Читайте также:
|
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
По дисциплине
«Операционные системы»
Направление подготовки: 230400 Информационные системы и технологии
г. Волгодонск, 2012 г.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины И Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Примерные задачи выдаются студентам в начале семестра. Преподаватель обращает внимание студентов на особенности контрольных задач в ходе лекций. Текущий контроль проводится в виде разбора вопросов и заданий итоговой контрольной на лекциях и на лабораторных работах. По каждому модулю (разделу) проводится промежуточная аттестация.
Модуль 1 Подсистема управления процессами
Контроль усвоения материала модуля проводится в виде письменной контрольной работы и теста (или блиц-опроса). Задание для контрольной работы формируется путем случайного выбора одного из заданий первой группы и пяти заданий второй группы. При решении задач 1 и 2 группы можно пользоваться конспектом лекций. Тест или опрос составляется из заданий третьей группы.
Выражения первой группы содержат 3-5 неточностей и ошибок. Следует не только указать, в чем они заключаются, но и привести аргументы в пользу верного высказывания.
Вторая группа – задачи, решение которых студент может находить, пользуясь калькулятором.
В процессе блиц опроса преподаватель проверяет знание и понимание основных теоретических положений модуля. Вопросы приведены в третьей группе.
Группа1. Неверные и не совсем верные высказывания.
1. Возможные состояния процесса – выполнение и ожидание. Процесс из очереди готовых может перейти в очередь ожидающих, если ему потребуется ресурс, занимаемый другим более приоритетным процессом. Контекст завершившегося процесса полностью удаляется из операционной системы. Все ресурсы и память, занятые процессом, немедленно освобождаются..
2. В дескрипторе процесса записаны: идентификатор процесса, имя файла (выполняемого), номер кодовой страницы, значения регистров процессора, счетчик команд и т.п. Дескриптор создается при создании процесса, уничтожается при вытеснении процесса из процессора. Если одно и то же приложение запущено дважды, используется один дескриптор.
3. Критическая секция – часть программы, в которой происходит работа с любым устройством. Начало и конец критической секции определяет операционная система, так как она осуществляет контроль доступа к устройствам. В один и тот же момент времени на компьютере может работать только одна критическая секция.
4. При применении метода блокирующих переменных может совершенно напрасно потратиться процессорное время на запрос уже занятого ресурса. Это время равно той части кванта, которая еще осталась у запрашивающего ресурс процесса. Метод семафоров исправляет этот недостаток..
5. Метод семафоров является развитием метода блокирующих переменных. Семафор – это системный вызов. Он позволяет определить, занят или свободен ресурс. При помощи одного семафора можно устроить совместную работу двух процессов, один из которых пишет данные в некоторый ограниченный буфер, а второй – читает без удаления записи из буфера
6. Тупик – зависание операционной системы. Из этого состояния систему можно вывести, только перезагрузкой. Тупик возникает, если два или более произвольных процессов обращаются к двум или более произвольным ресурсам
7. Приоритетные дисциплины планирования предназначены для более рационального использования ресурсов компьютера. При применении дисциплины очередь трудно организовать минимальный контекст. Не вытесняющая многозадачность в настоящее время не применяется
8. В реестре операционная система хранит наиболее значимые для себя характеристики. Верхний уровень реестра представлен пятью главными ключами. Ниже располагаются подключи. На самом нижнем уровне задаются характеристики и их значения. Реестр своего или удаленного компьютера можно редактировать при наличии прав локального администратора. Изменение настроек реестра проявляется только после перезагрузки компьютера.
9. Два процесса работают синхронно, если А) они работают одновременно, поочередно получая кванты времени, Б) один из процессов вызывает работу другого, В) если вызывающий процесс завершает работу после вызова, Г) если вызывающий процесс продолжает работу, Д) если вызывающий процесс останавливается до окончания вызываемого.
Группа 2. Задачи.
1. Что такое поток выполнения, чем он отличается от процесса. Всегда ли многопотоковое приложение работает быстрее однопотокового. Приведите примеры.
