操作系统导论部分章节习题
进程
一。单选题(共1题,10.0分)
当某个进程进行系统调用以通过网络传输TCP数据包时,以下哪些步骤不会总是发生?
A进程进入内核模式。
B,CPU的程序计数器转移到地址空间的内核部分。
C,该进程被上下文切换出,一个单独的内核进程开始执行。
D,调用用于处理TCP / IP数据包的OS代码。
正确答案:C
二。多选题(共1题,10.0分)
以下哪个C库函数不直接对应于(类似命名的)系统调用?也就是说,这些C库函数中的哪一个不是对底层系统调用的直接调用?
A系统,执行bash shell命令。
B,fork,这将创建一个新的子进程。
C,退出,终止当前进程。
D,strlen,返回字符串的长度。
正确答案:AD
三。填空题(共2题,20.0分)
考虑下面的代码片段中分叉了一个孩子的父进程。
int count = 0;
ret = fork();
if(ret == 0){
printf(“ count in child =%d \ n”,count);
} else {count = 1;
}
父母在孩子第一次执行之前执行语句“ count = 1”。现在,上面的代码显示的计数值是多少?假设操作系统实现了常规分支(而不是写时复制分支)。
正确答案:
第一空: 0
2在下面的程序中,考虑一个分叉了子进程C的父进程P。
int a = 5;
int fd = open(...) //opening a file
int ret = fork();
if(ret > 0) {
close(fd);
a = 6;
...
} else if (ret == 0) {
printf("a=%d\n", a);
read(fd, something);
}
在分叉新流程之后,假设首先在父流程之前安排父流程。父级在派生后恢复后,它将关闭文件描述符并更改变量的值,如上所示。假定仅在父级完成这两个更改之后,才第一次调度子级进程。
(a)____是下一个计划在子进程中打印的变量a的值。
(b)在孩子中从文件描述符读取的尝试会成功吗?是还是不是
正确答案:
第一空: 5
第二空: 是
答案解析:
(a)5.仅在父级中更改值。
(b)是的,文件仅在父级中关闭。
四。判断题(共6题,60.0分)
1.两个进程可以同时执行同一程序可执行文件吗?
正确答案:√
2两个正在运行的进程是否可以在物理内存中共享完整的进程映像(而不仅仅是其中的一部分)?
正确答案:×
3用户模式下的进程无法执行某些特权硬件指令。
正确答案:√
4上下文切换只能在处理定时器中断之后发生,而不能在任何其他系统调用或中断之后发生。
正确答案:×
5每当进程从用户模式进入内核模式时,都会经历上下文切换。
正确答案:×
6.AC程序无法直接调用OS系统调用,因此必须始终使用C库。
正确答案:×
进程调度策略和内存虚拟化机制
一.多选题(共4题,100.0分)
1下面关于多层反馈队列(MLFQ)调度的描述,哪些是可能的(正确的)?
A、MLFQ了解有关运行作业的一些信息
B、MLFQ会使长期运行的作业挨饿
C、MLFQ为作业们使用了不同长度的时间片
D、MLFQ使用了轮转(round robin)
E、MLFQ有时候会忘记它已经了解到的有关作业的信息
正确答案: ACDE
2对于下面的作业,使用FIFO调度器,并且只有一个CPU。每个作业有一个“需要的”运行时间,即完成作业需要多少个CPU时间单元。作业A在时刻0到达,需要X个时间单元,作业B在时刻5到达,需要Y个时间单元,作业C在时刻10到达,需要Z个时间单元。假设平均周转时间在10到20(包含)之间,下面A、B和C的运行时间,哪些是可能的?
A、A=10, B=10, C=10
B、A=20, B=20, C=20
C、A=5, B=10, C=15
D、A=20, B=30, C=40
E、A=30, B=1, C=1
正确答案: AC
3对于虚拟化内存来说,最简单的技术是动态重定位,或者“基址-界限”,假设有以下的系统特征:一个1KB的地址空间,基址寄存器被设为10000,界限寄存器被设为100。下面哪些物理内存的位置能够被运行程序合法地访问?
A、0
B、1000
C、10000
D、10050
E、10100
正确答案: CD
4假设一个简单的分段系统支持两个段:一个用于代码和堆(正增长),一个用于堆栈(负增长)。虚拟地址空间大小是128个字节。物理内存大小是512个字节。段寄存器的信息:段0的基址(正向增长):0,界限:20(十进制)。段1的基址(负向增长):0x200(十进制512),界限:20(十进制)。下面哪些是有效的虚拟内存访问?
