操作系统高校考研题汇总

操作系统考研试题分析

●当前磁盘读写位于柱面号20，此时有多个磁盘请求，以下列柱面号顺序送至磁盘驱动器：10、22、20、2、40、6、38。寻道（Track）时，移动一个柱面需6ms，按下列算法计算所需寻道时间（柱面移动顺序及所需时间，总寻道时间；忽略到达指定柱面后所需寻道时间）。(上海交通大学1999年试题)

① 先来先服务。 ② 下一个最邻近柱面。

③ 电梯算法（当前状态为向上）。 【解答】 先来先服务：

① 磁头移动顺序为：（20）→10→22→20→2→40→6→38 磁头移动总量是146柱面，总寻道时间是：146×6ms＝876ms.

② 下一个最邻近柱面：

磁头移动顺序为：（20）→20→22→10→6→2→38→40 磁头移动总量是60柱面，总寻道时间是：60×6ms＝360ms.

③ 电梯算法

磁头移动顺序为：（20）→20→22→38→40→10→6→2 磁头移动总量是58柱面， 总寻道时间是：58N×6ms＝348ms.

●简答题：何谓虚拟设备？请说明SPOOLING系统是如何实现虚拟设备的。(西安交通大学2000年试题8分)

【解答】

使用\虚拟技术\，在一类物理设备上模拟另一类物理设备的技术，将独占设备转化为共享设备，通常把用来代替独占设备的那部分外存空间称为虚拟设备。

SPOOLING系统中，作业执行前，操作系统已将作业通过独占设备预先输入到磁盘或磁鼓上一个特定的存储区域（称之为\输入井\）存放好，称为\预输入\，此后，作业执行使用数据时不用再启动独占设备读入，而把这一要求转换成从辅助存储器中读入。另一方面，作业执行中，也不必直接启动独占设备输出数据，而只要将作业输出数据写入磁盘或磁鼓中的特定存储区域（称之为\输出井\）存放，当作业执行完毕后，由操作系统通过相应的输出设备来组织信息输出，称为\缓输出\。这样做可以提高独占设备的利用率，缩短作业的执行时间。这样，由于一台设备可以和辅助存储器中的若干存储区域相对应，所以在形式上就好像把一台输入设备（或输出设备）变成了许多虚拟的输入设备（或输出设备），即把一台不能共享的输入设备（或输出设备）转换成了一台可共享的缓冲输入设备（或输出设备），使用户产生一个\错觉\，好像他们各自都有一台专用的字符设备，从而实现虚拟设备。

3.13文件系统

●试述成组链表法的基本原理。(复旦大学1999年试题) 【解答】

成组链表法首先把文件存储设备中的所有空闲块按50块划分为一组，组的划分按从后往前的顺序划

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操作系统考研试题分析

分，每组的第一块用来存放前一组中各块的块号和总块数。由于第一组的前面再也没有其他组存在，因此第一组的块数为49块。最后一组可能不足50块，而且由于该组后再也没有其他组，所以，该组的物理块号与总块数只能存放在管理文件存储设备用的文件资源表中。系统在初启时把文件资源表复制到内存，从而使文件资源表中存放有最后一组空闲块号和总块数的堆栈进入内存，空闲块的分配与回收可在内存中进行。

当申请者提出空闲块要求时，盘块分配过程是从栈顶取出一空闲块号，将其对应的盘块分配，然后栈顶指针下移一位，总空闲块数减1。若该盘块是栈底，则将该块中存放的下一组的块号和总块数读入内存，然后才将该盘块分配，并重置栈顶指针。

在系统回收空闲盘块时，栈顶指针加1，把回收的空闲块号填入栈顶位置，空闲块数加1。如果栈顶指针等于50，则表示改组已满，需把当前栈的50个块号与块数写入新回收的空闲块中，重置栈顶指针

●文件系统采用多重索引结构搜索文件内容。设块长为512字节，每个块号长3字节，如果不考虑逻辑块号在物理块中所占的位置，分别求二级索引和三级索引时可寻址的文件最大长度。(清华大学1999年试题)

【解答】

块长512字节，块号长3字节，所以一个索引块可以存放170个盘块号。

二级索引时，最多可包含的存放文件的盘块的盘块号总数N=170×170=28900个盘块。所以使用二级索引时，可寻址的文件的最大长度=28900×256B=7225kB=7.05MB。

三级索引时，最多可包含的存放文件的盘块的盘块号总数N=170×170×170=4913000个盘块。 所以使用三级索引时，可寻址的文件的最大长度=

4913000*256B=1228250kB=1199.46MB。

●在实现文件系统时，为加快文件目录的检索速度，可利用\文件控制块分解法\。假设目录文件存放在磁盘上，每个盘块512字节。文件控制块占64字节，其中文件名占8字节。通常将文件控制块分解成两部分，第1部分占10字节（包括文件名和文件内部号），第2部分占56字节（包括文件内部号和文件其他描述信息）。(北京大学1997年试题)

①假设某一目录文件共有254个文件控制块，试分别给出采用分解法前和分解法后，查找该目录文件的某一个文件控制块的平均访问磁盘次数。

②一般地，若目录文件分解前占用n个盘块，分解后改用m个盘块存放文件名和文件内部号部分，请给出访问磁盘次数减少的条件。

【分析】

利用\文件控制块分解法\加快文件目录的检索速度，其原理是减少因查找文件内部号而产生的访问磁盘次数。因为在进行查找文件内部号的过程中不再需要把文件控制块的所有内容都读入，所以在查找过程中所需读入的存储块减少（即减少了访问磁盘的次数）。但是，采用这种方法访问文件，当找到匹配的文件控制块后，还需要进行一次磁盘访问，才能读出全部的文件控制块信息。这就是为何采用这种方法在一定条件下并不能减少访问磁盘的次数的原因。

【解答】

试题分析-47

操作系统考研试题分析

①采用分解法前，查找该目录文件的某一个文件控制块的平均访问磁盘次数为：

64×(254/2)/512=16采用分解法后，查找该目录文件的某一个文件控制块的平均访问磁盘次数为：10×(254/2)/512+1=4

②访问磁盘次数减少的条件为：m

●选择题。(浙江大学1999年试题)

文件系统中，设立打开文件（Open）系统功能调用的基本操作是（1），关闭文件（Close）系统功能调用的基本操作是（2）。

（1）A.把文件信息从辅存读到内存。

B.把文件的控制管理信息从辅存读到内存。

C.把文件的FAT表信息从辅存读到内存。 D.把磁盘的超级块从辅存读到内存。 （2）A.把文件的最新信息从内存写入磁盘。 B.把文件当前的控制管理信息从内存写入磁盘。 C.把位示图从内存写回磁盘。

D.把超级块的当前信息从内存写回磁盘。 【解答】（1）B （2）B

3.14 UNIX系统分析

●填空：(中科院计算所1999年试题)

①UNIX系统V中，系统向用户提供的用于创建新进程的系统调用是（ ）；用于建立无名管道的系统调用是（ ）；用于建立有名管道的系统调用是（ ）。

②UNIX系统V中，引起进程调度的原因有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）等。 【分析】

要熟悉UNIX系统V的常用的系统调用，创建新进程的系统调用是fork；建立无名管道的系统调用是pipe，建立有名管道的系统调用是mknod。

【解答】

①fork、pipe、mknod。

②正在执行的进程时间片完；正在执行的进程执行了sleep系统调用；正在执行的进程执行了exit系统调用；在执行完系统调用而返回到用户态时，系统中已出现了更高优先级的进程在等待运行。

【扩展】

要明白无名管道和有名管道的区别与联系：

无名管道是一个临时文件，是利用系统调用pipe建立起来的无名文件（指无路径名）。只用该系统调用所返回的文件描述符来标识该文件，因而，只有调用pipe的进程及其子孙进程，才能识别此文件描述符，从而才能利用该文件（管道）进行通信。

有名管道是为了克服无名管道使用上的局限，以让更多的进程也能利用管道进行通信。有名管道是利用mknod系统调用建立的，是可以在文件系统中长期存在的、具有路径名的文件，因而其他进程可以知道它的存在，并能利用该路径名来访问该文件。对有名管道的访问方式像访问其他文件一样，都需先用

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操作系统考研试题分析

open系统调用去打开它。

不论是有名管道还是无名管道，对它们的读写方式是相同的。

在UNIX系统中的进程调度的原因除了解答中所说的4个外，还有下面这种情况：当核心完成中断处理，控制被返回到用户态而要执行原进程时，若有更高优先级的进程在等待运行，会引起进程上、下文的切换。

●您认为下列哪几种指令应该只在核心态下执行：(上海交通大学1999年试题) ①屏蔽所有中断。 ②读时钟日期。 ③设置时钟日期。 ④改变存储映像图。 ⑤存取某地址单元的内容。 ⑥停机。 【分析】

在UNIX系统中，执行状态分为两种：用户态执行，表示进程正处于用户状态之中；核心态执行，一个应用进程在执行系统调用后，或I/O中断后，或时钟中断后，进程便处于核心态执行。这两种状态的主要差别有：

（1）处于用户态执行时，进程所能访问的内存空间和对象受到限制；而处于核心态执行中的进程则能访问所有的内存空间和对象。

（2）进程在核心态运行时是不可被剥夺的；而用户态运行时是可被剥夺的。 【解答】 ①应该。 ②不应该。 ③应该。 ④应该。 ⑤不应该。 ⑥应该。

●设在UNIX中有一进程P，P中有一操作需要访问偏移量为14000处的数据；试问UNIX如何利用过程bmap实现地址变换？(中科院软件所2000年试题)

【解答】

1．核心将14000换为逻辑块号13及块内偏移量688； 2．判断，因10<13<266，故为一次间址； 3．从i.add(10)中取得盘块号，设为x； 4．调用bread过程读x盘块；

5．在一次间址中的文件逻辑块号为3（从0编）； 6．从中得实际块号，设为y； 7．则该块中的688Ｂ即为所求。

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操作系统考研试题分析

【扩展】 bmap算法如下： 输入：（1）索引结点 （2）字节偏移量 输出：（1）文件系统中的块号 （2）块中的字节偏移量 （3）块中I/O字节数 （4）提前读块号 {

由字节偏移量计算出在文件中的逻辑块号； 为I/O计算出块中的起始字节； //输出2 计算出拷贝给用户的字节数； //输出3 检查是否可用提前读并标记索引结点； //输出4 决定间接级；

while(没在所必须的间接级上) {

从文件中的逻辑块号计算索引结点中或间接块中的下标； 从索引结点或间接块上得到磁盘块号；

如果需要，应从先前的磁盘读释放缓冲区（算法brelse）； if(再也没有间接级了) return(块号)；

读间接磁盘块（算法bread）； 按照间接级调节文件中的逻辑块号； } }

●请为下列程序中标号处加上注释。（清华大学1994年试题，共12处） 程序A

#define MSGKEY 75 struct msgform { long mtype; char mtext[256]; } main() {

struct msgform msg; int msgqid, pid, *pint;

试题分析-50

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