2. Назовите типы операционных систем, виды архитектур, основные подсистемы.
3. Сохранение контекста текущего потока, подлежащего смене; загрузка контекста нового потока, выбранного в результате планирования; запуск нового потока на выполнение. Это описание а) диспетчеризации, б) планирования, в) загрузки нового потока, д) обработки прерывания, е) смены контекста.
4. Написать программу распознавания тупиков
5. Подберите правильные ответы, поясните выбор. В многопоточной системе при порождении процесса ОС создает для него один или несколько: а) дочерних процессов, б) таблиц потоков, в) дополнительных сегментов, г) дескрипторов, д) потоков выполнения
6. Через сколько времени выполнится процесс А. Дано: однопроцессная ОС, дисциплина "очередь", работает А. Для каждого процесса задано продолжительность счета (положительное число квантов) и продолжительность операций ввода-вывода (отрицательное). А(3,-4,2,-3,1), В(1,-2,7), С(4,-2,3,-2,1). Изобразите графически
7. Подберите правильные ответы, поясните. Реагировать на внешние события, синхронизировать выполнение процессов и работу устройств ввода-вывода, быстро переключаться с одной программы на другую компьютеру позволяет: а) система прерываний, б) подсистема синхронизации, в) системный таймер, г) системный монитор, д) подсистема управления процессами
8. В ОС выделяется некоторая часть важных модулей, которые должны быть всегда в оперативной памяти для эффективной организации вычислительного процесса. Как называется эта часть ОС, какие еще части ОС вы знаете. Какие части ОС являются аппаратно независимыми
9. Когда выполнится процесс А. Дано: многопроцессная ОС, невытесняющая многозадачность, работает А. Для каждого процесса задано продолжительность счета (положительное число квантов) и продолжительность операций ввода-вывода (отрицательное). А(3,-4,2,-3,1), В(1,-2,7), С(4,-2,3,-2,1). Изобразите на рисунке.
Группа 3. Вопросы.
1. Для чего нужна операционная система.
2. Структура ОС. Ядро ОС. Микроядро. Подсистемы ОС. ОС – оболочка.
3. ОС реального времени. Пакетная ОС. ОС с разделением времени. Серверная ОС, ОС рабочей станции. Сетевая ОС.
4. Многопользовательская ОС. Многопроцессная ОС. Потоки выполнения – нити. Планирование выполнения заданий.
5. Проблема доступа к ресурсам в многопроцессной среде.
6. Метод мьютексов, преимущества и недостатки.
7. Метод с ожиданием (очередь ожидающих процессов).
8. Метод семафоров.
9. Мониторы доступа к ресурсам.
10. Приоритетные дисциплины планирования.
11. Тупики. Причины возникновения.
12. Борьба с тупиками.
Модуль 2 Файловая система и система ввода-вывода
Контроль усвоения материала модуля проводится в виде письменной контрольной работы и теста (или блиц-опроса). Задание для контрольной работы формируется путем случайного выбора одного из заданий первой группы и пяти заданий второй группы. При решении задач 1 и 2 группы можно пользоваться конспектом лекций. Тест или опрос составляется из заданий третьей группы.
Выражения первой группы содержат 3-5 неточностей и ошибок. Следует не только указать, в чем они заключаются, но и привести аргументы в пользу верного высказывания.
Вторая группа – задачи, решение которых студент может находить, пользуясь калькулятором.
В процессе блиц опроса преподаватель проверяет знание и понимание основных теоретических положений модуля. Вопросы приведены в третьей группе.
Группа1. Неверные и не совсем верные высказывания.
1. В процессе загрузки компьютера последовательно участвуют несколько загрузчиков. Сначала начинает работать микросхема CMOS, расположенная на материнской плате. Данные, к которым она обращается, хранятся обычно на жестком диске. Среди этих данных есть информация о загрузочном устройстве. Таким образом, драйвер устройства, получив запрос, загружает операционную систему.