A、0x1d (十进制: 29)
B、0x17b (十进制: 123)
C、0x10 (十进制: 16)
D、0x5a (十进制: 90)
E、0x0a (十进制: 10)
正确答案: BCE
内存虚拟化
一。填空题(共3题,70.0分)
考虑一个具有6位虚拟地址空间和16字节页面/帧的系统。从虚拟页号到进程的物理帧号的映射是(0,8),(1,3),(2,11)和(3,1)。将以下虚拟地址转换为物理地址。请注意,所有地址均为十进制。用十进制形式写下答案。
(一)20
(b)40
正确答案:
第一空: 52
第二空: 184
答案解析:
(a)20 = 01 0100 = 11 0100 = 52
(b)40 = 10 1000 = 1011 1000 = 184
2考虑一个运行单个进程的简单系统。物理帧和逻辑页面的大小为16个字节。RAM可容纳3个物理帧。进程的虚拟地址大小为6位。该程序在CPU上运行时会生成以下20个虚拟地址引用:0、1、20、2、20、21、32、31、0、60、0、0、16、1、17、18、32, 31、0、61。(注意:此处的6位地址以十进制显示。)假定RAM中的物理帧最初是空的,并且没有映射到任何逻辑页。
(a)将上面的虚拟地址转换为该进程引用的逻辑页码。
即,写下与上述虚拟地址访问相对应的20页页码的参考字符串。假设页面的编号从0、1,...开始 答案示例:0、1、1、0、1、2、3、2、1、2、0、1、1、0、1、2、3、2、1、2
(b)假设使用FIFO页面替换算法,则计算由上述访问产生的页面错误数。
(c)对LRU页面替换算法重复以上(b)。
(d)假设要使用最佳页面替换算法,那么在此示例中可以实现的最少页面错误数是多少?
正确答案:
第一空:
0、0、1、0、1、1、2、1、0、3、0、0、1、0、1、1、2、1、0、3
第二空: 8
第三空: 6
第四空: 6
答案解析:(a)对于6位虚拟地址和4位页面偏移量(页面大小16字节),虚拟地址中最重要的2位将代表页码。因此,参考字符串为0、0、1、0、1、1、2、1、0、3(再次重复)。
2(b)FIFO = 8的页面错误.0、1、2、3(已替换0),0(已替换1),1(已替换2),2(已替换3),3上的页面错误。
(c)LRU = 6的页面错误。0、1、2、3(已替换2),2(已替换3),3上的页面错误。
(d)最佳算法将替换将来最不可能使用的页面,并且看起来像上面的LRU。
3考虑使用48位虚拟地址和16KB页面的操作系统。系统使用分层页表设计来存储进程的所有页表项,每个页表项的大小为4个字节。在分层页面表的所有级别上,存储一个进程的页面表项所需的页面总数是多少?
请使用2 ^ 10表示幂,例如2 到 10 的幂是2 ^ 10
答案示例:2 ^ 20 + 2 ^ 10 + 2
正确答案:第一空: 2 ^ 22 + 2 ^ 10 + 1
答案解析:页面大小= 2 ^ 14bytes。因此,页表条目的数量= 2 ^ 48/2 14 = 2 ^ 34。每页可以存储16KB / 4 = 2 ^ 12页表条目。因此,最里面的页面数= 2 ^ 34/2 ^ 12 = 2 ^ 22。
现在,指向所有这些最里面页面的指针必须存储在页面表的下一层中,因此页面表的下一层具有2 ^ 22/2 ^ 12 = 2 ^ 10页。最后,一个页面可以存储所有2 ^ 10个页面表条目,因此最外层有一页。
因此,存储页表项的页面总数为2 ^ 22 + 2 ^ 10 +1。
二。判断题(共5题,30.0分)
1.TLB 是现代分页系统中的一个关键部分。假设有下面的系统:页大小是64 个字节,TLB 包含了4 项,TLB 替换策略是LRU (最近最少使用)。下面的每一个代表了一个虚拟内存地址轨迹,即,一个程序引用的多个虚拟内存地址。在下面的轨迹中,可能通过TLB 加速执行的打“√”,不能加速的打“×”。
0,100,200,1,101,201,...(以这种模式重复)
正确答案:√
2.TLB 是现代分页系统中的一个关键部分。假设有下面的系统:页大小是64 个字节,TLB 包含了4 项,TLB 替换策略是LRU (最近最少使用)。下面的每一个代表了一个虚拟内存地址轨迹,即,一个程序引用的多个虚拟内存地址。在下面的轨迹中,可能通过TLB 加速执行的打“√”,不能加速的打“×”。
0、100、200、300、0、100、200、300,...(重复)
正确答案:√
3.TLB 是现代分页系统中的一个关键部分。假设有下面的系统:页大小是64 个字节,TLB 包含了4 项,TLB 替换策略是LRU (最近最少使用)。下面的每一个代表了一个虚拟内存地址轨迹,即,一个程序引用的多个虚拟内存地址。在下面的轨迹中,可能通过TLB 加速执行的打“√”,不能加速的打“×”。
0,1000,2000,3000,4000,0,1000,2000,3000,4000,...(重复)
正确答案:×
4.TLB 是现代分页系统中的一个关键部分。假设有下面的系统:页大小是64 个字节,TLB 包含了4 项,TLB 替换策略是LRU (最近最少使用)。下面的每一个代表了一个虚拟内存地址轨迹,即,一个程序引用的多个虚拟内存地址。在下面的轨迹中,可能通过TLB 加速执行的打“√”,不能加速的打“×”。
0、1、2、3、4、5、6、0、1、2、3、4、5、6 ...(重复)
正确答案:√
5.TLB 是现代分页系统中的一个关键部分。假设有下面的系统:页大小是64 个字节,TLB 包含了4 项,TLB 替换策略是LRU (最近最少使用)。下面的每一个代表了一个虚拟内存地址轨迹,即,一个程序引用的多个虚拟内存地址。在下面的轨迹中,可能通过TLB 加速执行的打“√”,不能加速的打“×”。
300,200,100,0,300,200,100,0,...(重复)
正确答案:√
并发
一。多选题(共5题,50.0分)
下面是一个并发程序(多线程的),pthread create() 和pthread join()运行正确,不返回错误。
该程序的可能输出是什么?
A.0
B,1000
C,999
D,998
E,1002
正确答案:CD
2假定以下列表插入代码将其插入到共享全局变量head指向的列表中:
int List_Insert(int key) {
node_t * n = malloc(sizeof(node_t));
if (n == NULL) { return -1; }
n->key = key;
n->next = head;
head = n;
return 0;
}
该代码由三个线程中的每个线程执行一次,而无需添加任何同步原语(例如锁)。假设malloc()是线程安全的(即,可以在不担心数据争用的情况下调用)并且malloc()成功返回,那么当这三个线程执行完毕时,列表可能需要多长时间?(假设列表开始时为空)
A.0
B,1
C,2
D,3
E,4
正确答案:BCD
答案解析:假设列表开头是空的。因为争相将节点包括在列表中,所以在插入期间可能会删除节点。如果我们有三个线程进行插入,则它们调用可能会成功(由于某种原因而被序列化),或者只有一个可能成功(其他两个更新丢失)。在任何情况下都不会迷路。
3这是更多的多线程代码:
Here is some more multi-threaded code:
void * printer(void * arg) {
char * p = (char * ) arg;
printf("%c", * p);
return NULL;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
pthread_t p[5];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
char * c = malloc(sizeof(char)); * c = ’a’ + i; // hint: ’a’ + 1 = ’b’, etc.
pthread_create(&p[i], NULL, printer, (void * ) c);
}
for (int i = 0; i < 5; i++)
pthread_join(p[i], NULL);
return 0;
}
A.abcde
B,edcba
C,ccdde
D,eeeee
E,aaaaa
正确答案:AB
答案解析:每个线程都会被创建,并传递一个带有一个字母的唯一参数:“ a”,“ b”,“ c”,“ d”或“ e”。线程可以以任何顺序运行,因此任何输出,每个输出只有一个字母,但是可以以任意顺序运行。
4避免死锁的一种方法是仔细安排线程。假定线程T1,T2和T3具有以下特征:
T1(在某个时候)获取并释放锁L1,L2
T2(在某个时候)获取并释放锁L1,L3
T3(在某个时候)获取并释放锁L3,L1和L4
下列哪些时间表可能会陷入僵局?
A.T1运行完成,然后T2运行完成,然后T3运行
B,T1和T2同时运行直到完成,然后T3运行
C,T1,T2和T3同时运行
D,T3运行完成,然后T1和T2同时运行
E,T1和T3同时运行直到完成,然后T2运行
正确答案:C
答案解析:这个问题的关键:CAN死锁的线程是否曾经同时运行?如果是这样,他们可能会陷入僵局。如果不是,则不是。从上面可以看出,只有T2和T3可以死锁,因为它们每个都以某种顺序抓住两个锁(L1和L3)。
5假定以下多线程内存分配器大致如下所示:
#define MAX_HEAP_SIZE 400
int bytes_left = MAX_HEAP_SIZE;
pthread_cond_t c;
pthread_mutex_t m;
void * allocate(int size) {
pthread_mutex_lock(&m);
while (bytes_left < size)
pthread_cond_wait(&c, &m);
void * ptr = ...; // get mem from internal data structs
bytes_left -= size;
pthread_mutex_unlock(&m);
return ptr;
}
void free(void * ptr, int size) {
pthread_mutex_lock(&m);
bytes_left += size;
pthread_cond_signal(&c);
pthread_mutex_unlock(&m);
}
假设所有内存都用完了(即,剩余字节为0)。然后:
一个线程(T1)调用allocate(100)
一段时间后,第二个线程(T2)调用allocate(1000)
最后,一段时间后,第三个线程(T3)调用free(200)
假设所有对线程库函数的调用均按预期工作,那么在发生此事件序列之后,下列哪项是可能的?
