操作系統期末復習題

僅適用於廣工學生，其實同類型題型多找些題目做，直到完全明白如何解題基本考試就沒啥問題了

目錄

• 第二章進程
  • 信號量
• 第三章處理機調度和死鎖
  • 進程調度
    • 輪換算法
    • 短作業優先
  • 作業調度算法
• 第四章存儲器管理
  • 分頁存儲管理
    • 求頁大小和頁表
    • 求起始地址（16/10）
    • 求邏輯地址轉內存地址
  • 分段存儲管理
• 第五章虛擬存儲器
  • 頁面置換算法
    • 缺頁率/缺頁中斷率
• 第七章文件管理
  • 插入記錄
  • 多級索引組織方式
    • 字節偏移量轉換為物理地址
  • 查詢文件

B —字節，1字節8位

1MB=1024KB=1024B*1024=1048576B；

　　8bit=1Byte；

　　1024KB=1MB；

　　1024MB=1GB；

　　1024GB=1TB；

第二章進程

信號量

步驟

1. 先判斷幾個進程
2. 判斷進程間的先后要求關系，或者互斥關系

注意

1. 信號量的變量定義必須寫成 semaphore s;這樣的形式
2. 信號量的賦值取決於資源的數量
3. 程序的parbegin與parend
4. 進程要么中括號，要么begin，end
5. 代碼里必須有P V操作，也就是P（s）這樣的
6. 每個信號量必須注釋！

第三章處理機調度和死鎖

進程調度

輪換算法

將運行的時間平均分給正在運行的所有進程

短作業優先

1. 有一個具有兩道作業的批處理系統（最多可有兩道作業同時裝入內存執行），作業調度采用計算時間短的作業優先調度算法，進程調度采用以優先數為基礎的搶占式調度算法，今有如下作業序列，作業優先數即為進程優先數，優先數越小優先級越高：

   作業名	到達時間	估計運行時間	優先數
   J1	10 : 10	20分鍾	5
   J2	10 : 20	30分鍾	3
   J3	10 : 30	25分鍾	4
   J4	10 : 50	20分鍾	6

列出所有作業進入內存時間及結束時間， 計算平均周轉時間。

分析：

• 作業調度是負責把作業調入內存

• 進程調度負責分配處理器給作業讓作業運行

• 一次內存里最多進入兩個，但在運行中的只能一個作業

作業調度算法

• 先來先服務調度算法（First-come First-served，FCFS）

• 短作業優先調度算法（Short Job First，SJF）

• 優先級調度算法（Priority-scheduling Algorithm，PSA）

• 高響應比優先調度算法

  • \[優先權R_p=\frac{等待時間+要求服務時間}{要求服務時間}=\frac{響應時間}{要求服務時間} \]

• 周轉時間=結束時間-進入時間

• 平均周轉時間可以表示為：

  \[T=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^nT_i=\frac{總周轉時間}{作業數} \]

• 為了更好地描述調度的性能，往往采用帶權周轉時間，即周轉時間Ti和運行時間Ts的比值，平均帶權周轉時間可以表示為：

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

第四章存儲器管理

分頁存儲管理

求頁大小和頁表

求起始地址（16/10）

如果是16進制表示則：4KB=4*1024B=2+10=12位，作為頁內偏移地址

主存分為16塊，故內存物理地址高4位為主存塊號。

第0頁被裝入主存第2塊，在內存中起始地址：0010 0000 0000 0000 B

轉換為16進制=>2 0 0 0 H

求邏輯地址轉內存地址

分段存儲管理

第五章虛擬存儲器

頁面置換算法

缺頁率/缺頁中斷率

• 假設進程邏輯空間為n頁，系統分配內存物理塊數位m，若運行過程中，訪問頁面成功(該頁面在內存中)的次數S，訪問失敗次數為F，則總訪問次數A=S+F
  \[缺頁率f=\frac{F}{A}=\frac{F}{F+S}=\frac{訪問成功次數}{總訪問次數} \]

先進先出置換算法FIFO

最近最久未使用置換算法LRU

• 賦予每個頁面一個訪問字段，用於記錄一個頁面自上次被訪問以來所經歷的時間t，每次需要淘汰頁面時，選擇t最大的

主存塊數3，所以總共可以放入三頁

若改為主存字數和頁大小，如下面

在一個采用分頁式虛擬存儲管理的系統中，有一用戶作業，它依次要訪問的字地址序列是115，228，120，88，446，102，321，432，260，167。若分配給作業可使用的主存空間共300個字，作業頁面大小為100個字

分析：作業頁面大小為100個字，所以地址88對應的頁號為0，。。。

依次要訪問的字地址序列可化為頁號序列：1，2，1，0，4，1，3，4，2，1

主存300字，300/100=3.所以共三頁

第七章文件管理

插入記錄

文件 F 由 200 條記錄組成，記錄從 1 開始編號，用戶打開文件后，欲將內存中的一條記錄插入文件 F 中，作為其第 30 條記錄，請回答下列問題，並說明理由。
（1）若文件系統為順序分配方式，每個存儲塊存放一條記錄，文件 F 的存儲區域前后均有足夠空閑的存儲空間，則要完成上述操作最少要訪問多少存儲塊？ F 的文件控制區內容會有哪些改變？
（2）若文件系統為鏈接分配方式，每個存儲塊存放的一條記錄和一個鏈接指針，則要完成上述操作最少要訪問多少次存儲塊？若每個存儲塊大小為 1KB，其中 4 個字節存放指針，則該系統支撐文件的最大長度是多少？

1. 順序分配方式

   1. 因為要最少訪問，所以選擇向前移動文件的前 29 條記錄，向前移動文件的前29 條記錄，每條記錄需先讀一次，然后寫到其前一塊磁盤塊需 29×2=58 次。
   2. 然后需要將新記錄寫到騰出的那個磁盤塊中， 作為該文件的第 30 條記錄。故總共需要 58+1=59 次。

   由於文件的起始位置前移了一個磁盤塊，同時文件也增加了一條記錄，因此F 的文件控制塊中的文件的起始位置和文件的大小會發生改變。

2. 鏈接分配方式

   1. 這就需要先找到第29 條文件記錄的磁盤塊，然后獲得第 30 條文件記錄的磁盤塊地址 （需讀磁盤 29 次）。
   2. 再為該記錄分配一個空閑磁盤塊， 將該記錄以及第 30 條文件記錄的磁盤塊地址寫入其中，再將該塊寫入磁盤（需寫磁盤 1 次）。
   3. 最后還需要修改第 29 塊的鏈接指針，指向新的插入塊，並將第 29 塊寫回磁盤（需寫磁盤 1 次）。
   4. 故共需要 29+1+1=31 次。
   5. 由於每個磁盤塊大小為 1KB，其中 4 個字節存放鏈接指針， 因此用於存放文件的空間為（ 1KB-4B）。 又由於4字節指針的地址空間為2^32(32位，則共有2^32個物理塊)。 因此該文件系統支持的文件最大長度是
      （1024-4） B×2^32=4080GB

多級索引組織方式

字節偏移量轉換為物理地址

解題思路

文件索引磁盤地址表=直接塊號+一級索引+二級索引+三級索引

若磁盤塊大小512字節，每個磁盤地址占2字節，因此一個一級索引可容納256個磁盤地址。同樣地，一個二級索引表可容納256個一級索引表地址，一個三級索引表可容納256個二級索引表地址

1. 邏輯塊號=字節偏移量/1024
2. 塊內偏移量=字節偏移量%1024
3. 判斷在哪個塊
   1. 直接塊，邏輯塊號<直接塊號數量
   2. 一次間接索引塊,一級索引塊號+直接塊號數量>邏輯塊號>直接塊號數量
   3. 2次間接索引塊,一級索引塊號*一級索引塊號+(一級索引塊號+直接塊號數量)>邏輯塊號>一級索引塊號+直接塊號數量
4. 若二級間接尋塊，則需用（邏輯塊號-直接塊號數量-一級索引塊號）/一級索引塊號=第幾塊一級索引塊號

