系统架构师章节真题解析之操作系统

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2.1 操作系统的类型与结构

考点：操作系统的定义

B.系统调用

C.菜单

D.窗口

解析：操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是硬件与用户之间的接口。操作

系统既提供了与用户交互的接口，也提供了与应用程序交互的接口。用户可以通过菜单，命 令，窗口与操作系统进行交互，而应用程序可以通过系统调用(如调用系统 API)来与操作系 统交互。

考点：操作系统分类

1. 【2010 年题 2】采用微内核结构的操作系统提高了系统的灵活性和可扩展性，( )。

A.并增强了系统的可靠性和可移植性，可运行于分布式系统中

B.并增强了系统的可靠性和可移植性，但不适用于分布式系统

C.但降低了系统的可靠性和可移植性，可运行于分布式系统中

D.但降低了系统的可靠性和可移植性，不适用于分布式系统

解析：1 灵活性和可扩展性， 2 增强了系统的可靠性和可移植性， 3 提供了对分布式系统的支持

2.2 操作系统基础原理

考点： 进程管理

1. 【2012 年题 2】试题(1)、(2) 假设系统中有 n 个进程共享 3 台打印机，任一进程在任一时刻最 多只能使用 1 台打印机。若用 PV 操作控制n个进程使用打印机，则相应信号量 S 的取值范围为( );若信号量 S 的值为-3，则系统中有( )个进程等待使用打印机。

(1)A.0，-1，…，-(n-1)

B.3，2，1，0，-1，…，-(n-3)

C.1，0，-1，…，-(n-1)

D.2，1，0，-1，…，-(n-2)

(2)

A.0

B.1

C.2

D.3

解析：根据题意，假设系统中有 n 个进程共享 3 台打印机，意味着每次只允许 3 个进程进入互斥段，那么信号量的初值应为 3。可见，根据排除法只有选项 B 中含有 3。 选项二的正确答案为选项 D。信号量 S 的物理意义为:当 S≥0 时，表示资源的可用数;

当 S<0 时，其绝对值表示等待资源的进程数

B.互斥

C.调度

D.执行

解析：由于资源共享与进程合作，并发执行的任务(进程)之间可能产生相互制约关系，这些制

约关系可分为两类:竞争与协作。 并发进程之间的竞争关系为互斥，并发进程之间的协作关系体现为同步。同步是因合作进程之间协调彼此的工作而控制自己的执行速度，即因相互合作，相互等待而产生的制约关 系。而互斥是进程之间竞争临界资源而禁止两个以上的进程同时进入临界区所发生的制约关 系。题目中一个任务要等待另一个任务发来消息，或建立某个条件后再向前执行，显然体现 的制约关系是任务的同步。

3.【2015 年题 1】某火车票销售系统有 n 个售票点，该系统为每个售票点创建一个进程 Pi(i=1， 2，…，n)。假设 Hi(j=1，2+，…，m)单元存放某日某车次的剩余票数，Temp 为 Pi 进程的临时 工作单元，x 为某用户的订票张数。初始化时系统应将信号量 S 赋值为 ( ) 。Pi 进程的工作流 程如下，若用 P 操作和 V 操作实现进程间的同步与互斥，则图中 a、b 和 c 应分别填入 ( ) 。

解析：第一空正确答案是 1，因为公共数据单元马是一个临界资源，最多允许 1 个终端进程使

时执行 V 操作。(个人理解临界区就是菱形判断条件)。

4.【2018 年题 2】某计算机系统中的进程管理采用三态模型，那么下图所示的 PCB(进程控制块) 的组织方式采用(2)，图中(3)。

(2)

A. 顺序方式

B. 链接方式

C. 索引方式

D. Hash3

(3)

A. 有 1 个运行进程，2 个就绪进程，4 个阻塞进程

B. 有 2 个运行进程，3 个就绪进程，3 个阻塞进程

C. 有 2 个运行进程，3 个就绪进程，4 个阻塞进程

D. 有 3 个运行进程，2 个就绪进程，4 个阻塞进程

解析：第一问:进程控制块 PCB 的组织方式有:线性表方式、索引表方式、链接表方式。

1 线性表方式:不论进程的状态如何，将所有的 PCB 连续地存放在内存的系统 区。这种方式适用于系统中进程数目不多的情况。

2 索引表方式:该方式是线性表方式的改进，系统按照进程的状态分别建立就绪 索引表、阻塞索引表等。

PCB7、PCB8、PCB9，答案 C。

考点：前趋图

1.【2009 年题 2】某计算机系统中有一个 CPU、一台扫描仪和一台打印机。现有三个图像任务， 每个任务有三个程序段:扫描 Si，图像处理 Ci 和打印 Pi(i=1,2,3)。图为三个任务各程序段并发 执行的前趋图，其中，( )可并行执行，( )的直接制约，( )的间接制约。

(1)

A.“C1S2”，“P1C2S3”，“P2C3”

B.“C1S1”，“S2C2P2”，“C3P3”

C.“S1C1P1”，“S2C2P2”，“S3C3P3”

D.“S1S2S3”，“C1C2C3”，“P1P2P3”

(2)

A.S1受到S2和S3、C1受到C2和C3、P1受到P2和P3

B.S2和S3受到S1、C2和C3受到C1、P2和P3受到P1

C.C1和P1受到S1、C2和P2受到S2、C3和P3受到S3

D.C1和S1受到P1、C2和S2受到P2、C3和S3受到P3

(3)

A.S1受到 S2和 S3、C1受到 C2和 C3、P1受到 P2和 P3

B.S2和 S3受到 S1、C2和 C3受到 C1、P2和 P3受到 P1

C.C1和 P1受到 S1、C2和 P2受到 S2、C3和 P3受到 S3

D.C1和 S1受到 P1、C2和 S2受到 P2、C3和 S3受到 P3

2. 前趋图(Precedence Graph) 是一个有向无环图，记为:→={(Pi，Pj )|Pi must complete before Pj may strat}，假设系统中进程 P={P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8}，且进 程的前驱图如下:

那么前驱图可记为:( )。

A.→={(P2，P1)，(P3，P1)，(P4，P1)，(P6，P4)，(P7，P5)，(P7，P6)，(P8，P7)}

B.→={(P1，P2)，(P1，P3)，(P1，P4)，(P2，P5)，(P5，P7)，(P6，P7)，(P7，P8 )}

C.→={(P1，P2)，(P1，P3)，(P1，P4)，(P2，P5)，(P3，P5)，(P4，P6)，(P5，P7)，(P6，P7)，(P7，P8)}

D.→={(P2， P1)，(P3，P1)，(P4，P1)，(P5，P2)，(P5，P2)，(P5，P3)，(P6，P4)，(P7，P5)，(P7，P6)，(P8，P7)}

考点：存储管理

1.虚拟存储器发生页面失效时，需要进行外部地址变换，即实现( )的变换。

A.虚地址到主存地址

B.主存地址到 Cache 地址

C.主存地址到辅存物理地址

D.虚地址到辅存物理地址

解析：虚拟存储器(Virtual Memory):在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分

装入和部分替换功能，能从逻辑上为用户提供一个比物理贮存容量大得多，可寻址的“主存 储器”。虚拟存储区的容量与物理主存大小无关，而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容 量。其页面的置换依据相应的页面置换算法进行，当页面失效时，需要进行数据交换，此时 涉及到逻辑地址(虚地址)到辅存物理地址的变换，所以本题应选 D。

2.某操作系统采用分页存储管理方式，下图给出了进程 A 和进程 B 的页表结构。 如果物理页的大小为 512 字节，那么进程 A 逻辑地址为 1111(十进制)的变量存放在( )号物理 内存页中。假设进程 A 的逻辑页 4 与进程 B 的逻辑页 5 要共享物理页 8，那么应该在进程 A 页 表的逻辑页 4 和进程 B 页表的逻辑页 5 对应的物理页处分别填( )。

解析：第一问:

十进制数 1111 转化为二进制数为:。物理页的大小为 512 字节，这说明页 内地址为 9 个二进制位( 2^9=512 )。

进程 A 的逻辑址中，右边的 9 位是页内地址，左边的 2 位是页号，即:。 页号为二进制的 10，即十进制的 2，对应的物理页号为 4。

第二问:

若 A 页表的逻辑页 4 和进程 B 页表的逻辑页 5 共享物理页 8，则说明他们都对应物理 页 8，所以均填 8( 物理页可以在进程间共享 )。

考点：设备管理

【2017 年题 2】DMA (直接存储器访问)工作方式是在( ）之间建立起直接的数据通路。

A.CPU 与外设

B.CPU 与主存

C.主存与外设

D.外设与外设

解析：直接主存存取(Direct Memory Access，DMA)是指数据在主存与 I/O 设备间的直接成

块传送，即在主存与 I/O 设备间传送数据块的过程中，不需要 CPU 作任何干涉，只需在过 程开始启动(即向设备发出“传送一块数据”的命令)与过程结束(CPU 通过轮询或中断 得知过程是否结束和下次操作是否准备就绪)时由 CPU 进行处理，实际操作由 DMA 硬件 直接完成，CPU 在传送过程中可做其它事情。

