🏷️ 知识点：Inode

假设进程P的读、写进程集合分别是R(P)和W(P)，进程Q的读、写进程集合分别为R(Q)和W(Q)，则进程P和Q并发执行中，不会发生错误的并发执行充要条件是（ ） I.R(Q)∩W(P)=∅II.R(P)∩R(Q)=∅III.W(P)∩W(Q)=∅IV.R(P)∩W(Q)=∅

A. I、II B. I、II、III C. I、III、IV D. II、III

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正确答案：C

**【解析】**在进程并发执行中，不发生错误（即避免数据竞争和冲突）的充要条件基于 Bernstein 条件。Bernstein 条件指出，两个进程P和Q可安全并发执行当且仅当满足以下三个条件：

• W(P)∩R(Q)=∅（避免写后读冲突）；
• R(P)∩W(Q)=∅（避免读后写冲突）；
• W(P)∩W(Q)=∅（避免写后写冲突）。读 - 读冲突（即R(P)∩R(Q)）不会导致数据不一致，因此不是必要条件。对比题目中的条件：I 对应W(P)∩R(Q)=∅，III 对应W(P)∩W(Q)=∅，IV 对应R(P)∩W(Q)=∅，而 II 是R(P)∩R(Q)=∅，无需满足。因此，充要条件是 I、III 和 IV，对应选项 C。

在一个文件被用户进程首次打开的过程中，操作系统需要做的是()。

A. 将文件内容读到内存中

B. 将文件控制块读到内存中

C. 修改文件控制块中的读写权限

D. 将文件的数据缓冲区首指针返回给用户进程

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正确答案：B

一个文件被用户进程首次打开即被执行了 open 操作，会把文件的 FCB 调入内存，而不会把文件内容读到内存中，只有进程希望获取文件内容的时候才会读入文件内容；C、D 明显错误，选 B。

某系统采用 LRU 页置换算法和局部置换策略，若系统为进程 P 预分配了 4 个页框，进程 P 访问页号的序列为 0, 1, 2, 7, 0, 5, 3, 5, 0, 2, 7, 6，则进程访问上述页的过程中，产生页置换的总次数是（ ）。

A. 3 B. 4 C. 5 D. 6

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正确答案：C

LRU 每次执行页面置换时会换出最近最久没有使用过的页面。第一次访问 5 页面时，会把最久未被使用的 1 页面换出，第一次访问 3 页面时，会把最久未访问的 2 页面换出。具体的页面置换情况如下图所示：

需要注意的是：题中问的是页置换算法，而不是缺页次数，所以前 4 次缺页未还也的操作不考虑在内，答案为 5 次，故选 C。

某文件系统中，针对每个文件，用户类别分为 4 类：安全管理员、文件主、文件主的伙伴、其他用户；访问权限分为 5 种：完全控制、执行、修改、读取、写入。若文件控制块中用二进制位串表示文件权限，为表示不同类别用户对一个文件的访问权限，则描述文件权限的位数至少应为（ ）。

inode

A. 5 B. 9 C. 12 D. 20

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正确答案：D

可以把用户访问权限抽象为一个矩阵，行代表用户，列代表访问权限。这个矩阵有 4 行 5 列，1 代表 true，0 代表 false，所以需要 20 位，选 D。

下列关于 SPOOLing 技术的叙述中，错误的是（ ）。

SPOOLing

A. 需要外存的支持 B. 需要多道程序设计技术的支持 C. 可以让多个作业共享一台独占设备 D. 由用户作业控制设备与输入/输出井之间的数据传送

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正确答案：D

SPOOLing 是利用专门的外围控制机，将低速 I/O 设备上的数据传送到高速磁盘上，或者相反。SPOOLing 的意思是外部设备同时联机操作，又称为假脱机输入／输出操作，是操作系统中采用的一项将独占设备改造成共享设备的技术。高速磁盘即外存，A 正确。SPOOLing 技术需要进行输入/输出操作，单道批处理系统无法满足，B 正确。SPOOLing 技术实现了将独占设备改造成共享设备的技术，C 正确。设备与输入／输出井之间数据的传送是由系统实现的，D 错误。

若文件 F 仅被进程 P 打开并访问，则当进程 P 关闭 F 时，下列操作中，文件系统需要完成的是（ ）。

inode

A. 删除目录中文件 F 的目录项 B. 释放 F 的索引节点所占的内存空间 C. 释放 F 的索引节点所占的外存空间 D. 将文件磁盘索引节点中的链接计数减 1

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正确答案：B

索引节点是指文件系统中的一种数据结构，每个索引节点保存了文件系统中的一个文 件系统对象的元信息数据，但不包括数据内容或者文件名。内存索引节点是存放在内存中的索 引节点，文件被打开时，需要将磁盘索引节点复制到内存索引节点中。因此本题进程 P 关闭 F 时，需释放 F 的索引节点所占的内存空间。所以该题的[tag_link]正确答案为 B 选项。

