计算机操作系统原理考试题目及答案

计算机操作系统原理考试题目及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的首字母填入括号内）1.在操作系统中，进程可以被定义为（）。A.程序的一次执行过程B.电脑内存中的数据C.一个独立的软件D.硬盘上存储的程序代码2.下列关于进程状态转换的描述中，错误的是（）。A.就绪态的进程可以变为运行态B.运行态的进程可以变为阻塞态C.阻塞态的进程可以变为就绪态D.运行态的进程可以直接变为终止态，无需变为阻塞态3.优先级调度算法中，若不考虑优先级相同进程的调度顺序，则（）。A.可能导致饥饿（Starvation）B.调度过程一定是最优的C.无法实现多道程序设计D.优先级高的进程总是先执行4.在分页存储管理方式中，地址映射主要涉及（）。A.逻辑地址到物理地址的转换B.二进制代码到机器指令的转换C.程序指令到操作系统的转换D.物理地址到逻辑地址的转换5.虚拟内存的主要目的是（）。A.提高主存的容量B.加快CPU的运算速度C.实现内存共享D.隐藏物理内存的限制，提供更大的地址空间6.死锁产生的必要条件不包括（）。A.互斥条件B.请求与保持条件C.循环等待条件D.资源重复分配条件7.在文件系统中，目录结构主要有（）两种。A.线性结构和树形结构B.网状结构和星形结构C.单级目录和多级目录D.顺序文件和索引文件8.下列关于磁盘调度算法的描述，正确的是（）。A.FCFS算法总能找到最短寻道时间的磁盘调度B.SSTF算法可能引起饥饿现象C.SCAN算法也称为电梯算法D.C-SCAN算法的平均寻道时间通常比SCAN算法更长9.在操作系统中，进程间通信（IPC）机制不包括（）。A.共享内存B.管道（Pipe）C.套接字（Socket）D.中断10.I/O控制方式中，程序直接控制方式的主要缺点是（）。A.CPU利用率低B.I/O设备利用率低C.系统缺乏并行性D.需要专门硬件支持二、判断题（每题1分，共10分。请将“正确”填入括号内，将“错误”填入括号内）1.（）操作系统是系统软件，它管理计算机的硬件和软件资源，并为用户和应用程序提供服务。2.（）在单道程序系统中，CPU和内存中只能有一道程序在执行。3.（）进程和程序是同一个概念。4.（）任何进程至少处于运行态或就绪态之一。5.（）时间片轮转调度算法是抢占式调度算法。6.（）分页机制比分段机制更能提供内存保护。7.（）虚拟内存的实现依赖于硬件（如MMU）的支持。8.（）死锁只可能发生在存在多个进程和多种资源的系统中。9.（）文件系统必须提供文件共享机制。10.（）设备驱动程序是操作系统的一部分，它负责管理具体的I/O设备。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述进程与线程的区别。2.简述操作系统提供哪些基本服务功能？3.解释什么是内存碎片，并简述其产生的原因。4.简述死锁预防的四种基本策略。四、计算题（每题8分，共16分）1.假设某系统有一个磁盘，平均寻道时间为50ms，磁头移动100道需要5ms。当前磁头位于第100道，需要按顺序访问以下请求块所在的道号：95,180,160,45,30。请分别计算使用FCFS磁盘调度算法和SSTF磁盘调度算法时的平均寻道时间。（假设磁头移动方向始终不变）2.设一个进程的页表如下（页框号从0开始）：|逻辑页号|页框号||:-------|:-----||0|1||1|0||2|3||3|-||4|2|该进程访问逻辑地址为逻辑页号1，位移为5的内存单元。请计算其对应的物理地址。（假设页面大小为4字节）五、论述题（12分）论述操作系统中进程调度算法的选择对系统性能（如CPU利用率、吞吐量、周转时间、等待时间等）的影响，并说明选择不同调度算法时需要考虑哪些因素。试卷答案一、单项选择题1.A解析：进程是程序在某个数据集上的执行过程，是操作系统资源分配和调度的基本单位。A选项最符合此定义。2.D解析：运行态的进程可能会因为等待I/O、申请资源得不到满足等原因而主动放弃CPU，变为阻塞态；也可能被操作系统调度器切换，变为就绪态；运行态结束时（正常结束或异常结束）会变为终止态。D选项描述错误，运行态变为终止态是进程生命周期结束的直接前奏，通常需要先变为阻塞态等待调度或资源，或者CPU被抢占。3.A解析：优先级调度算法按进程优先级分配CPU。若高优先级进程一直就绪且优先级始终最高，则低优先级进程可能永远得不到CPU，即饥饿。B选项不一定，非抢占式优先级调度可能让低优先级进程先执行。C选项无关。D选项描述的是非抢占式优先级调度。4.A解析：分页存储管理通过页表将进程的逻辑地址（页号+位移）映射到物理地址（页框号+位移）。