A.T1和T2在allocate()中保持阻塞
B,T1变为无阻塞,分配了100个字节,然后从allocate()返回
C,T2变为无阻塞,分配了1000个字节,然后从allocate()返回
D,T3在free()中被阻塞
E,T1,T2和T3陷入僵局
正确答案:AB
答案解析:此代码示例的问题是,当free()向等待线程发出信号时,无法保证它会唤醒“正确的”线程,即,它可能会唤醒正在等待过多内存的线程。在这种情况下,我们让T1等待100个字节,T2等待1000个字节,然后T3仅释放200个字节(不足以使T2成功分配,但足以满足T1)。从而:
A.可能,因为信号可能唤醒T2,然后T2重新检查其状况,并可能永远回到睡眠状态。
B.可能如果我们很幸运(相反),T1被T3唤醒,然后成功完成其分配请求。
C.不可能没有1000字节的空闲空间,所以这不会发生。
D.不可能不可能(真的),因为没有什么可以永久阻止的。就是说,获取lock()可能需要一点时间...
E.不可能只有一个锁,因此不会出现死锁。
二。判断题(共10题,50.0分)
1.进程中的线程是否必须具有单独的堆栈?
正确答案:√
2进程中的线程是否必须具有程序可执行文件的单独副本?
正确答案:×
3可以并行执行线程/进程而没有并行性吗?
正确答案:√
4考虑共享程序中全局变量的进程中的N个线程。如果一个线程对该变量进行了更改,则此更改对其他线程可见。
正确答案:√
5考虑一个进程中的N个线程。如果一个线程将某些参数传递给程序中的函数,则其他线程可以看到这些参数。
正确答案:×
6信号量是有用的同步原语。以下哪个陈述对信号量是正确的?
每个信号量都有一个整数值
正确答案:√
答案解析:通过定义,每个信号量都有一个值。
7信号量是有用的同步原语。以下哪个陈述对信号量是正确的?
如果将信号量初始化为1,则可以将其用作锁
正确答案:√
答案解析:这称为二进制信号量。
8单个锁和条件变量可以串联使用以实现信号量
正确答案:√
答案解析:这是正确的,还有一个用于跟踪信号量值的状态变量。
9调用sem post()可能会阻塞,具体取决于信号量的当前值
正确答案:×
答案解析:只有sem wait()块,sem post()才起作用并返回。
10信号量可以初始化为大于1的值
正确答案:√
答案解析:如书中所述,这在某些情况下很有用。
持久化
一。单选题(共3题,60.0分)
1.考虑一个具有512字节块的文件系统。假设文件的inode包含指向2个直接数据块的指针和指向单个间接块的指针。此外,假设单个间接块可以保存指向其他4个数据块的指针。这样的inode设计可以支持的最大文件大小是多少?
A.512
B,1024
C,3072
D,4096
正确答案:C
2考虑一个FAT文件系统,其中磁盘分为512字节块,每个FAT条目可以存储4位块号。这样的FAT设计可以管理的磁盘分区的最大大小是多少?
A.4096
B,8192
C,2048
D,512
正确答案:B
答案解析:2 ^ N * M
3考虑一个具有512字节大小块的2 TB大小的辅助存储系统。假设文件系统使用多级inode数据结构来跟踪文件的数据块。索引节点具有64个字节的可用空间来存储指向数据块的指针,这些数据块包括一个间接块,一个双重间接块和几个直接块。在这样的文件系统中可以存储的最大文件大小是多少?
A.16526
B,72704
C,8461312
D,9306112
正确答案:C
答案解析:数据块的数量= 2 ^ 41/2 ^ 9 = 2 32,因此需要32位或4个字节来存储数据块的数量。索引节点中数据块指针的数量= 64/4 = 16,其中14个是直接块。单个间接块存储指向512/4 = 128个数据块的指针。双间接块指向128个单个间接块,每个间接块依次指向128个数据块。因此,一个文件中的数据块总数可以为14 + 128 + 128 * 128 = 16526,最大文件大小为16526 * 512字节。
二。判断题(共2题,40.0分)
1.考虑从另一个父目录D2硬链接的文件D1 / F1。然后,该文件在目录D1中的目录条目(包括文件名和索引节点号)必须与目录D2中的目录条目完全相同。
正确答案:×
答案解析:F(文件名可以不同)
2软链接可以在不同文件系统之间的文件之间创建链接,而硬链接只能在同一文件系统内的目录和文件之间创建链接。
正确答案:√
答案解析:T(因为硬链接存储索引节点号,仅在文件系统中唯一)
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