系统将数据从磁盘读到内存的过程包括以下操作：

① DMA 控制器发出中断请求

② 初始化 DMA 控制器并启动磁盘

③ 从磁盘传输一块数据到内存缓冲区

④ 执行“DMA 结束”中断服务程序

正确的执行顺序是（ ）。

DMA

A. ③→①→②→④ B. ②→③→①→④ C. ②→①→③→④ D. ①→②→④→③

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正确答案：B

在开始 DMA 传输时，主机向内存写入 DMA 命令块，向 DMA 控制器写入该命令块的地址，启动 I/O 设备。然后，CPU 继续其他工作，DMA 控制器则继续下去直接操作内存总线，将地址放到总线上开始传输。当整个传输完成后，DMA 控制器中断 CPU。因此执行顺序是 ②→③→①→④ 选 B。

(7分)某文件系统的磁盘块大小为4KB, 目录项由文件名和索引节点号构成，每个索引节点占256 字节，其中包含直接地址项10个，一级、二级和三级间接地址项各1个，每个地址项占4字节。该文件 系统中子目录stu 的结构如题45(a)图所示，stu 包含子目录course 和文件doc,course 子目录包含文件 course1和 course2。各文件的文件名、索引节点号、占用磁盘块的块号如题45(b)图所示。

45- (a) 图 请回答下列问题。

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1）在该文件系统中，目录项由文件名和索引结点号构成。由图 a 可知，stu 目录下有两个文 件，分别是 course 和 doc。由图 b 可知，这两个文件分别对应索引结点号 2 和 10。因此， 目录文件 stu 中两个目录项的内容是 2）由图 b 可知，文件 doc 和文件 course1 对应的索引结点号都是 10。说明 doc 和 course1 两 个目录项共享同一个索引结点，本质上对应同一个文件。而文件 course1 存储在 30 号磁盘 块，因此文件 doc 占用的磁盘块的块号 x 为 30。 3）需要读 2 个磁盘块。先读 course1 的索引结点所在的磁盘块，再读 course1 的内容所在的 磁盘块。目录文件 course 的内容已在内存中，即 coursel、course2 对应的目录项己在内存 中，根据 coursel 对应的目录项可以知道其索引结点号，即可读入 course1 的索引结点所 在的磁盘块：根据 course1 的索引结点可知该文件存储在 30 号磁盘块，因此可再读入 coursel 的内容所在的磁盘块。 4）存取 course2 需要使用索引结点的一级和二级间接地址项。6MB 大小的文件需要占用 6MB/4KB=1536 个磁盘块。直接地址项可以记录 10 个磁盘块号，一级间接地址块可以记 录 4KB/4B=1024 个磁盘块号，二级间接地址块可以记录 1024×1024 个磁盘块号，而 10 + 1024 < 1536 < 10 + 1024 + 1024 × 1024 。因此，6MB 大小的文件，需要使用一级间接地址 项和二级间接地址项（拓展：若文件的总大小超出 10 + 1024 + 1024 × 1024 块，则还需使 用三级间接地址项）。 46 某进程的两个线程 T1 和 T2 并发执行 A. B. C. D. E 和 F 共 6 个操作，其中 T1 执行 A. E 和 F，T2 执行 B. C 和 D。题 46 图表示上述 6 个操作的执行顺序所必须满足的约束：C 在 A 和 B 完成后执行，D 和 E 在 C 完成后执行，F 在 E 完成后执行。请使用信号量的 wait()、signal() 操作描述 T1 和 T2 之间的同步关系，并说明所用信号量的作用及其初值。 A

(7分)三个进程 P1、P2、P3 互斥使用一个包含 N( N>0)个单元的缓冲区。P1 每次用 produce( 生 成一个正整数并用 put() 送入缓冲区某一空单元中；P2 每次用getodd0 从该缓冲区中取出一个奇数并用 countodd( 统计奇数个数；P3 每次用geteven( 从该缓冲区中取出一个偶数并用 counteven( 统计偶数个数。请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义信号量的含义。要求用伪代码描 述。

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互斥资源：缓冲区只能互斥访问，因此设置互斥信号量 mutex。

同步问题： P 1 、 P 2 因为奇数的放置与取用而同步，设同步信号量 odd； P 1 、 P 3 因为偶数的放置与取用而同步，设置同步信号量 even； P 1 、 P 2 、 P 3 因为共享缓冲区，设同步信号量 empty, 初值为 N。程序如下：

semaphore mutex = 1;
semaphore odd = 0, even = 0;
semaphore empty = N;

//生产者：产生数字放入缓冲区
P1()
{
    while (true)
    {
        x = produce();        
        P(empty);        //申请空闲位置
        P(mutex);        //互斥访问缓冲区
        put();
        V(mutex);

        if (x % 2 == 0)
            V(even);
        else
            V(odd);
    }
}

//奇数消费者
P2()
{
    while (true)
    {
        P(odd);
        P(mutex);
        getodd();
        V(mutex);
        V(empty);
        countodd();
    }
}

//偶数消费者
P3()
{
    while (true)
    {
        P(even);
        P(mutex);
        geteven();
        V(mutex);
        V(empty);
        counteven();
    }
}