大學(xué)本科計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)期末考試試卷考試時(shí)長(zhǎng)：120分鐘滿分：100分班級(jí)：__________姓名：__________學(xué)號(hào)：__________得分：__________大學(xué)本科計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)期末考試試卷考核對(duì)象：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科學(xué)生題型分值分布：-單選題（20分）-填空題（20分）-判斷題（20分）-簡(jiǎn)答題（12分）-應(yīng)用題（18分）總分：100分一、單選題（共10題，每題2分，共20分）1.在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程與程序的主要區(qū)別在于（）。A.進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進(jìn)程占用內(nèi)存，程序不占用內(nèi)存C.進(jìn)程有狀態(tài)，程序沒(méi)有狀態(tài)D.進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，程序不能2.以下哪種調(diào)度算法會(huì)優(yōu)先選擇等待時(shí)間最長(zhǎng)的進(jìn)程？（）A.FCFS（先來(lái)先服務(wù)）B.SJF（最短作業(yè)優(yōu)先）C.RR（輪轉(zhuǎn)調(diào)度）D.Priority（優(yōu)先級(jí)調(diào)度）3.頁(yè)面置換算法中，LRU（最近最少使用）算法的局部性原理是指（）。A.最頻繁使用的頁(yè)面最先被置換B.最久未使用的頁(yè)面最先被置換C.隨機(jī)選擇頁(yè)面進(jìn)行置換D.新分配的頁(yè)面優(yōu)先保留4.在虛擬內(nèi)存管理中，頁(yè)面置換的發(fā)生通常由（）。A.頁(yè)面錯(cuò)誤（PageFault）B.進(jìn)程切換C.CPU緩存未命中D.內(nèi)存碎片5.以下哪種同步機(jī)制可以防止多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)共享資源？（）A.信號(hào)量（Semaphore）B.計(jì)數(shù)器鎖（CounterLock）C.互斥鎖（Mutex）D.原子操作（AtomicOperation）6.死鎖產(chǎn)生的必要條件不包括（）。A.互斥條件B.請(qǐng)求與保持條件C.循環(huán)等待條件D.資源共享?xiàng)l件7.在管道通信中，以下哪種機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)傳遞？（）A.消息隊(duì)列（MessageQueue）B.共享內(nèi)存（SharedMemory）C.管道（Pipe）D.套接字（Socket）8.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主要功能是（）。A.管理內(nèi)存分配B.控制硬件設(shè)備操作C.進(jìn)程調(diào)度D.文件系統(tǒng)管理9.在文件系統(tǒng)中，索引節(jié)點(diǎn)（Inode）的主要作用是（）。A.存儲(chǔ)文件內(nèi)容B.記錄文件屬性C.管理文件目錄D.控制文件訪問(wèn)權(quán)限10.以下哪種文件系統(tǒng)支持日志記錄？（）A.FAT32B.NTFSC.ext4D.HFS+二、填空題（共10題，每題2分，共20分）1.進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換包括______、______和______。2.頁(yè)面置換算法中，F(xiàn)IFO（先進(jìn)先出）算法的缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生______現(xiàn)象。3.虛擬內(nèi)存的地址空間稱為_(kāi)_____，物理內(nèi)存的地址空間稱為_(kāi)_____。4.信號(hào)量S的初值為1時(shí)，P(S)操作的作用是______，V(S)操作的作用是______。5.死鎖的預(yù)防策略包括______、______和______。6.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序通常通過(guò)______與硬件設(shè)備進(jìn)行通信。7.文件系統(tǒng)中，目錄結(jié)構(gòu)通常采用______或______方式組織。8.在磁盤調(diào)度算法中，SCAN（掃描）算法也稱為_(kāi)_____算法。