2. При загрузке компьютера драйвер диска отыскивает на устройстве загрузочный сектор, в котором находится загрузчик операционной системы. Этот загрузчик помещает в оперативную память ядро операционной системы и передает ему управление.
3. На одном физическом диске может располагаться один или более логических дисков. Понятия логического диска, тома и раздела эквивалентны. Один логический диск всегда расположен на одном физическом диске. Один логический диск занимает непрерывную последовательность секторов
4. Форматирование – процесс установки файловой системы на диск, оно не зависит от вида ОС. При разбиении диска на разделы файловая система не устанавливается, этот процесс также не зависит от вида ОС. После форматирования на диске не остается никаких следов от прежней информации.
5. Различие между функциями драйвера и контроллера достаточно четкое, никакие свои функции драйвер не может передать контроллеру и наоборот. Контроллер осуществляет все операции низкоуровневого доступа к устройству, поэтому контроллеры устройств от разных производителей сильно отличаются. В операционной системе для этих устройств не может использоваться один и тот же драйвер.
Группа 2. Задачи.
1. Пусть на логическом диске расположены следующие файлы (в скобках указаны последовательно занимаемые кластеры). Изобразите все системные структуры в предположении, что диск содержит всего 30 кластеров и на нем установлена файловая система FAT16. A(20, 17, 30); B(21, 22, 23); C(18), Д(1,15). Кроме этих файлов на диске имеется корневой каталог.
2. Пусть на логическом диске расположены следующие файлы, причем в скобках указаны последовательно занимаемые кластеры. Изобразите все системные структуры в предположении, что диск содержит всего 30 кластеров и на нем установлена файловая система NTFS. A(2, 17, 30); B(21, 22, 23); C(18); Д(1,15). Кроме этих файлов на диске имеется корневой каталог.
3. Оценить количество обращений к диску при выполнении запроса на запись файла, размер которого равен 40200 байт. Пусть есть только корневой каталог, в котором содержится информация о 250 файлах. Размер кластера равен 16 Кб. Файловая система FAT16. Размер диска 500 Мгб
4. Оценить количество обращений к диску при выполнении запроса на запись файла, размер которого равен 40200 байт. Пусть есть только корневой каталог, в котором содержится информация о 250 файлах. Размер кластера равен 8Кб. Файловая система FAT32. Размер диска 500 Мгб.
5. Приведите пример, демонстрирующий преимущество использования транзакций в NTFS. Поясните, как влияют транзакции на время выполнения различных файловых операций
6. Приведите фрагмент содержимого таблицы индексных дескрипторов, в котором записана информация для файла, занимающего 650 000 байт. Файл создавался небольшой, а позже (после появления других файлов) наращивался.
7. Сколько файловых систем одновременно может поддерживать операционная система? Приведите подтверждающие ваше мнение примеры.
8. Посчитайте объем битовой карты свободного места в NTFS для диска в 40 Гбайт.
9. Продемонстрируйте (в виде программы или в виде ручного прогона) поиск имени файла «qq» в каталоге FAT16, содержащего записи о файлах с именами: а, а1, b,bb, bbb, c, ca, cb, cd, de, d1, df, ss, ww, ff, h, hh, q, qq, qw, ww, r, y, xx, z, zz.
10. Продемонстрируйте (в виде программы или в виде ручного прогона) поиск имени файла «qq» в каталоге FAT32, содержащего записи о файлах с именами: а, а1, b,bb, bbb, c, ca, cb, cd, de, d1, df, ss, ww, ff, h, hh, q, qq, qw, ww, r, y, xx, z, zz.
11. Продемонстрируйте (в виде программы или в виде ручного прогона) поиск имени файла «qq» в каталоге NTFS, содержащего записи о файлах с именами: а, а1, b,bb, bbb, c, ca, cb, cd, de, d1, df, ss, ww, ff, h, hh, q, qq, qw, ww, r, y, xx, z, zz.
12. Проведите на диске дефрагментацию (в виде программы или в виде ручного прогона). Каталог (имя файла, номер 1-го кластера): А 2, В 7, С 8. FAT (содержимое записей): 5, 1, 10,,6, eof,3,12,,11,eof,15,,,eof.
