常考计算机操作系统面试习题（三下）
20. 请求页式存储管理系统缺页率计算
题目：
假设一个作业的页面走向为 1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，当分配给该作业的物理块数分别为 3 和 4 时，计算采用下述页面置换算法的缺页率：
(1) 先进先出（FIFO）置换算法
(2) 最近最久未使用（LRU）置换算法
参考答案：
(1) FIFO 算法：
-
块数为 3，缺页次数 = 9，缺页率 = 9/12 = 75%
-
块数为 4，缺页次数 = 10，缺页率 = 10/12 = 83.3%
(2) LRU 算法：
-
块数为 3，缺页次数 = 10，缺页率 = 10/12 = 83.3%
-
块数为 4，缺页次数 = 8，缺页率 = 8/12 = 66.7%
现象： FIFO 算法可能出现 Belady 异常，即增加内存块数后，缺页次数反而增加。
21. 作业调度算法：短作业优先（SJF）和先来先服务（FCFS）
题目：
下表给出作业 1、2、3、4 的到达时间和运行时间，分别采用短作业优先调度算法（SJF）和先来先服务算法（FCFS），求各自的平均周转时间。
| 作业 | 到达时间 | 运行时间 |
|---|---|---|
| J1 | 0 | 3 |
| J2 | 1 | 5 |
| J3 | 3 | 2 |
| J4 | 5 | 5 |
参考答案：
(1) SJF 调度算法：
-
调度顺序：J1 → J3 → J2 → J4
-
平均周转时间 = (3 + 2 + 9 + 10) / 4 = 6
(2) FCFS 调度算法：
-
调度顺序：J1 → J2 → J3 → J4
-
平均周转时间 = (3 + 7 + 7 + 10) / 4 = 6.75
22. 混合索引分配文件系统的计算
题目：
存放在某个磁盘上的文件系统采用混合索引分配方式，其 FCB 中共有 13 个地址项：
-
第 0-9 项为直接地址
-
第 10 项为一次间接地址
-
第 11 项为二次间接地址
-
第 12 项为三次间接地址
如果每个盘块为 512 字节，盘块号需要用 3 个字节来描述，试问：
-
该文件系统允许文件的最大长度是多少？
-
将文件的字节偏移量 5000、15000 转换为物理块号和块内偏移量。
参考答案：
(1) 最大文件长度： 每个盘块存储 512 字节，盘块号需要 3 字节描述，因此：
-
一次间接地址最多指向 170 个盘块。
-
二次间接地址最多指向 170 × 170 个盘块。
-
三次间接地址最多指向 170 × 170 × 170 个盘块。 最大文件长度 = (10 + 170 + 170² + 170³) × 512 字节
= 4942080 × 512 字节 = 2,531,246,080 字节 ≈ 2.53 GB
(2) 字节偏移量转换：
-
偏移量 5000：逻辑块号 = ⌊5000 / 512⌋ = 9，块内偏移量 = 5000 % 512 = 392
-
偏移量 15000：逻辑块号 = ⌊15000 / 512⌋ = 29，块内偏移量 = 15000 % 512 = 152
23. 磁盘调度算法及平均寻道长度计算
题目：
假设磁盘有 200 个磁道，磁盘请求队列为：180、20、160、60、70、135、40 号磁道。当前磁头在 100 号磁道上，并正由外向里移动。
试用以下算法调度，并计算平均寻道长度：
-
先来先服务（FCFS）
-
最短寻道时间优先（SSTF）
-
扫描算法（SCAN）
-
循环扫描算法（C-SCAN）
参考答案：
(1) FCFS 调度：
-
总寻道长度 = 640
-
平均寻道长度 = 640 / 7 = 91.43
(2) SSTF 调度：
-
总寻道长度 = 310
-
平均寻道长度 = 310 / 7 = 44.29
(3) SCAN 调度：
-
总寻道长度 = 260
-
平均寻道长度 = 260 / 7 = 37.14
(4) C-SCAN 调度：
-
总寻道长度 = 320
-
平均寻道长度 = 320 / 7 = 45.71
24. 银行家算法资源分配和安全性分析
题目：
假定系统中有四种资源（A、B、C、D）和五个进程 P1、P2、P3、P4、P5，在时刻 T0 时系统资源分配情况如下：
| 进程 | Allocation | Max | Available |
|---|---|---|---|
| P1 | 0 1 0 1 | 1 3 2 2 | 1 7 3 3 |
| P2 | 2 0 0 0 | 3 2 2 2 | |
| P3 | 3 0 2 1 | 5 3 7 7 | |
| P4 | 1 2 2 1 | 1 8 7 3 | |
| P5 | 0 0 2 2 | 4 4 4 4 |
参考答案：
(1) 计算分配矩阵 Allocation：
进程 Allocation
P1 0 1 0 1
P2 2 0 0 0
P3 3 0 2 1
P4 1 2 2 1
P5 0 0 2 2
(2) 判断 T0 时刻是否为安全状态：
系统处于安全状态，安全序列为：P1 → P4 → P5 → P2 → P3。
(3) 若 P3 请求资源 Request3 = (1, 2, 2, 1)，是否能实施分配，为什么？
