《操作系統(tǒng)》期末考試試題(含答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下關(guān)于操作系統(tǒng)的描述中，正確的是（）。A.操作系統(tǒng)是用戶與計(jì)算機(jī)硬件之間的接口B.操作系統(tǒng)僅負(fù)責(zé)管理CPU和內(nèi)存C.實(shí)時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間一定比分時(shí)系統(tǒng)快D.多道程序設(shè)計(jì)的目的是提高程序員的工作效率答案：A2.進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為阻塞狀態(tài)的可能原因是（）。A.時(shí)間片用完B.被調(diào)度程序選中C.等待I/O完成D.進(jìn)程執(zhí)行完畢答案：C3.在采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的分時(shí)系統(tǒng)中，若時(shí)間片設(shè)置過(guò)短，可能導(dǎo)致（）。A.系統(tǒng)吞吐量下降B.平均周轉(zhuǎn)時(shí)間減少C.進(jìn)程切換次數(shù)減少D.CPU利用率顯著提高答案：A4.某系統(tǒng)內(nèi)存分配采用“首次適應(yīng)算法”，現(xiàn)有空閑分區(qū)表（按地址排序）為：[100KB,200KB,150KB,300KB]。若需要分配250KB的內(nèi)存，最終分配的分區(qū)是（）。A.100KBB.200KBC.150KBD.300KB答案：D5.虛擬內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)基于（）。A.局部性原理B.并行性原理C.同步性原理D.互斥性原理答案：A6.文件系統(tǒng)中，目錄的主要作用是（）。A.存儲(chǔ)文件內(nèi)容B.實(shí)現(xiàn)文件的按名存取C.管理磁盤空閑塊D.提高文件訪問(wèn)速度答案：B7.SPOOLing技術(shù)的主要目的是（）。A.提高CPU利用率B.實(shí)現(xiàn)設(shè)備的虛擬分配C.減少I/O設(shè)備數(shù)量D.加快文件讀寫速度答案：B8.死鎖的四個(gè)必要條件中，無(wú)法通過(guò)資源有序分配策略破壞的是（）。A.互斥條件B.請(qǐng)求和保持條件C.不可搶占條件D.循環(huán)等待條件答案：A9.以下關(guān)于線程的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.線程是CPU調(diào)度的基本單位B.同一進(jìn)程中的線程共享進(jìn)程的地址空間C.線程的創(chuàng)建開(kāi)銷大于進(jìn)程的創(chuàng)建開(kāi)銷D.線程可以獨(dú)立執(zhí)行，但不能獨(dú)立申請(qǐng)資源答案：C10.在磁盤調(diào)度算法中，（）算法可能導(dǎo)致“饑餓”現(xiàn)象。A.先來(lái)先服務(wù)（FCFS）B.最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）C.掃描（SCAN）D.循環(huán)掃描（CSCAN）答案：B二、填空題（每空1分，共15分）1.操作系統(tǒng)的三大基本類型是批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和__________。2.進(jìn)程的三種基本狀態(tài)是運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)和__________。3.進(jìn)程控制塊的英文縮寫是__________。4.調(diào)度算法中，短作業(yè)優(yōu)先（SJF）算法有利于__________（長(zhǎng)/短）作業(yè)，但可能導(dǎo)致長(zhǎng)作業(yè)饑餓。5.內(nèi)存分配的兩種主要方式是連續(xù)分配和__________。6.頁(yè)表的作用是將__________地址轉(zhuǎn)換為物理地址。7.虛擬內(nèi)存的容量受限于__________和磁盤空間的大小。8.文件的物理結(jié)構(gòu)主要有順序結(jié)構(gòu)、鏈接結(jié)構(gòu)和__________。9.設(shè)備管理中的“通道”是一種特殊的__________，用于控制I/O操作。10.死鎖預(yù)防的核心是破壞死鎖產(chǎn)生的__________條件。11.信號(hào)量機(jī)制中，P操作的本質(zhì)是__________（申請(qǐng)/釋放）資源。12.在多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，從根目錄開(kāi)始的路徑稱為_(kāi)_________路徑。13.磁盤訪問(wèn)時(shí)間由尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間和__________時(shí)間組成。14.線程可分為用戶級(jí)線程和__________線程。15.操作系統(tǒng)的核心功能包括處理機(jī)管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理和__________。答案：1.實(shí)時(shí)系統(tǒng)2.阻塞態(tài)3.PCB4.短5.非連續(xù)分配6.邏輯（或虛擬）7.地址總線寬度（或計(jì)算機(jī)的地址空間）8.索引結(jié)構(gòu)9.處理機(jī)10.必要11.申請(qǐng)12.絕對(duì)13.數(shù)據(jù)傳輸14.內(nèi)核級(jí)15.文件管理三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）1.多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)可以提高CPU和I/O設(shè)備的利用率。