13. Проведите на диске дефрагментацию (в виде программы или в виде ручного прогона). Каталог (имя файла, номер записи в MFT): А 20, В 21, С 28. MFF (номер записи, перечисление кластеров файла): 20 - 2, 1, 5, 6; 21 – 7, 3, 10, 11; 28 – 8, 12, 15.
14. Создайте на диске объемом 40 Гб файловую систему FAT16. Рассчитайте потери дискового пространства на таком диске, если известно, что на нем хранятся 100 файлов разных размеров.
Группа 3. Вопросы.
1. Функции файловой системы.
2. Кластер, как единица дискового пространства. Преимущества и недостатки метода выделения памяти кластерами фиксированного размера.
3. FAT-системы. Общие особенности
4. FAT-16. Способ организации хранения файлов.
5. FAT-32. Причины появления, новые задачи файловой системы.
6. NTFS – файловая система для больших дисков. Хранение информации о файлах.
7. Обеспечение высокой скорости работы и надежности.
8. Сравнение файловых систем.
9. CMOS и BIOS.
10. Виды устройств ввода-вывода. Синхронные и асинхронные вызовы.
11. Структура жесткого диска. Загрузка компьютера.
12. Драйверы и контроллеры.
13. Программная и аппаратная реализация RAID.
14. Разбиение на разделы. Форматирование.
15. Основные положения LINUX-систем.
Модуль 3 Подсистема управления памятью
Контроль усвоения материала модуля проводится в виде письменной контрольной работы и теста (или блиц-опроса). Задание для контрольной работы формируется путем случайного выбора одного из заданий первой группы и пяти заданий второй группы. При решении задач 1 и 2 группы можно пользоваться конспектом лекций. Тест или опрос составляется из заданий третьей группы.
Выражения первой группы содержат 3-5 неточностей и ошибок. Следует не только указать, в чем они заключаются, но и привести аргументы в пользу верного высказывания.
Вторая группа – задачи, решение которых студент может находить, пользуясь калькулятором.
В процессе блиц опроса преподаватель проверяет знание и понимание основных теоретических положений модуля. Вопросы приведены в третьей группе.
Группа1. Неверные и не совсем верные высказывания..
1. Установка операционной системы – это процесс записи на диск необходимых файлов, поэтому можно ускорить процесс установки, выполнив обычное копирование файлов с одного диска на другой.
2. Кэш всегда ускоряет работу системы. Основной принцип кэширования заключается в том, чтобы наиболее часто используемые данные оказываются в кэш, то есть в быстрой памяти. Увеличение размера кэш в два раза способствует увеличению скорости работы компьютера в два раза. Из кэш вытесняются те данные, которые уже никогда не потребуются..
3. Дисковый кэш – способ ускорить любое чтение с диска. Дисковый кэш – специальная микросхема на материнской плате. Программный код может выполняться только из оперативной памяти, а не из дискового кэша
4. При прямой адресации оперативной памяти процесс может обратиться в область памяти, занимаемую операционной системой или другим процессом и тем самым привести к поломке системы. Прямая адресация не позволяет устроить многозадачность. Прямая адресация не имеет преимуществ, ею пользовались только потому, что не было аппаратных возможностей.
5. Логическая адресация оперативной памяти стала возможной в процессорах, начиная с i386. С этого момента стала возможной 32-разрядная адресация. Процессор при этом продолжал работать с 16-разрядными регистрами. В адресе операционная система хранит его характеристики: тип использования памяти, принадлежность страницы памяти.
6. Механизм виртуальной памяти обеспечивает неограниченную оперативную память для любого выполняющего процесса. Применение виртуальной памяти ускоряет выполнение процессов. Иногда виртуальную память называют логической.
7. Фрагментация файла для выгрузки приводит к существенному замедлению работы, поэтому рекомендуется располагать его на отдельном логическом диске. Размер файла для выгрузки должен быть равен трехкратному размеру оперативной памяти.
