作業系統概論考古題｜歷屆國考試題彙整

簡釋下列輸出入（I/O）技術：（20 分，每小題5 分） 線上周邊設備同作技術（Spooling） 緩衝技術（Buffering） 快取技術（Caching） 隨機存取記憶碟（RAM disk）

寫出如何以過程間通訊（Interprocess communication）技術解決產銷問題 （Producer-consumer problem）。（20 分）

簡述UNIX 系統如何提供與執行過程創立（Process creation）之系統服務（System service）， 並評述其優點與缺點。（20 分）

簡述建構作業系統命令解譯程式（Command interpreter）與核心程式（Kernel）之三 種結合的方式並就使用者之觀點比較其差異。（20 分）

簡釋猛移現象（Thrashing）與工作集合模式（Working-set model）。（10 分） 工作集合模式如何解決猛移現象？（10 分）

請問 CPU（即硬體）如何處理 page fault trap？（10 分） 請問 OS（即軟體）如何處理 page fault trap？（10 分）

請問CPU 產生出來的位址（address，即program counter上的位址）是實體位址 （physical address）還是虛擬位址（virtual address）？試討論之。（15 分）

如果你要設計一個虛擬記憶體系統，請問你會使用分頁技術（paging）或分段技術 （segmentation）？請舉實例（實際應用系統）說明之並比較其優缺點。（15 分）

請問甚麼是Distributed denial of services（DDOS）？（5 分） 請問甚麼是SYN flooding？（5 分）

在 CPU 工作排程方法中，最短工作優先排程法（Shortest Job First scheduling）在實 際上是無法實現的，但是在硬碟工作排程方面，最短找尋時間排程法（Shortest Seek Time First: SSTF）不僅可行, 而且效果良好, 請問是甚麼原因？（20 分） 六、請解釋下列名詞：（20 分） Context switch Critical region Semaphore Translation look-aside buffer（TLB） Demand paging

假設四個程序(process)到達(arrival)與CPU 使用時間如下所列。假設每個程序只使用 如列之CPU 時間，而不計算I/O 時間。請分別計算並說明程序執行次序 依序循環 (round robin)， 先到先服務(FCFS)， 最短工作優先(SJF)在有優先插入(Preemptive) 及不可優先插入(non-preemptive)法下，四種程序平均等待時間。註：RR 之時間量定 為 5 seconds。（20 分） Process Arrival Time CPU Time (sec) P1 0 6 P2

舉例說明排程是(scheduling)如何區別機制(mechanism)和策略(policy)，並請提出一機 制能夠允許父行程(parent process)來控制他的子行程(children processes)之排班策 略。（20 分）

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請說明忙碌等待(busy waiting)和停滯(blocking)有何不同。（20 分）

P4 8 2 二、假設一顆硬碟有6000 個磁柱，編號從0 到5999。目前讀寫頭的位置在磁柱1000 的 地方，再之前的位置為1500。今假設在排隊等待的需求磁柱編號數依序為 280, 1470, 900, 1700, 1800, 1500, 1000, 175 請問下列四種方法，欲滿足上述硬碟讀寫需求，讀寫 頭移動的距離和各為何？（20 分） FCFS（先來先做） SSTF（最短尋找時間的要求先做） SCAN（掃描排班法） LOOK 三、在硬碟的技術上，RAID 代表的全稱是什麼？有何作用？敘述RAID 1, RAID 2, 與 RAID 3 之間的差異性。（14 分）

解釋內部斷裂(internal fragmentation)和外部斷裂(external fragmentation)之間的分 別。（10 分） 內部斷裂和外部斷裂哪一個會發生在分頁系統中？（5 分） 內部斷裂和外部斷裂哪一個會發生在完全分段的系統中？（5 分）

何謂作業系統(operating system)？以檔案管理為例，請說明其在作業系統中應提供那 些功能？（10 分）

假設一電腦系統有6 架磁帶機，由n 個行程競相要求。每一行程最多可要求2 架磁 帶機。n 為何值可避免系統發生死結(deadlock)？（20 分）

在虛擬記憶體系統，分頁替換(page replacement)的方法中除了FIFO 的方法外，請列 舉另外兩種方法，並說明其如何作用。（12 分） 六、在分配行程(process)記憶體框架空間(frame)中，若分配不當則可能產生輾轉現象 (thrashing)。請說明何謂輾轉現象？試舉出解決此現象的方法。（12 分） 七、敘述批次系統與分時系統的差別。即時系統(real time system)有何特性？什麼系統屬 之？（12 分）

檔案系統的績效與cache hit rate 密切相關。如果由cache 中尋得所需區塊只需 1 msec，而由磁碟中讀取所需區塊則要50 msec。如果cache hit rate 為h，請問在此 系統中完成一個要求的平均時間為何？（20 分）

寫出下列各子題所列兩系統的主要區別：（20 分） 批次作業(Batch system)與分時系統(Time-sharing system)。 緊密偶合多處理機系統(Tightly coupled multiprocessor system)與鬆散偶合多處理機 系統(Loosely coupled multiprocessor system)。 硬即時系統(Hard real-time system)與軟即時系統(Soft real-time system)。

簡釋何謂計數型信號機(Counting semaphore)。 寫出如何以計數型信號機解決生產者與消費者問題(Producer-consumer problem)。 （20 分）

舉出五種常被用於檔案保護(File protection)之技術，並說明保護工作原理與優缺點。 （20 分）

就硬體支援(Hardware support)，配置(Allocation)，保護與共享(Protection and sharing)， 碎裂(Fragmentation)以及位址空間(Address space)等五議題，比較記憶體管理(Memory management)之分頁技術 (Paging)與分段技術(Segmentation)。（20 分）

如果某作業系統之工作負擔(Workload)如下：（20 分） 過程 CPU 時間 到達時間 P1 30 0 P2 24 5 P3 20 10 P4 12 15 P5 10 20 繪出下列系統之甘特圖(Gantt chart)並計算各過程(Process)之等候時間(Waiting time)，其中如有同時事件，到達事件最優先被處理。 該系統採用最短剩餘時間排序法(Shortest-remaining-time-first scheduling)。 該系統採用輪迴排序法(Round-robin scheduling)，其時間限量(Time quantum)為7。