吉林大学网络教育学院
2024-2024学年第二学期期末考试《操作系统》大作业
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作业要求：大作业要求学生手写完成，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。
一 论述题 (共5题 ，总分值50分 )
1. 如果磁盘扇区的大小固定为512B，每个磁道有80个扇区，一共有4个可用的盘面。假设磁盘旋转速度是360rpm。处理机使用中断驱动方式从磁盘读取数据，每字节产生一次中断。如果处理中断需要2.5ms，试回答如下问题：
（1）处理机花费在处理I/O上的时间占整个磁盘访问时间的百分比是多少（忽略寻道时间）？
（2）采用DMA方式，每个扇区产生一次中断，处理机花费在处理I/O上的时间占整个磁盘访问时间的百分比又是多少？ （10 分）
答：磁盘旋转一周的时间为：60/5400=1/90s=11.11ms。
查找一个扇区平均需要的时间为1/2周，即(1/90)/2=1/180=5.56ms。访问一个扇区需要的时间为： (1/90)/80=1/7200s=0.139ms
(1) CPU使用中断驱动I/O从磁盘读取一个扇区，每个字节产生一个中断时，处理每个中断需要25ms，CPU花在处理I/O上的时间所占的百分比为： (512×25)/((1/180+1/7200)+(512×25)≈99.95%
(2) 若采用DMA方式，假定一个扇区产生一个中断，处理机处理一个中断的时间不变，CPU花在处理I/O上的时间所占的百分比为： 25/((1/180+1/7200)+25)≈81.43%
2. 假设一个磁盘有200个柱面，编号为0~199，当前存取臂的位置是在143号柱面上，并刚刚完成了125号柱面的服务请求，如果存在下列请求序列：86、147、91、177、94、150、102、175、130，试问：为完成上述请求，采用下列算法时存取的移动顺序是什么？移动总量是多少？ ①先来先服务（FCFS）。 ②最短寻道时间优先（SSTF）。 ③扫描算法（SCAN）。
④循环扫描算法（C-SCAN） （10 分）
答：(1)565即143→86→147→9l→177→94→150→102→175→130 (2)162即143→147→150→130→102→94→91→86→175→177
(3)169即143→147→150→175→177→130→102→94→91→86 (4)386即143→147→150→175→177→199→0→86→91→94→102→130 采用FCFS算法调度时，磁头移动顺序为： 143→86→147→91→177→94→150→102→175→130 磁头移动总量是565（柱面）
采用SSTF算法调度时，磁头移动顺序为： 143→147→150→130→102→94→91→86→175→177 磁头移动总量是162（柱面）
采用SCAN算法调度时，磁头移动顺序为： 143→147→150→175→177→130→102→94→91→86 磁头移动总量是125（柱面）
3. 操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程之间的合作和协调以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作？ （10 分）
答：答：（1）为了从变化的角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实地反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中就不得不引入“进程”的概念；（2）为了防止操作系统及其关键的数据结构，受到用户程序有意或无意的破坏，通常将处理机的执行状态分成核心态和用户态；对系统中的全部进程实行有效地管理，其主要表现是对一个进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。 4. 某段式存储管理系统的段表如图5-33所示
请将逻辑地址[0,137]、[1,9000]、[2,3600]、[3,230]转换成物理地址 （10 分）
5. 设备分配中为什么可能出现死锁？ （10 分）
答：在某些操作系统中，一个进程只能提供一个I/O请求。也就是说，执行进程向系统提出
I/O请求后边立即进入等待状态，直到I/O请求完成后才被唤醒。这样系统对设备的分配比较安全，不会出现死锁。但这种方式对进程来说，因CPU与I/O设备是串行工作的，这使得该进程的推进速度缓慢。为了加快进程执行时的推进速度，是能喜剧执行，当需要是有可能接着发出第二个、第三个I/O请求，精当锁清秋的I/O设备已被另一个进程占用是，进程才进入等待状态。这种一个进程同时可以使用多个I/O设备的方式提高了系统的资源里欧你过来，但也带来了一种危险，即如果两个进程都提出请求使用对方占有的I/O设备时，就会出现死锁。
二 简答题 (共5题 ，总分值50分 )
6. 一般计算机的启动过程？ （10 分） 答：一般计算机的启动过程是： （1）由ROM程序对硬件进行检测。
（2）由ROM中的启动程序将磁盘上的引导块读入内存。 （3）由引导块将OS的内核调入内存。
（4）执行OS内核程序，对OS自身进行初始化。 （5）加载外核处理程序，给出提示，等待用户操作。 7. 何为死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？ （10 分）
答：死锁的原因主要是:(1) 因为系统资源不足。(2) 进程运行推进的顺序不合适。(3) 资源分配不当等。如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。其次，进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁。产生死锁的四个必要条件:(1) 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。(2) 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。(3) 不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。(4) 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立。
8. 什么是原语？它与广义指令有什么区别？ （10 分）
答：原语是由若干条机器指令构成的用以完成特定功能的一段程序，而这段程序在系统态下执行，且在执行期间是不可分割的。它与广义指令的区别主要体现在两个方面：（1）原语的执行是不可分割的，而广义指令所包含的程序段是允许被中断的，不要求具有不可分割性。（2）广义指令的功能可以在用户态下实现，而原语只能在系统态下执行。
9. 将手工操作、单道批处理、多道批处理、多用户分时系统按CPU的有效利用率，由小到大进行排列。 （10 分）
答：手工操作、单道批处理系统、多用户分时系统、多道批处理系统。
（1）手工操作没有操作系统，属于单道程序系统，大量的处理机时间被人工操作所浪费，因此CPU的利用率很低。
（2）单道批处理系统在一定程度上克服了手工操作的缺点，但仍属于单道程序系统，大量的CPU时间浪费在等待I/O操作的完成上。因此它的CPU利用率比手工操作的系统要高，但比多道程序系统要低。 （3）多用户分时系统是多道程序系统，具有交互性。但是程序的分时运行需CPU不断地在多个程序之间进行切换，这种切换需要占用CPU时间。
（4）多道批处理系统是多道程序系统，没有交互性。CPU在执行一道程序时一般切换到其他程序，只有在需要等待某种事件发生时，才切换到另一程序执行。因此，它的CPU切换次数远远低于分时系统，而CPU的有效利用率高于批处理系统。
10. 一般用户最常用的操作系统接口是什么接口？ （10 分）
答：一般用户最常用的操作系统与用户的接口是控制接口。
用户使用这个接口控制、管理和操作计算机系统，利用它控制程序的执行。 控制接口分为脱机接连、命令接口、图形接口、多媒体接口。
吉大20年9月课程考试《操作系统》离线作业考核试题.doc