8. Сброс страниц в файл для выгрузки происходит тогда, когда работающим приложениям не хватает оперативной памяти. Увеличение файла для выгрузки происходит при запуске новых приложений, а уменьшение – сразу же при их завершении.
9. Линейно выполнимые задачи – механизм, при помощи которого операционная система ускоряет свою работу, уменьшая количество обращений к диску и накладные затраты оперативной памяти. Всякую задачу можно оформить как линейно выполнимую. Механизм LE задач – часть кэширования
Группа 2. Задачи.
1. Почему в современных операционных системах страницы оперативной памяти имеют постоянный размер? Знаете ли вы о каком-нибудь использовании страниц произвольной длины? Опишите плюсы и минусы страничного выделения памяти.
2. Посчитать, сколько будет потрачено времени на доступ к данным. Имеется свободный кэш из 4 записей. Последовательность обращений к страницам оперативной памяти следующая (в скобках указан тип запроса): 2(read), 67(write), 2(read), 4(write), 7(write), 9(read), 2(write), 3 (write).
3. Приведите фрагменты программы, демонстрирующие пространственную и временную локальность информации
4. Как вы думаете, какая схема адресации оперативной памяти, и какой тип многозадачности подходят для операционной системы, осуществляющей контроль работы автоматизированного конвейера? А для системы управления межпланетного космического корабля? Поясните выбор
5. В процессе своей работы драйвер и контроллер пользуются центральным процессором. Контроль ошибок всегда лучше проводить на уровне драйвера, так как в этом случае ускоряется доступ к устройству
6. Продемонстрируйте работу виртуальной памяти на примере одного работающего приложения, запрашивающего несколько раз дополнительную память
7. Покажите на примере преимущества и недостатки сегментного выделения памяти
8. Продемонстрируйте обоснованность следующей особенности реализации виртуальной памяти: файл подкачки растет порциями, размер которых составляет 40 Мб.
9. Продемонстрируйте обоснованность следующей особенности реализации виртуальной памяти: файл подкачки уменьшается через 2 минуты после закрытия приложения (если не открыто новое)
10. Продемонстрируйте обоснованность следующей особенности реализации виртуальной памяти: страницы копируются в файл подкачки в свободное время.
11. Проанализируйте обоснованность следующей особенности реализации виртуальной памяти: файл подкачки следует ограничивать сверху
12. Проанализируйте обоснованность следующей особенности реализации виртуальной памяти: файл подкачки следует ограничивать снизу
13. Проанализируйте обоснованность следующей особенности реализации виртуальной памяти: файл подкачки следует разместить на отдельном жестком диске
14. Покажите, каким образом рассчитывается физический адрес в ОП. Приведите все необходимые данные.
15. Продемонстрируйте преимущества и недостатки физической адресации в сравнении с логической адресацией
16. Пусть кэш состоит из КК строк (КК – количество букв в вашем имени). Покажите, как будет выполняться последовательное обращение к страницам оперативной памяти с номерами NPi (NPi – номер в алфавите очередной буквы вашего полного имени, фамилии и отчества). Рассчитайте общее время доступа к данным, считая, что время доступа в кэш равно 1, а время доступа к странице оперативной памяти равно 10. Затем посчитайте необходимое время доступа без использования кэш. Сделайте вывод.
Группа 3. Вопросы.
1. Сегментное и страничное выделение оперативной памяти.
2. Кэширование. Кэш процессора. Кэш диска. При каких условиях кэширование увеличивает производительность системы?
3. Прямой доступ к памяти (управление реальной памятью).
4. Логическая адресация – первый шаг к виртуальной памяти.
5. Файл для выгрузки, назначение, сравнение с технологией кэширования.
6. Особенности реализации виртуальной памяти в разных ОС.
7. Мифы и реальность о работе виртуальной памяти.
8. Адресация оперативной памяти в разных ОС.
9. Реестр. Системные папки и файлы.
10. Установка ОС и программного обеспечения.
11. Сохранность и защита программных систем.