Request3 ≤ Available (1, 7, 3, 3)，满足条件。请求可以满足。
分配后系统状态：Available = (0, 5, 1, 2)
分配后安全序列为：P1 → P4 → P5 → P2 → P3。
(4) 若 P4 请求资源 Request4 = (1, 2, 1, 2)，是否能实施分配，为什么？
Request4 > Need4，不能满足请求。请求无法分配。
25. 作业调度算法：SJF 和 FCFS 的平均周转时间计算
题目：
下表给出作业 1、2、3、4 的到达时间和运行时间，分别采用短作业优先调度算法（SJF）和先来先服务算法（FCFS），试问平均周转时间各为多少？（时间单位：小时，以十进制计算）
| 作业 | 到达时间 | 运行时间 |
|---|---|---|
| J1 | 0 | 3 |
| J2 | 1 | 5 |
| J3 | 3 | 2 |
| J4 | 5 | 5 |
参考答案：
(1) SJF 调度算法：
-
调度顺序：J1 → J3 → J2 → J4
-
平均周转时间 = (3 + 2 + 9 + 10) / 4 = 6
(2) FCFS 调度算法：
-
调度顺序：J1 → J2 → J3 → J4
-
平均周转时间 = (3 + 7 + 7 + 10) / 4 = 6.75
26. 混合索引分配文件系统的计算
题目：
存放在某个磁盘上的文件系统采用混合索引分配方式，其 FCB 中共有 13 个地址项：
-
第 0-9 项为直接地址，
-
第 10 项为一次间接地址，
-
第 11 项为二次间接地址，
-
第 12 项为三次间接地址。
如果每个盘块为 512 字节，盘块号需要用 3 个字节来描述，试问：
-
该文件系统允许文件的最大长度是多少？
-
将文件的字节偏移量 5000、15000 转换为物理块号和块内偏移量。
参考答案：
(1) 最大文件长度：
-
每个盘块存储数据大小为 512 字节，盘块号需要 3 字节描述，因此：
-
一次间接地址最多指向 170 个盘块。
-
二次间接地址最多指向 170 × 170 个盘块。
-
三次间接地址最多指向 170 × 170 × 170 个盘块。
-
最大文件长度 = (10 + 170 + 170² + 170³) × 512 字节
= 4942080 × 512 字节 = 2,531,246,080 字节 ≈ 2.53 GB
(2) 字节偏移量转换：
-
偏移量 5000：逻辑块号 = ⌊5000 / 512⌋ = 9，块内偏移量 = 5000 % 512 = 392
-
偏移量 15000：逻辑块号 = ⌊15000 / 512⌋ = 29，块内偏移量 = 15000 % 512 = 152
27. 磁盘调度算法及平均寻道长度计算
题目：
假设磁盘有 200 个磁道，磁盘请求队列为：180、20、160、60、70、135、40 号磁道。当前磁头在 100 号磁道上，并正由外向里移动。
试用以下算法调度，并计算平均寻道长度：
-
先来先服务（FCFS）
-
最短寻道时间优先（SSTF）
-
扫描算法（SCAN）
-
循环扫描算法（C-SCAN）
参考答案：
(1) FCFS 调度：
-
总寻道长度 = 640
-
平均寻道长度 = 640 / 7 = 91.43
(2) SSTF 调度：
-
总寻道长度 = 310
-
平均寻道长度 = 310 / 7 = 44.29
(3) SCAN 调度：
-
总寻道长度 = 260
-
平均寻道长度 = 260 / 7 = 37.14
(4) C-SCAN 调度：
-
总寻道长度 = 320
-
平均寻道长度 = 320 / 7 = 45.71
28. 可变分区分配的最先适应和最佳适应算法
题目：
某操作系统采用可变分区分配管理方法，用户区地址为 0--512K-1。假设采用以下分区管理：
-
申请 300K → 申请 100K → 释放 300K → 申请 150K → 申请 30K → 申请 40K → 申请 60K → 释放 30K
问题：
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用最先适应算法画出分配情况及空闲分区表；
-
用最佳适应算法画出分配情况及空闲分区表；
-
如果再申请 100K 空间，则两种算法的结果如何？
参考答案：
(1) 最先适应算法：
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分区表按照地址从低到高依次分配。
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空闲分区分裂时，优先分配低地址空闲区。
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再申请 100K 空间时，可以成功分配。
(2) 最佳适应算法：
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分区表按照大小从小到大分配，优先选最小空闲区。
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再申请 100K 空间时，若无合适空闲分区，则无法分配。