2010年硕士研究生入学考试计算机专业基础综合试题（操作系统部分）

2010年硕士研究生入学考试计算机专业基础综合试题（操作系统部分）

一、单项选择题（1～40题，每题2分共80分。在每个小题给出的4个选项中选择正确答案）

（23）下列选项中，操作系统提供给应用程序的接口是__。

A.系统调用

B.中断

C.库函数

D.原语

【分析】考查操作系统的接口。

系统调用是能完成特定功能的子程序，当应用程序要求操作系统提供某种服务时，就调用具有相应功能的系统调用。库函数则是高级语言中提供的与系统调用对应的函数（也有些库函数与系统调用无关），目的是隐藏访管指令的细节，使系统调用更为方便抽象。库函数属于用户程序而非系统调用。

【答案】A

（24）下列选项中，导致创建新进程的操作是__。

Ⅰ.用户登录成功　Ⅱ.设备分配　Ⅲ.启动程序执行

A.仅Ⅰ和Ⅱ

B.仅Ⅱ和Ⅲ

C.仅Ⅰ和Ⅲ

D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

【分析】考查引起创建进程的事件。引起进程创建的事件有：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求等。对于本题的选项：

Ⅰ.用户登录成功：在分时系统中，用户登录成功，系统将为终端建立一个进程。

Ⅱ.设备分配：是通过在系统中设置相应的数据结构实现的，不需要创建进程。

Ⅲ.启动程序执行：是典型的引起进程创建的事件。

【答案】C

（25）设与某资源相关联的信号量初值为3，当前值为1，若M表示该资源的可用个数，N表示等待该资源的进程数，则M、N分别是__。

A.0、1

B.1、0

C.1、2

D.2、0

【分析】考查信号量机制的概念。

信号量表示当前的可用相关资源数。当信号量K＞0时，表示还有K个相关资源可用；而当信号量K＜0时，表示有K个进程在等待该资源。所以该资源可用数是1，等待该资源的进程数是0。

【答案】B

（26）下列选项中，降低进程优先级的合理时机是__。

A.进程的时间片用完

B.进程刚完成I/O，进入就绪队列

C.进程长期处于就绪队列中

D.进程从就绪状态转为运行状态

【分析】考查进程调度。

A中进程时间片用完，从执行态进入就绪态应降低优先级，以让其他就绪进程被调度进入执行状态。B中进程刚完成I/O，进入就绪队列后应该等待被处理机调度，故应提高优先级；C中有类似的情况；D中不应该在此时降低，应该在时间片用完后降低。

【答案】A

（27）进行P0和P1的共享变量定义及其初值为__。

boolean flag[2];

int turn=0;

flag[0]=false;flag[1]=false;

若进行P0和P1访问临界资源的类C代码实现如下：

void p0()//进程p0

{while(TRUE)

{flag[0]=TRUE;turn=1;

While(flag[1]＆＆(turn==1))

临界区;

flag[0]=FALSE;

}

void p1()//进程p1

{while(TRUE)

{flag[0]=TRUE;turn=0;

While(flag[0]＆＆(turn==0));

临界区;

flag[1]=FALSE;