Вопросы к экзамену
Экзамен сдается по билетам. В билете указывается два вопроса, на который студент отвечает устно, и одно практическое задание. Студент готовит устный ответ и выполняет практическое задание самостоятельно, не пользуясь вспомогательными материалами.
Вопросы к экзамену приведены ниже. Задачи и задания аналогичны заданиям, указанным в модулях.
1. Назовите возможные состояния процесса, какие очереди организует ОС?
2. Что такое контекст и дескриптор? Когда появляются контекст и дескриптор процесса? А когда исчезают?
3. Преимущества и недостатки вытесняющей и не вытесняющей многозадачности.
4. Причины, по которым процесс покидает процессор в случае вытесняющей многозадачности и не вытесняющей при применении разных дисциплин планирования.
5. Приведите пример, показывающий проблему синхронизации.
6. Что такое критическая секция, приведите пример некоторой программы, укажите к ней критическую секцию. Сколько критических секций одновременно может поддерживать одна ОС.
7. Чем плох метод блокирующих переменных, на что предлагается его заменить?
8. Приведите свой пример, в котором будет осуществляться работа с некоторыми разделяемыми данными, оформите критические секции с использованием аппарата событий.
9. Чем отличается метод семафоров в общем случае от метода блокирующих переменных. Приведите примеры.
10. Приведите свой пример, в котором будет осуществляться работа с некоторыми разделяемыми данными, оформите критические секции с использованием семафоров.
11. Приведите пример возможного тупика.
12. Что такое монитор, его отличие от семафоров.
13. Методы борьбы с тупиками.
14. Составьте алгоритм распознавания тупика.
15. Что такое нити. Когда наличие нитей повышает производительность системы.
16. CMOS и BIOS, их назначение. Установки в CMOS.
17. Блок-ориентированные устройства и байт-ориентированные устройства.
18. Драйверы, контроллеры, что это, их основные задачи.
19. Разделяемые и выделенные устройства. Уровни организации ввода – вывода.
20. Синхронные и асинхронные передачи.
21. Что такое файл, что такое каталог? Назовите файловые системы, которые Вы знаете. Какие могут быть имена файлов в разных файловых системах? Какие архитектуры каталогов Вы знаете.
22. Покажите возможные типы физической организации файлов, объясните, чем плоха та или иная организация.
23. Каким образом ОС хранит информацию о физическом расположении файла на диске в разных файловых системах. Приведите пример.
24. Рассчитайте размер FAT для диска объемом 40 Гб. Какую FAT следует применить?
25. Можно ли на диске объемом 40 Гб создать FAT16? Рассчитайте средние потери дискового пространства на таком диске при хранении 100 файлов.
26. Что такое раздел диска. Какие программы разбивают диск на разделы. Сколько логических дисков может быть на компьютере?
27. Программы проверки и восстановления диска, дефрагментации, восстановления удаленных файлов.
28. Оцените объем системных данных в FAT и в NTFS, расположенных на фиксированном месте диска. Какая система более устойчива к физическим повреждениям диска?
29. Составьте подробный перечень записей для журнала транзакций при операции "запись нового файла на диск" или "перезапись существующего файла с изменением размеров".
30. Сравнение файловых систем.
31. Сравнение быстродействия файловых систем.
32. Как связаны потери на "хвосты" с размером файлов? А с размером кластера?
33. Модель файловой системы (уровни файловой системы).
34. Опишите логическую структуру жесткого диска и его разделов в случае использования разных файловых систем.
35. В чем состоит принцип кэширования. Опишите свойства информации, благодаря которым кэширование ускоряет получение данных.
36. Кэш оперативной памяти, дисковый кэш – различия, одинаковые черты.
37. Прямая и косвенная адресация оперативной памяти.
38. Опишите структуру адреса ОП в Windows, поясните причины, по которым была реализована такая структура.
39. Понятие виртуальной памяти, его связь с понятием кэширования.
40. Особенности реализации виртуальной памяти в Windows, начиная с версии 95.
Дата добавления: 2015-04-11; просмотров: 25 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |