《操作系統(tǒng)》試題庫及答案一、單項選擇題（每題2分，共20題）1.操作系統(tǒng)的主要功能是（）。A.控制和管理計算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件資源B.對用戶的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行管理C.防止病毒感染D.高速度運(yùn)算答案：A2.進(jìn)程和程序的根本區(qū)別是（）。A.存儲在內(nèi)存和外存B.順序和非順序執(zhí)行機(jī)器指令C.動態(tài)和靜態(tài)特征D.分時使用和獨占使用計算機(jī)資源答案：C3.在進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換中，不可能發(fā)生的轉(zhuǎn)換是（）。A.運(yùn)行→就緒B.運(yùn)行→阻塞C.阻塞→運(yùn)行D.阻塞→就緒答案：C（阻塞態(tài)的進(jìn)程需先轉(zhuǎn)為就緒態(tài)，再被調(diào)度進(jìn)入運(yùn)行態(tài)）4.以下關(guān)于線程的描述，錯誤的是（）。A.線程是CPU調(diào)度的基本單位B.同一進(jìn)程的線程共享進(jìn)程的地址空間C.線程的創(chuàng)建開銷大于進(jìn)程D.線程可并發(fā)執(zhí)行答案：C（線程的創(chuàng)建開銷遠(yuǎn)小于進(jìn)程）5.某系統(tǒng)采用動態(tài)分區(qū)分配內(nèi)存，若某時刻內(nèi)存空閑分區(qū)按地址排序為：100KB（起始地址200KB）、50KB（500KB）、200KB（800KB）、150KB（1100KB）?，F(xiàn)需要分配180KB內(nèi)存，采用最佳適應(yīng)算法會選擇（）。A.100KB分區(qū)B.50KB分區(qū)C.200KB分區(qū)D.150KB分區(qū)答案：C（最佳適應(yīng)選擇滿足需求且最小的空閑分區(qū)，200KB是最接近180KB的可用分區(qū)）6.虛擬內(nèi)存的理論基礎(chǔ)是（）。A.局部性原理B.交換技術(shù)C.覆蓋技術(shù)D.地址重定位答案：A（程序在執(zhí)行時呈現(xiàn)時間和空間局部性，使得僅需部分頁面駐留內(nèi)存即可正常運(yùn)行）7.文件系統(tǒng)中，文件的邏輯結(jié)構(gòu)通常分為（）。A.流式文件和記錄式文件B.順序文件和索引文件C.連續(xù)文件和鏈接文件D.目錄文件和數(shù)據(jù)文件答案：A（邏輯結(jié)構(gòu)是用戶視角的文件組織方式，分為無結(jié)構(gòu)的流式文件和有結(jié)構(gòu)的記錄式文件）8.以下關(guān)于SPOOLing技術(shù)的描述，錯誤的是（）。A.是一種虛擬設(shè)備技術(shù)B.需高速磁盤作為輸入井和輸出井C.可以將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備D.減少了CPU與外圍設(shè)備的并行操作答案：D（SPOOLing技術(shù)通過預(yù)輸入和緩輸出，提高了CPU與外設(shè)的并行性）9.死鎖的四個必要條件中，無法通過協(xié)議破壞的是（）。A.互斥條件B.占有并等待C.不可搶占D.循環(huán)等待答案：A（互斥是某些資源的固有屬性，如打印機(jī)，無法破壞）10.在分頁存儲管理中，頁表的作用是（）。A.記錄內(nèi)存空閑塊的使用情況B.將邏輯頁號映射到物理塊號C.存儲頁面置換算法的統(tǒng)計信息D.管理文件的邏輯塊與物理塊對應(yīng)關(guān)系答案：B（頁表是分頁系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換）11.以下調(diào)度算法中，對短作業(yè)有利的是（）。