一.UNIX系統中，假定盤塊大小為1KB，每個盤塊號占4個字節，文件索引結點中的磁盤地址明細表如圖6-11所示，如何將下列文件的字節偏移量轉換為物理地址(盤塊號和塊內偏移)？

（1）9000；（2）14000；（3）350000；（4）680000

（1）

解：

(1)

1. 字節偏移量為9000
2. 邏輯塊號為：9000/1024=8
3. 塊內偏移量：9000%1024=808
4. 因邏輯塊號小於10，因此該塊為直接塊。由圖6-12可知，其物理塊號為367，該塊的第808字節即為文件的第9000字節。

(2)

1. 字節偏移量為14000
2. 邏輯塊號為：14000/1024=13
3. 塊內偏移量：14000%1024=688
4. 因邏輯塊號10<13<266，因此該塊為一次間接塊。
5. 由圖6-12可知，一次間接索引塊號為428，由於直接索引有10個塊號，13-10=3。讀出428#塊，查得其中第3個索引項值為952。即是邏輯塊號13對應的物理塊號為952，物理塊952中的第688字節即為文件的第14000字節。

(3)

1. 字節偏移量為350000
2. 邏輯塊號為：350000/1024=341
3. 塊內偏移量：350000%1024=816
4. 因邏輯塊號266<341<65802，因此該塊為二次間接塊。
5. 由圖6-12可知，二次間接索引塊號為9156。由於一個一次間接塊中可容納256個塊號，直接索引有10個塊號，341-(10+256)=75；75/256=0。
6. 讀出9156#盤塊，查得其中的第0個索引項值為331。讀331#盤塊，查得其中第75個索引項的值為3333。.因此，字節偏移量350000對應的盤塊號為3333，3333#物理塊中的第816字節即為文件的第350000字節。

(4)

1. 字節偏移量為680000
2. 邏輯塊號為：680000/1024=664
3. 塊內偏移量：680000%1024=64
4. 因邏輯塊號266<664<65802，因此該塊為二次間接塊。
5. 由圖6-12可知，二次間接塊號位9156。由於一個一次間接塊中可容納256個塊號，直接索引有10個塊號，664-(10+256)=398；398/256=1；398%256=142。讀出9156#盤塊，查得其中的第1個索引項值為452。.讀452#盤塊，查得其中第142個索引項的值為5300。.因此，字節偏移量680000對應的盤塊號為5300，5300#物理塊中的第64字節即為文件的第680000字節。

查詢文件

某文件系統的目錄結構如圖6-2所示，已知每個目錄項占256B，磁盤的一塊為512B。設當前目錄為根目錄。

（1）查詢文件Wang的路徑是什么？

（2）系統需要讀取幾個文件后才能查到Wang？

（3）計算系統找到Wang，至少讀了幾個盤塊。

（4）給出一種加速文件查找速度的方案。

答：

(1) 查詢文件Wang的路徑是 /D/DC/DDC/Wang

(2) 系統需要讀取D、DC、DDC等3個目錄文件才能查到Wang

(3) 因1個盤塊中可存儲2個目錄項，讀取根目錄的第2個盤塊時才能找到文件D的目錄項；讀取文件D的第2個盤塊時才能找到DC的FCB；讀取文件DC的第2個盤塊時才找到文件DDC的FCB；讀取DDC的第1個盤塊就能找到Wang。因此，系統找到Wang，至少讀了7個盤塊。

(4) 可以采用類似UNIX的方法，縮短目錄項，例如，目錄項中僅包含文件名(12個字節)和索引節點號(4個字節)，目錄項長度為16字節，這樣每個盤塊可存放32個目錄項。這樣只需讀4個盤塊就可找到Wang。