（）2.進(jìn)程的創(chuàng)建只能由用戶程序發(fā)起。（）3.臨界資源是指一段時(shí)間內(nèi)只能被一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)的資源。（）4.分頁(yè)存儲(chǔ)管理中，頁(yè)面大小由用戶程序決定。（）5.虛擬內(nèi)存的最大容量等于主存容量加上交換區(qū)容量。（）6.文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）的作用是存儲(chǔ)文件內(nèi)容。（）7.設(shè)備獨(dú)立性是指設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不依賴于具體硬件。（）8.死鎖避免的典型算法是銀行家算法。（）9.分時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間主要取決于時(shí)間片大小和用戶數(shù)量。（）10.磁盤調(diào)度算法中，SCAN算法比SSTF算法更公平。（）答案：1.√2.×3.√4.×5.×6.×7.√8.√9.√10.√四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述進(jìn)程與程序的主要區(qū)別。答案：（1）進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的：進(jìn)程是程序的執(zhí)行過(guò)程，有生命周期；程序是指令的集合，靜態(tài)存儲(chǔ)。（2）進(jìn)程是暫時(shí)的，程序是永久的：進(jìn)程隨執(zhí)行創(chuàng)建，結(jié)束后消亡；程序可長(zhǎng)期存儲(chǔ)。（3）進(jìn)程包含更多信息：進(jìn)程包含PCB（進(jìn)程控制塊），記錄運(yùn)行狀態(tài)、資源占用等；程序僅包含代碼和數(shù)據(jù)。（4）一個(gè)程序可對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程：同一程序在不同數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行可生成不同進(jìn)程。2.比較分頁(yè)存儲(chǔ)管理與分段存儲(chǔ)管理的異同。答案：相同點(diǎn)：均屬于非連續(xù)內(nèi)存分配方式，通過(guò)地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)邏輯地址到物理地址的映射。不同點(diǎn)：（1）目的不同：分頁(yè)是為了提高內(nèi)存利用率（解決碎片問(wèn)題）；分段是為了滿足用戶需求（模塊化編程、共享、保護(hù)）。（2）單位不同：頁(yè)面大小固定（由系統(tǒng)決定）；段長(zhǎng)可變（由用戶程序決定）。（3）地址空間結(jié)構(gòu)不同：分頁(yè)的邏輯地址是一維的；分段的邏輯地址是二維的（段號(hào)+段內(nèi)偏移）。（4）信息共享與保護(hù)：分段更易實(shí)現(xiàn)（按邏輯段共享）；分頁(yè)需共享整個(gè)頁(yè)面，可能包含無(wú)關(guān)信息。3.虛擬內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)需要哪些關(guān)鍵技術(shù)？答案：（1）請(qǐng)求分頁(yè)/分段：僅將部分頁(yè)面/段裝入內(nèi)存，其余保留在磁盤。（2）頁(yè)面置換算法：當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，選擇換出部分頁(yè)面（如LRU、FIFO等）。（3）地址轉(zhuǎn)換機(jī)制：通過(guò)頁(yè)表/段表記錄頁(yè)面/段的狀態(tài)（是否在內(nèi)存）。（4）缺頁(yè)中斷處理：當(dāng)訪問(wèn)的頁(yè)面不在內(nèi)存時(shí)，觸發(fā)中斷并從磁盤調(diào)入。（5）內(nèi)存分配策略：確定為進(jìn)程分配多少物理塊（固定分配或可變分配）。4.什么是設(shè)備獨(dú)立性？實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性有何好處？答案：設(shè)備獨(dú)立性是指應(yīng)用程序不依賴于具體的物理設(shè)備，只需通過(guò)邏輯設(shè)備名訪問(wèn)設(shè)備。好處：（1）提高程序的可移植性：程序無(wú)需因設(shè)備更換而修改。（2）簡(jiǎn)化設(shè)備管理：系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)分配物理設(shè)備，優(yōu)化資源使用。（3）支持多設(shè)備共享：同一邏輯設(shè)備名可映射到不同物理設(shè)備，提高設(shè)備利用率。（4）便于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的更新：物理設(shè)備變化時(shí)，只需修改邏輯到物理的映射關(guān)系。5.簡(jiǎn)述死鎖處理的四種策略，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。答案：（1）死鎖預(yù)防：通過(guò)破壞死鎖的四個(gè)必要條件（如資源有序分配破壞循環(huán)等待），確保死鎖不發(fā)生。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠；缺點(diǎn)是限制資源使用方式，可能降低系統(tǒng)效率。（2）死鎖避免：通過(guò)動(dòng)態(tài)檢查資源分配狀態(tài)（如銀行家算法），確保不進(jìn)入不安全狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)是資源利用率較高；缺點(diǎn)是需要預(yù)知進(jìn)程的最大資源需求，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。