A.先來先服務(wù)（FCFS）B.短作業(yè)優(yōu)先（SJF）C.時間片輪轉(zhuǎn)（RR）D.優(yōu)先級調(diào)度答案：B（SJF優(yōu)先調(diào)度執(zhí)行時間短的作業(yè)，可降低短作業(yè)的等待時間）12.若系統(tǒng)中有n個進(jìn)程，每個進(jìn)程最多需要m個資源，且系統(tǒng)資源總數(shù)為k。則系統(tǒng)不會發(fā)生死鎖的條件是（）。A.k≥n×mB.k≥n×(m-1)+1C.k≥m×(n-1)+1D.k≥m+n答案：B（當(dāng)每個進(jìn)程都已獲得m-1個資源時，系統(tǒng)剩余1個資源可分配給任一進(jìn)程，使其完成并釋放資源，避免死鎖）13.以下關(guān)于文件目錄的描述，正確的是（）。A.單級目錄結(jié)構(gòu)可以解決文件重名問題B.樹形目錄結(jié)構(gòu)中，每個文件的路徑名唯一C.二級目錄結(jié)構(gòu)需要為每個用戶設(shè)置主目錄D.目錄項僅包含文件名和文件物理地址答案：B（樹形目錄通過路徑名唯一標(biāo)識文件，避免了不同目錄下的重名沖突）14.在設(shè)備管理中，通道的作用是（）。A.實現(xiàn)CPU與內(nèi)存的高速數(shù)據(jù)傳輸B.分擔(dān)CPU的I/O控制任務(wù)C.存儲設(shè)備驅(qū)動程序D.管理設(shè)備的中斷請求答案：B（通道是專用的I/O處理機(jī)，可獨立執(zhí)行通道程序，減少CPU的I/O負(fù)擔(dān)）15.某系統(tǒng)采用銀行家算法避免死鎖，若當(dāng)前系統(tǒng)剩余資源為（3,3,2），進(jìn)程P0已分配（2,0,0），最大需求（7,5,3）；P1已分配（1,2,0），最大需求（3,2,2）；P2已分配（6,0,2），最大需求（9,0,2）；P3已分配（0,1,1），最大需求（2,2,2）；P4已分配（0,0,2），最大需求（4,3,3）。此時（）。A.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)B.系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)C.存在死鎖D.無法判斷答案：A（通過安全性檢查，存在安全序列P1→P3→P4→P2→P0，故系統(tǒng)安全）16.以下關(guān)于頁面置換算法的描述，正確的是（）。A.最佳置換算法（OPT）是實際可行的B.先進(jìn)先出（FIFO）算法會產(chǎn)生Belady異常C.最近最久未使用（LRU）算法需要硬件支持D.時鐘（Clock）算法的性能優(yōu)于LRU答案：B（FIFO算法在增加內(nèi)存塊數(shù)時，可能出現(xiàn)缺頁率上升的Belady異常）17.進(jìn)程間通信（IPC）中，屬于共享內(nèi)存方式的是（）。A.消息隊列B.信號量C.共享存儲區(qū)D.管道答案：C（共享存儲區(qū)通過在內(nèi)存中劃分共享區(qū)域?qū)崿F(xiàn)進(jìn)程通信，是高效的共享內(nèi)存方式）18.以下關(guān)于文件物理結(jié)構(gòu)的描述，錯誤的是（）。A.連續(xù)結(jié)構(gòu)支持高效的順序訪問和隨機(jī)訪問B.鏈接結(jié)構(gòu)適合動態(tài)增長的文件C.索引結(jié)構(gòu)需要額外的空間存儲索引表D.多重索引結(jié)構(gòu)無法處理大文件答案：D（多重索引通過一級、二級甚至三級索引，可支持非常大的文件）19.在分時系統(tǒng)中，時間片的大小應(yīng)根據(jù)（）確定。A.內(nèi)存大小B.進(jìn)程數(shù)量C.CPU速度D.B和C答案：D（時間片需足夠小以保證響應(yīng)時間，又需足夠大以減少進(jìn)程切換開銷，與進(jìn)程數(shù)量和CPU速度相關(guān)）20.以下關(guān)于操作系統(tǒng)類型的描述，正確的是（）。A.批處理系統(tǒng)追求快速響應(yīng)B.實時系統(tǒng)必須具有高可靠性C.分時系統(tǒng)允許多個用戶實時控制D.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的核心是資源共享答案：B（實時系統(tǒng)需在嚴(yán)格時限內(nèi)完成任務(wù)，可靠性是關(guān)鍵）二、填空題（每題2分，共10題）1.操作系統(tǒng)的三個基本特征是并發(fā)、共享和__________。答案：虛擬2.進(jìn)程的三種基本狀態(tài)是運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)和__________。答案：阻塞態(tài)3.信號量S的初值為5，若執(zhí)行3次P操作和2次V操作后，S的值為__________。答案：4（P操作減1，V操作加1；5-3+2=4）4.分頁系統(tǒng)中，邏輯地址由頁號和__________兩部分組成。答案：頁內(nèi)偏移量5.文件的物理結(jié)構(gòu)中，__________結(jié)構(gòu)的文件在刪除中間記錄時需移動后續(xù)記錄。答案：連續(xù)6.設(shè)備分配時，為了避免死鎖，通常采用的策略是__________或有序分配。答案：搶占式分配7.虛擬內(nèi)存的容量受限于__________和內(nèi)存訪問機(jī)制。答案：計算機(jī)的地址空間（或CPU的尋址能力）8.死鎖檢測的依據(jù)是系統(tǒng)是否存在__________。答案：循環(huán)等待鏈（或資源分配圖是否可完全簡化）9.在磁盤調(diào)度算法中，__________算法通過減少磁頭移動距離來提高效率。答案：最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）10.線程的實現(xiàn)方式包括用戶級線程、內(nèi)核級線程和__________。答案：混合式線程三、簡答題（每題6分，共5題）1.簡述進(jìn)程與線程的區(qū)別與聯(lián)系。答案：區(qū)別：（1）調(diào)度單位：線程是CPU調(diào)度的基本單位，進(jìn)程是資源分配的基本單位；（2）并發(fā)性：同一進(jìn)程的線程間并發(fā)度更高，進(jìn)程間并發(fā)需切換上下文；（3）資源共享：線程共享進(jìn)程的地址空間和資源，進(jìn)程間資源獨立；（4）開銷：線程創(chuàng)建、切換開銷遠(yuǎn)小于進(jìn)程。聯(lián)系：線程是進(jìn)程的組成部分，一個進(jìn)程可包含多個線程，線程不能獨立于進(jìn)程存在。2.說明虛擬內(nèi)存的工作原理及優(yōu)點。答案：工作原理：基于局部性原理，僅將當(dāng)前需要的部分頁面/段裝入內(nèi)存，其余存于外存。當(dāng)訪問的頁面不在內(nèi)存時，觸發(fā)缺頁中斷，將所需頁面調(diào)入內(nèi)存，若內(nèi)存不足則置換出不常用的頁面。優(yōu)點：（1）允許程序大小超過物理內(nèi)存；（2）提高內(nèi)存利用率，多個進(jìn)程可共享內(nèi)存；（3）方便編程，用戶無需考慮內(nèi)存限制。3.死鎖的四個必要條件是什么？如何通過破壞“占有并等待”條件預(yù)防死鎖？答案：必要條件：互斥、占有并等待、不可搶占、循環(huán)等待。破壞“占有并等待”的方法：（1）靜態(tài)分配：進(jìn)程在運(yùn)行前一次性申請所有所需資源；（2）資源按需分配：進(jìn)程僅在釋放當(dāng)前資源后才能申請新資源；（3）通過協(xié)議要求進(jìn)程申請資源時不持有其他資源（如先釋放所有資源再申請）。4.比較FCFS（先來先服務(wù)）和SJF（短作業(yè)優(yōu)先）調(diào)度算法的優(yōu)缺點。答案：FCFS優(yōu)點：實現(xiàn)簡單，公平性好；缺點：長作業(yè)后面的短作業(yè)等待時間長，平均周轉(zhuǎn)時間大。SJF優(yōu)點：短作業(yè)優(yōu)先，平均周轉(zhuǎn)時間小，系統(tǒng)吞吐量高；缺點：可能導(dǎo)致長作業(yè)饑餓，無法預(yù)知作業(yè)執(zhí)行時間（需估計），對實時任務(wù)不友好。5.簡述文件系統(tǒng)中目錄的作用，并說明樹形目錄結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。答案：目錄的作用：管理文件，實現(xiàn)“按名存取”，記錄文件屬性，提供文件共享和保護(hù)。樹形目錄結(jié)構(gòu)優(yōu)勢：（1）解決文件重名問題（不同目錄下可同名）；（2）層次清晰，便于文件分類管理；（3）通過路徑名（絕對/相對）唯一標(biāo)識文件，靈活性高；（4）支持子目錄的權(quán)限控制，增強(qiáng)安全性。四、分析計算題（共2題，第1題12分，第2題18分，共30分）1.假設(shè)系統(tǒng)中有4個進(jìn)程P1、P2、P3、P4，它們的到達(dá)時間和執(zhí)行時間如下表所示：|進(jìn)程|到達(dá)時間（ms）|執(zhí)行時間（ms）||------|----------------|----------------||P1|0|8||P2|2|4||P3|4|5||P4|5|3|分別計算FCFS、SJF（非搶占式）調(diào)度算法下的平均周轉(zhuǎn)時間（周轉(zhuǎn)時間=完成時間-到達(dá)時間）。答案：（1）FCFS調(diào)度：執(zhí)行順序：P1→P2→P3→P4-P1完成時間：0+8=8，周轉(zhuǎn)時間=8-0=8-P2完成時間：8+4=12，周轉(zhuǎn)時間=12-2=10-P3完成時間：12+5=17，周轉(zhuǎn)時間=17-4=13-P4完成時間：17+3=20，周轉(zhuǎn)時間=20-5=15平均周轉(zhuǎn)時間=(8+10+13+15)/4=46/4=11.5ms（2）SJF（非搶占式）調(diào)度：P1在0時刻到達(dá)，先執(zhí)行。P1完成時間8ms時，就緒隊列中有P2（已到達(dá)2ms，剩余4ms）、P3（到達(dá)4ms，剩余5ms）、P4（到達(dá)5ms，剩余3ms）。選擇最短的P4（3ms）執(zhí)行。執(zhí)行順序：P1→P4→P2→P3-P1完成時間8，周轉(zhuǎn)時間8-P4開始時間8，完成時間8+3=11，周轉(zhuǎn)時間11-5=6-P2開始時間11，完成時間11+4=15，周轉(zhuǎn)時間15-2=13-P3開始時間15，完成時間15+5=20，周轉(zhuǎn)時間20-4=16平均周轉(zhuǎn)時間=(8+6+13+16)/4=43/4=10.75ms2.某分頁系統(tǒng)的邏輯地址為16位，頁大小為1KB（2^10B），物理內(nèi)存為32KB（2^15B）。（1）邏輯地址中頁號和頁內(nèi)偏移量各占多少位？（2）物理地址需要多少位？物理塊號占多少位？（3）若頁表如下所示，邏輯地址0x3A4（十六進(jìn)制）對應(yīng)的物理地址是多少？|頁號|物理塊號||------|----------||0|5||1|3||2|7||3|2|答案：（1）頁大小1KB=2^10B，頁內(nèi)偏移量占10位；邏輯地址16位，頁號占16-10=6位。（2）物理內(nèi)存32KB=2^15B，物理地址需15位。物理塊大小=頁大小=1KB，物理塊數(shù)=32KB/1KB=32=2^5，故物理塊號占5位，物理地址=物理塊號（5位）+頁內(nèi)偏移量（10位），共15位。（3）邏輯地址0x3A4轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：0011101001