}

则并发执行进程P0和P1时产生的情况是__。

A.不能保证进程互斥进入临界区，会出现“饥饿”现象

B.不能保证进程互斥进入临界区，不会出现“饥饿”现象

C.能保证进程互斥进入临界区，会出现“饥饿”现象

D.能保证进程互斥进入临界区，不会出现“饥饿”现象

【分析】考查进程间通信与Peterson算法。

此算法实现互斥的主要思想在于设置了一个turn变量，用于进程间的互相“礼让”。

一般情况下，如果进程P0试图访问临界资源，设置flag[0]=true，表示希望访问。此时如果进程P1还未试图访问临界资源，则flag[1]在进程上一次访问完临界资源退出临界区后已设置为false。所以进程P0在执行循环判断条件时，第一个条件不满足，进程P0可以正常进入临界区，且满足互斥条件。需要考虑的是两个进程同时试图访问临界资源的情况。注意turn变量的含义：进程在试图访问时，首先设置自己的flag变量为true，表示希望访问；但又设置turn变量为对方的进程编号，表示“礼让”，因为在循环判断条件中turn变量不是自己的编号时就循环等待。这时两个进程就会互相“礼让”，但是这不会造成饥饿，因为turn变量会有一个最终值，所以必定有进程可以结束循环进入临界区。实际情况是，先做出“礼让”的进程先进入临界区，后做出“礼让”的进程则需要循环等待。

【答案】D

（28）某个基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55Mb（初始为空），采用最佳适配（Best Fit）算法，分配和释放的顺序为：分配15Mb、分配30Mb、释放15Mb、分配8Mb、分配6Mb，此时主存中最大空闲分区的大小是__。

A.7Mb

B.9Mb

C.10Mb

D.15Mb

【分析】考查动态分区分配。

需对动态分区分配的4种算法加以理解。最佳适配算法是指：每次为作业分配内存空间时，总是找到能满足空间大小需要的最小的空闲分区给作业。可以产生最小的内存空闲分区。图B-1显示了这个过程的主存空间的变化：

2010年硕士研究生入学考试计算机专业基础综合试题（操作系统部分） - 图1

图　B-1　最佳适配算法分配示意图

图中，灰色部分为分配出去的空间，白色部分为空闲区。这样容易发现，此时主存中最大空闲分区的大小为9Mb。

【答案】B

（29）某计算机采用二级页表的分页存储管理方式，按字节编制，页大小为2¹⁰字节，页表项大小为2字节，逻辑地址结构为：

2010年硕士研究生入学考试计算机专业基础综合试题（操作系统部分） - 图2

逻辑地址空间大小为2¹⁶页，则表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含表项的个数至少是__。

A.64

B.128

C.256

D.512

【分析】考查分页存储管理方式。

页大小为2¹⁰字节，页表项大小为2字节，采用二级页表，一页可存放2⁹个页表项，要使表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含的个数最少，则需要2¹⁶/2⁹=128个页面保存页表项，即页目录表中包含的个数最少为128。

【答案】B

（30）设文件索引节点中有7个地址项，其中4个地址为直接地址索引，2个地址项是一级间接地址索引，1个地址项是二级间接地址索引，每个地址项的大小为4字节。若磁盘索引块和磁盘数据块大小均为256字节，则可表示的单个文件最大长度是__。

A.33KB

B.519KB

C.1057KB

D.16513KB

【分析】考查磁盘文件的大小性质。

因为每个磁盘索引块和磁盘数据块大小均为256字节，所以4个直接地址索引指向的数据块大小为4×256字节。2个一级间接索引共包括2×（256÷4）个直接地址索引，即其指向的数据块大小为2×（256÷4）×256字节。1个二级间接地址索引所包含的直接地址索引数为（256÷4）×（256÷4），即其所指向的数据块大小为（256÷4）×（256÷4）×256字节。即7个地址项所指向的数据块总大小为：