（3）死鎖檢測(cè)與解除：允許死鎖發(fā)生，通過(guò)檢測(cè)算法（如資源分配圖化簡(jiǎn)）發(fā)現(xiàn)死鎖后，采取終止進(jìn)程或剝奪資源的方式解除。優(yōu)點(diǎn)是資源利用率最高；缺點(diǎn)是檢測(cè)和解除操作可能代價(jià)高昂（如進(jìn)程回滾）。（4）忽略死鎖：僅適用于死鎖概率極低的系統(tǒng)（如大多數(shù)個(gè)人計(jì)算機(jī)）。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。五、綜合應(yīng)用題（共25分）1.（8分）某系統(tǒng)有4個(gè)進(jìn)程（P1-P4），3類資源（A、B、C），資源總量為（9,8,10）。某時(shí)刻資源分配情況如下表：|進(jìn)程|已分配資源（A,B,C）|最大需求（A,B,C）||------|---------------------|-------------------||P1|2,1,3|5,5,5||P2|3,2,1|4,3,3||P3|1,1,2|3,3,4||P4|0,2,2|2,4,5|（1）計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)的可用資源向量。（2）使用銀行家算法判斷當(dāng)前狀態(tài)是否安全，若安全給出安全序列。答案：（1）已分配資源總和：A=2+3+1+0=6；B=1+2+1+2=6；C=3+1+2+2=8?？捎觅Y源=總量-已分配=（9-6,8-6,10-8）=（3,2,2）。（2）計(jì)算各進(jìn)程的需求矩陣（最大需求-已分配）：P1:(5-2,5-1,5-3)=(3,4,2)P2:(4-3,3-2,3-1)=(1,1,2)P3:(3-1,3-1,4-2)=(2,2,2)P4:(2-0,4-2,5-2)=(2,2,3)安全序列檢查：可用資源（3,2,2）。-P2需求（1,1,2）≤可用（3,2,2），分配后釋放資源，可用變?yōu)椋?+3,2+2,2+1）=（6,4,3）。-P3需求（2,2,2）≤（6,4,3），分配后釋放，可用變?yōu)椋?+1,4+1,3+2）=（7,5,5）。-P1需求（3,4,2）≤（7,5,5），分配后釋放，可用變?yōu)椋?+2,5+1,5+3）=（9,6,8）。-P4需求（2,2,3）≤（9,6,8），分配后釋放，可用變?yōu)椋?+0,6+2,8+2）=（9,8,10）（總量）。存在安全序列：P2→P3→P1→P4，當(dāng)前狀態(tài)安全。2.（7分）某進(jìn)程的頁(yè)表如下（頁(yè)號(hào)從0開(kāi)始），頁(yè)面大小為4KB，邏輯地址為0x3A4B（十六進(jìn)制）。|頁(yè)號(hào)|物理塊號(hào)|有效位||------|----------|--------||0|5|1||1|2|1||2|7|0||3|8|1|（1）該邏輯地址對(duì)應(yīng)的頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移是多少？（2）若有效位為1，計(jì)算對(duì)應(yīng)的物理地址（十六進(jìn)制）；若有效位為0，說(shuō)明會(huì)發(fā)生什么。答案：（1）頁(yè)面大小4KB=2^12B，頁(yè)內(nèi)偏移占12位。邏輯地址0x3A4B轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：0011101001001011。頁(yè)號(hào)=高位部分（32位系統(tǒng)中，假設(shè)邏輯地址為16位）：前4位（0011）即頁(yè)號(hào)3；頁(yè)內(nèi)偏移=后12位（101001001011）=0xA4B。（2）頁(yè)號(hào)3的有效位為1，物理塊號(hào)8。物理地址=物理塊號(hào)×頁(yè)面大小+頁(yè)內(nèi)偏移=8×4KB+0xA4B=0x8000+0xA4B=0x8A4B（十六進(jìn)制）。若有效位為0（如頁(yè)號(hào)2），則發(fā)生缺頁(yè)中斷，需要從磁盤調(diào)入該頁(yè)到內(nèi)存，并更新頁(yè)表。3.（10分）某系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法（非搶占式），有5個(gè)作業(yè)J1-J5到達(dá)系統(tǒng)的時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間如下表：|作業(yè)|到達(dá)時(shí)間（ms）|運(yùn)行時(shí)間（ms）||------|----------------|----------------||J1|0|8||J2|2|4||J3|3|5||J4|5|3||J5|8|2|（1）畫出甘特圖表示作業(yè)調(diào)度順序。（2）計(jì)算平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間（保留兩位小數(shù)）。答案：（1）調(diào)度順序分析：-0ms：只有J1到達(dá)，開(kāi)始執(zhí)行，8ms結(jié)束。-8ms時(shí)，已到達(dá)的作業(yè)有J2（到達(dá)2ms）、J3（3ms）、J4（5ms）、J5（8ms）。剩余運(yùn)行時(shí)間分別為4、5、3、2。選擇最短的J5（2ms），執(zhí)行到10ms結(jié)束。-10ms時(shí)，剩余作業(yè)J2（剩余4ms）、J3（5ms）、J4（3ms）。選擇J4（3ms），執(zhí)行到13ms結(jié)束。-13ms時(shí)，剩余作業(yè)J2（4ms）、J3（5ms）。選擇J2（4ms），執(zhí)行到17ms結(jié)束。-17ms時(shí)，最后執(zhí)行J3（5ms），到22ms結(jié)束。甘特