9.虛擬內(nèi)存的頁(yè)面置換策略包括______、______和______。10.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中的分布式文件系統(tǒng)（DFS）可以實(shí)現(xiàn)______和______功能。三、判斷題（共10題，每題2分，共20分）1.進(jìn)程和線程都是資源分配的基本單位。（）2.FCFS調(diào)度算法會(huì)導(dǎo)致平均等待時(shí)間最短。（）3.LRU算法可以避免頁(yè)面置換的Belady現(xiàn)象。（）4.信號(hào)量機(jī)制可以解決生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題。（）5.死鎖只能通過(guò)資源剝奪來(lái)解除。（）6.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要運(yùn)行在內(nèi)核模式下。（）7.索引節(jié)點(diǎn)（Inode）存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中，不存儲(chǔ)在用戶空間。（）8.FAT32文件系統(tǒng)支持文件權(quán)限管理。（）9.磁盤調(diào)度算法的目標(biāo)是減少尋道時(shí)間。（）10.虛擬內(nèi)存可以提高內(nèi)存利用率，但會(huì)降低系統(tǒng)速度。（）四、簡(jiǎn)答題（共3題，每題4分，共12分）1.簡(jiǎn)述進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的原因及條件。2.解釋什么是內(nèi)存碎片，并簡(jiǎn)述其解決方法。3.比較FCFS和SJF調(diào)度算法的優(yōu)缺點(diǎn)。五、應(yīng)用題（共2題，每題9分，共18分）1.假設(shè)有4個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3、P4需要訪問(wèn)共享資源，每個(gè)進(jìn)程需要請(qǐng)求3個(gè)資源。資源總數(shù)為10個(gè)，初始狀態(tài)為可用資源數(shù)=5。若進(jìn)程按P1、P2、P3、P4的順序請(qǐng)求資源，請(qǐng)分析是否會(huì)發(fā)生死鎖，并說(shuō)明原因。2.設(shè)有一個(gè)磁盤調(diào)度隊(duì)列，當(dāng)前隊(duì)列為[98,183,37,122,14,124,65,67]，采用SCAN算法（從磁頭初始位置向右掃描），磁頭初始位置為50，請(qǐng)寫出調(diào)度順序及總尋道距離。標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、單選題1.A2.A3.A4.A5.A6.D7.C8.B9.B10.B解析：1.進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，具有狀態(tài)變化，而程序是靜態(tài)的代碼集合。2.FCFS調(diào)度算法按請(qǐng)求順序執(zhí)行，優(yōu)先選擇等待時(shí)間最長(zhǎng)的進(jìn)程。3.LRU算法基于局部性原理，優(yōu)先置換最久未使用的頁(yè)面。4.頁(yè)面置換發(fā)生在頁(yè)面錯(cuò)誤（PageFault）時(shí)，即進(jìn)程請(qǐng)求的頁(yè)面不在內(nèi)存中。5.信號(hào)量機(jī)制（如P、V操作）可以控制多個(gè)進(jìn)程對(duì)共享資源的互斥訪問(wèn)。6.死鎖產(chǎn)生的必要條件包括互斥、請(qǐng)求與保持、循環(huán)等待，但不包括資源共享。7.管道（Pipe）是UNIX/Linux系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的機(jī)制。8.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)管理硬件設(shè)備的操作。9.索引節(jié)點(diǎn)（Inode）存儲(chǔ)文件的元數(shù)據(jù)（如權(quán)限、大小等）。10.NTFS文件系統(tǒng)支持日志記錄，可以防止數(shù)據(jù)丟失。二、填空題1.就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)、阻塞態(tài)2.Belady現(xiàn)象3.邏輯地址空間、物理地址空間4.獲取資源、釋放資源5.預(yù)防、避免、檢測(cè)與恢復(fù)6.中斷（Interrupt）7.樹(shù)形結(jié)構(gòu)、圖形結(jié)構(gòu)8.C-SCAN（循環(huán)掃描）9.FIFO、LRU、LFU10.