的请求后，正在磁道18处为一个磁盘请求服务，寻道时每移动1个磁道需要6ms。若当前请求访问的磁道顺序为：10，22，20，2，40，6，38，分别采用下列调度算法，计算完成这些磁盘请求的总的寻道时间（不包括从磁道12移动到磁道18的寻道时间）。先来先服务调度算法FCFS 2）最短寻道时间优先调度算法SSTF 3）电梯调度算法SCAN 4）循环扫描算法C-SCAN 总的寻道时间分别为多少ms

答案1

864,372，360，408

4.2 磁盘访问时间计算

题目1

假定每个扇区512字节，磁盘传送速度5400RPM，声称寻道时间（最大寻道时间一半）位12ms，数据传输速率4MB/s，磁盘控制开销为1ms，不考虑排队时间，则磁盘响应时间多少？

答案1

18.6ms

$=0+1+12+\frac{0.5}{5400RPM}+\frac{0.5KB}{4MB/s}=18.6$