考点：文件管理

1.【2012年题1】假设文件系统采用索引节点管理，且索引节点有 8 个地址项 iaddr[0]~ iaddr[7]，每个地址项大小为 4 字节，iaddr[0]~iaddr[4]采用直接地址索引，iaddrl[5]和 iaddr[6]采用一级间接地址索引，iaddr[7]采用二级间接地址索引。假设磁盘索引块和磁盘数据块大小均为 1KB 字节，文件 File1 的索引节点如图所示。若用户访问文件 Filel中逻辑块号为 5 和 261 的信息，则对应的物理块号分别为( )；101号物理块存放的是（ ）

（1）

A. 89和90

B. 89 和 136

C. 58 和 187

A. File1 的信息

B. 直接地址索引表

C. 一级地址索引表

D. 二级地址索引表

解析：根据题意，磁盘索引块为 1KB 字节，每个地址项大小为 4 字节，故每个磁盘索引块可

存放 1024/4=256 个物理块地址。又因为文件索引节点中有 8 个地址项，其中 5 个地址项为 直接地址索引，这意味着逻辑块号为 0~4 的为直接地址索引;2 个地址项是一级间接地址 索引，其中第一个地址项指出的物理块中是一张一级间接地址索引表，存放逻辑块号为 5~ 260 对应的物理块号，第二个地址项指出的物理块中是另一张一级间接地址索引表，存放逻 辑块号为 261~516 对应的物理块号。经上分析，从题图不难看出，逻辑块号为 5 的信息应 该存放在 58 号物理块中，逻辑块号为 261 的信息应该存放在 187 号物理块中。

由题中可知，iaddr[7] 采用二级间接地址索引，且 iaddr[7]中存放的物理块号为 101，故 101 号物理块存放的是二级间接地址索引表。另外从示意图可以看出，101 号物理块对应的 空间存储着一系列地址，而这些地址对应的物理块中存储的仍然是地址，再到下一层才是文 件内容，所以 101 号物理块存放的是二级地址索引表。

2.【2014 年题 2】某文件系统文件存储采用文件索引节点法。假设磁盘索引块和磁盘数据 块大小均为 1KB，每个文件的索引节点中有 8 个地址项 iaddr[0]~iaddr[7]，每个地址项 大小为 4 字节，其中 iaddr[0]~iaddr[5]为直接地址索引，iaddr[6]是一级间接地址索引， iaddr[7]是二级间接地址索引。如果要访问 icwutil.dll 文件的逻辑块号分别为 0、260 和 518，则系统应分别采用( )。该文件系统可表示的单个文件最大长度是( )KB。

(1)

A.直接地址索引、一级间接地址索引和二级间接地址索引

B.直接地址索引、二级间接地址索引和二级间接地址索引

C.一级间接地址索引、一级间接地址索引和二级间接地址索引

D.一级间接地址索引、二级间接地址索引和二级间接地址索引

(2)

A.518

B.1030

C.16514

D.65798

解析：因为磁盘索引块和磁盘数据块大小均为 1KB，每个地址项大小为 4 字节，所以每个磁 盘索引块和磁盘数据块可存放 1KB/4=256 个物理地址块。

【答案】A、D。

3.【2018 年题 3】某文件系统采用多级索引结构， 若磁盘块的大小为 4K 字节，每个块号需占 4 字节，那么采用二级索引结构时的文件最大长度可占用( )个物理块。

A. 1024

B. 1024×1024

C. 2048×2048

D. 4096×4096

解析：磁盘块的大小为 4k 字节，每个块号需占 4 字节。因此一级的索引大小=4k/4=1k。而

二级索引的大小为=1k×1k=1024×1024。答案 B。

考点：其他

B.用户程序

C.系统目录

D.空闲块管理

解析：本题考查操作系统基本概念。操作系统为了实现“按名存取”，必须为每个文件设置用于描述和控制文件的数据结构，专门用于文件的检索，因此至少要包括文件名和存放文件的物 理地址，该数据结构称为文件控制块(File Control Block，FCB)，文件控制块的有序集合 称为文件目录，或称系统目录文件。若操作系统正在将修改后的系统目录文件写回磁盘时系 统发生崩溃，则对系统的影响相对较大。