4×256+2×（256÷4）×256+（256÷4）×（256÷4）×256=10823字节=1057KB。

【答案】C

（31）设置当前工作目录的主要目的是__。

A.节省外存空间

B.节省内存空间

C.加快文件的检索速度

D.加快文件的读写速度

【分析】考查当前目录的作用。

当前目录又称为工作目录，进程对各个文件的访问都相对于当前目录进行，所以检索速度要快于检索全路径名。

【答案】C

（32）本地用户通过键盘登录系统时，首先获得键盘输入信息的程序是__。

A.命令解释程序

B.中断处理程序

C.系统调用服务程序

D.用户登录程序

【分析】考查中断处理。

键盘是典型的通过中断I/O方式工作的外设，当用户输入信息时，计算机响应中断并通过中断处理程序获得输入信息。

【答案】B

二、综合应用题（41～47小题，共70分）

（45）（7分）假设计算机系统采用CSCAN（循环扫描）磁盘调度策略，使用2KB的内存空间记录16 384个磁盘的空闲状态。

1）请说明在上述条件如何进行磁盘块空闲状态的管理。

2）设某个单面磁盘的旋转速度为6000转/分钟，每个磁道有100个扇区，相邻磁道间的平均移动的时间为1毫秒。若在某时刻，磁头位于100号磁道处，并沿着磁道号增大的方向移动（如图B-2所示），磁道号的请求队列为50、90、30、120，对请求队列中的每个磁道需要读取1个随机分布的扇区，则读完这个扇区共需要多少时间？需要给出计算过程。

2010年硕士研究生入学考试计算机专业基础综合试题（操作系统部分） - 图3

图　B-2　单面磁盘

3）如果将磁盘替换为随机访问的Flash半导体存储器（如U盘、SSD等），是否有比CSCAN更高效的磁盘调度策略？若有，给出磁盘调度策略的名称并说明理由；若无，说明理由。

【分析】1）用位图表示磁盘的空闲状态。每一位表示一个磁盘块的空闲状态，共需要16 384/32=512个字=512×4个字节=2KB，正好可以放在系统提供的内存中。

2）采用CSCAN调度算法，访问磁道的顺序和移动的磁道数如表B-2所示。

2010年硕士研究生入学考试计算机专业基础综合试题（操作系统部分） - 图4

移动的磁道数为20+90+20+40=170，故总的移动磁道时间为170毫秒。

由于转速为6000转/分钟，则平均旋转延迟为5毫秒，总的旋转延迟时间=20毫秒。

由于转速为6000转/分钟，则读取一个磁道上一个扇区的平均读取时间为0.1毫秒，总的读取扇区的时间平均读取时间为0.1毫秒，总的读取扇区所花的总时间为0.4毫秒。

综上，读取上述磁道上所有扇区所花的总时间为190.4毫秒。

3）采用FCFS调度策略更高效。因为Flash半导体存储器的物理结构不需要考虑寻道时间和旋转延迟，可直接按I/O请求的先后顺序服务。

（46）（8分）设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB，按字节编址。某进程最多需要6页数据存储空间，页的大小为1KB，操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框。在时刻260前的该进程访问情况如表B-3所示（访问位即使用位）。

2010年硕士研究生入学考试计算机专业基础综合试题（操作系统部分） - 图5

当该进程执行到时刻260时，要访问逻辑地址为17CAH的数据。请回答下列问题：

1）该逻辑地址对应的页号是多少？

2）若采用先进先出（FIFO）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址？要求给出计算过程。

3）采用时钟（CLOCK）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程（设搜索下一页的指针按顺时针方向移动，且指向当前2号页框，示意图如图B-3所示）。

2010年硕士研究生入学考试计算机专业基础综合试题（操作系统部分） - 图6

图　B-3　CLOCK算法示意图

【分析】1）因17CAH=（0001011111001010），表示页号的位为左边6位，所以页号为000101B=5。

2）根据FIFO算法，需要替换装入时间最早的页，故需要置换装入时间最早的0号页，即将5号页装入7号页框中，所以物理地址为（0001111111001010）换算成十六进制，为1FCAH。

3）根据CLOCK算法，如果当前指针所指页框的使用位为0，则替换该页；否则将使用位清零，并将指针指向下一个页框，继续查找。根据题设和示意图，将从2号页框开始，前4次查找页框号的顺序为2、4、7、9，并将对应页框的使用位清零。在第5次查找中，指针指向2号页框，因2号页框的使用位为0，故淘汰2号页框对应的2号页，把5号页装入2号页框中，并将对应使用位设置为1，所以对应的物理地址为（0000101111001010），换算成十六进制，为0BCAH。