NUDT操作系统考研试题精要:策略与原理解析
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更新于2025-01-07
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国防科技大学研究生院2002年的操作系统试题是一份重要的参考材料,适用于报考计算机系研究生的学生准备入学考试。这份试题涵盖了操作系统的核心概念和理论,旨在考察考生对操作系统原理的理解和应用能力。
1. **进程调度算法的选择** (60分)
- 在处理以I/O为主和计算为主的进程时,为了提高系统资源的利用率,应优先采用**短进程优先调度算法**。这是因为短进程执行时间较短,其I/O处理时间可能超过CPU处理时间,这样可以减少I/O等待导致的资源浪费。对于计算为主的过程,短进程调度可以有效利用CPU时间。
2. **进程控制块(PCB)** (19分)
- PCB是操作系统中用于记录进程状态和资源信息的关键结构,通常包含以下内容:
- 进程标识符
- 当前状态(如运行、就绪、等待等)
- CPU寄存器的状态备份
- 指向进程栈的指针
- 进程优先级
- 执行上下文(包括程序计数器、堆栈指针等)
- 当进程从就绪变为运行,操作系统会将PCB的当前状态设置为运行,可能还会更新程序计数器等寄存器内容;当进程变为阻塞,可能需要记录阻塞原因并保存当前状态,以便于恢复后继续执行或调度其他进程。
3. **多线程的优点** (5分)
- 使用多线程可以实现并发执行,提高系统的并发性能,增强响应速度。优点包括:
- **资源利用率提升**:多个线程共享同一进程资源,提高了CPU和I/O设备的利用率。
- **程序灵活性**:线程间独立执行,易于管理和调试。
- **用户界面友好**:多任务处理,使用户界面更加流畅。
4. **死锁解决办法** (13分)
- 排序并发性大小:
- **资源预分配**允许最大的并发性,因为它减少了资源竞争,但可能导致资源浪费。
- **银行家算法**次之,通过动态分配和回收资源,避免死锁,但仍受限于资源分配策略。
- **检测并中止死锁**最小,一旦检测到死锁,可能会暂停部分进程,导致较低的并发性。
5. **页式虚存管理** (14分)
- 叶表项主要内容包括页面的地址映射信息,如页帧号、权限等。缺页中断处理过程涉及查找页表,根据中断请求,更新或查找目标页表项,加载缺少的页面,并可能更新页表以表示该页已被占用。
6. **文件系统操作** (12分)
- OS通过系统调用完成文件读写工作,包括文件打开、关闭、读取数据、写入数据等,维护文件的元数据,确保数据的一致性和完整性。
7. **程序中断I/O** (6分)
- 通过中断机制,操作系统接收设备请求,暂停当前进程,转去处理设备操作,完成后返回到中断前的状态,继续执行。
8. **文件物理组织** (24分)
- 顺序式文件:每次增长都在文件尾部,开销主要在写入新数据时移动现有数据。链接式文件:每个数据项包含下一个位置,增长灵活但查找效率低。索引式文件:通过索引指向实际数据,无论增长何处,开销取决于索引结构。
9. **信号量与P、V操作** (12分)
- P和V操作用于进程同步和互斥控制,通过信号量值的变化实现进程的阻塞和唤醒。无忙等待操作是指信号量在减1后无需检查是否有等待进程。在不改动程代码的情况下,正确使用P和V操作可以避免死锁,并实现进程间的协调。
这份试题全面覆盖了操作系统的基本概念,包括进程管理、内存管理、并发控制、文件系统和I/O操作等方面,对于准备报考国防科技大学计算机系研究生的学生来说,理解和掌握这些知识点至关重要。
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