文件共享、并發(fā)訪問(wèn)解析：1.進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換包括就緒態(tài)（等待CPU）、運(yùn)行態(tài)（執(zhí)行中）、阻塞態(tài)（等待I/O）。2.FIFO算法可能產(chǎn)生Belady現(xiàn)象，即增加頁(yè)面數(shù)會(huì)導(dǎo)致缺頁(yè)率上升。3.虛擬內(nèi)存使用邏輯地址空間，物理內(nèi)存使用物理地址空間。4.P(S)操作用于請(qǐng)求資源，V(S)操作用于釋放資源。5.死鎖預(yù)防通過(guò)破壞必要條件，避免死鎖發(fā)生。6.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)中斷與硬件通信。7.目錄結(jié)構(gòu)可以是樹(shù)形（如UNIX/Linux）或圖形（如Windows）。8.SCAN算法從磁頭一側(cè)掃描到另一側(cè)再返回，稱為C-SCAN。9.常見(jiàn)的頁(yè)面置換策略包括FIFO、LRU、LFU。10.DFS實(shí)現(xiàn)文件共享和并發(fā)訪問(wèn)。三、判斷題1.√2.×（FCFS可能導(dǎo)致平均等待時(shí)間最長(zhǎng)）3.√4.√5.×（還可以通過(guò)超時(shí)檢測(cè)）6.√7.√8.×（FAT32不支持權(quán)限管理）9.√10.√解析：1.進(jìn)程是資源分配單位，線程是CPU調(diào)度單位。2.FCFS調(diào)度算法可能導(dǎo)致饑餓，平均等待時(shí)間不一定最短。3.LRU算法通過(guò)置換最久未使用頁(yè)面，避免Belady現(xiàn)象。4.信號(hào)量機(jī)制可以解決生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題。5.死鎖還可以通過(guò)超時(shí)檢測(cè)解除。6.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行在內(nèi)核模式以訪問(wèn)硬件。7.Inode存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中，不直接暴露給用戶。8.FAT32是通用文件系統(tǒng)，不支持權(quán)限管理。9.磁盤調(diào)度算法的目標(biāo)是減少尋道時(shí)間。10.虛擬內(nèi)存需要額外開(kāi)銷，可能降低系統(tǒng)速度。四、簡(jiǎn)答題1.進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的原因及條件-原因：進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中需要根據(jù)資源請(qǐng)求、I/O操作等事件切換狀態(tài)。-條件：-就緒態(tài)→運(yùn)行態(tài)：CPU調(diào)度分配。-運(yùn)行態(tài)→阻塞態(tài)：請(qǐng)求資源未滿足或I/O等待。-阻塞態(tài)→就緒態(tài)：I/O完成或資源獲取。-運(yùn)行態(tài)→就緒態(tài)：時(shí)間片用完或更高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程。2.內(nèi)存碎片及其解決方法-內(nèi)存碎片分為外部碎片（未連續(xù)的小空閑塊）和內(nèi)部碎片（分配給進(jìn)程的內(nèi)存大于實(shí)際需求）。-解決方法：-動(dòng)態(tài)分區(qū)分配（如伙伴系統(tǒng)）。-固定分區(qū)分配（減少碎片）。-內(nèi)存壓縮（移動(dòng)進(jìn)程合并碎片）。-分頁(yè)/分段（消除外部碎片）。3.FCFS與SJF調(diào)度算法比較-FCFS：按請(qǐng)求順序執(zhí)行，簡(jiǎn)單但平均等待時(shí)間長(zhǎng)，可能饑餓。-SJF：按作業(yè)長(zhǎng)度優(yōu)先，平均等待時(shí)間短，但可能忽略長(zhǎng)作業(yè)。-優(yōu)缺點(diǎn)：-FCFS：公平但低效；SJF：高效但可能不公平。五、應(yīng)用題1.死鎖分析-初始狀態(tài)：可用資源=5，進(jìn)程請(qǐng)求按P1→P2→P3→P4順序。-P1請(qǐng)求3資源，可用資源=2，P1阻塞。-P2請(qǐng)求3資源，可用資源=0，P2阻塞。-P3請(qǐng)求3資源，可用資源=0，P3阻塞。-P4請(qǐng)求3資源，可用資源=0，P4阻塞。-結(jié)論：系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)，所有進(jìn)程阻塞。2.磁盤調(diào)度-隊(duì)列：[98,183,37,122,14,124,65,67]，初始位置50。