B是编译器工作。C是操作系统与用户程序的关系。D是物理地址到逻辑地址的转换，方向错误。5.D解析：虚拟内存通过提供比实际物理内存更大的地址空间，使用户程序可以不必关心物理内存的具体分配情况，从而有效管理内存资源，提高内存利用率。6.D解析：死锁产生的必要条件是互斥、请求与保持、不剥夺、循环等待。D选项“资源重复分配条件”不是死锁产生的必要条件，资源重复分配可能导致系统状态复杂，但不是死锁发生的直接原因。7.C解析：单级目录结构下，所有文件都在同一目录下；多级目录结构（树形结构）允许文件组织成层次关系。A和B是逻辑结构。C是常见的分类方式。8.C解析：SCAN算法（电梯算法）从当前磁头位置沿磁道方向扫描，服务所有请求，到达盘面边缘后反向扫描。C选项正确。FCFS非最优，SSTF可能饥饿，C-SCAN平均寻道时间通常比SCAN短。9.D解析：共享内存、管道、套接字都是进程间通信机制。中断是CPU对外部事件（如I/O完成）的响应机制，用于实现设备与CPU/操作系统的交互，不是进程间通信方式。10.C解析：程序直接控制方式下，CPU在I/O操作期间只能等待，无法执行其他任务，导致CPU和I/O设备都处于空闲状态，缺乏并行性。二、判断题1.正确解析：操作系统定义了其核心功能：管理硬件和软件资源，提供系统服务。2.正确解析：单道程序系统指内存中同时只有一道程序在运行，CPU为该程序独占。3.错误解析：程序是静态的代码，进程是动态的执行过程。4.正确解析：进程状态包括运行、就绪、阻塞、终止。除终止态外，其他状态至少有一种是进程必须处于的。5.正确解析：时间片轮转调度算法中，进程执行一个时间片后，若未完成，会被切换给其他进程，CPU被抢占，属于抢占式调度。6.错误解析：分段机制基于逻辑地址划分，各段意义不同，保护更灵活；分页机制基于物理地址划分，粒度小，通常用于实现内存保护，但保护粒度相对粗。7.正确解析：虚拟内存需要硬件MMU（MemoryManagementUnit）的支持来实现逻辑地址到物理地址的自动转换。8.错误解析：死锁产生的条件是互斥、请求与保持、不剥夺、循环等待。只要满足这四个条件，即使只有一个进程和一种资源，理论上也可能发生死锁（例如，进程A持有资源R，请求资源R，但资源R已被进程B持有，进程B请求资源A，形成循环等待）。不过通常讨论死锁时指多个进程和多种资源。9.错误解析：文件系统提供文件共享机制是其重要功能，但不是必须的。有些简单的文件系统可能只支持单个用户使用。10.正确解析：设备驱动程序是操作系统的核心组成部分，负责管理特定硬件设备，实现操作系统与硬件之间的接口。三、简答题1.进程是资源分配的基本单位，线程是CPU调度的基本单位。一个进程可以包含多个线程。线程共享进程的地址空间和资源，切换开销小；进程之间地址空间独立，切换开销大。2.操作系统提供的基本服务功能包括：进程管理（创建、调度、终止、同步、互斥）、内存管理（分配、回收、保护、共享、虚拟内存）、文件管理（创建、删除、读写、目录管理、保护）、设备管理（设备分配、释放、驱动程序、缓冲管理）、用户接口（命令接口、图形接口）。3.内存碎片是指内存中存在许多无法被利用的小空闲块，这些小块分散在内存各处，导致无法为较大的进程分配连续的内存空间。产生原因是内存分配和回收的不连续操作。分为内部碎片（分配给进程的内存块比请求的大）和外部碎片（回收的内存块大小不一且分散）。4.死锁预防策略通过破坏死锁产生的四个必要条件之一：*互斥条件：不破坏，通过资源共享方式预防（如信号量机制）。*请求与保持条件：破坏之一，进程必须一次性申请所有所需资源，否则不申请任何资源。*不剥夺条件：破坏之一，允许剥夺其他进程的资源给当前进程。*循环等待条件：破坏之一，按资源编号顺序申请资源，打破循环等待链。四、计算题1.FCFS：(100-95)+(180-100)+(160-180)+(45-160)+(30-45)=5+80+20+115+15=235道平均寻道时间=235道/5次=47msSSTF：当前磁头在100道。访问95：(100-95)=5道磁头在95道。访问180：(180-95)=85道磁头在180道。访问160：(160-180)=20道磁头在160道。访问45：(160-45)=115道磁头在45道。访问30：(45-30)=15道总寻道距离=5+85+20+115+15=240道平均寻道时间=240道/5次=48ms2.逻辑页号1，位移5。页表查找：逻辑页号1对应的页框号为0。物理地址=页框号*页面大小+位移=0*4字节+5字节=5字节。五、论述题进程调度算法的选择对系统性能有显著影响。不同的调度算法在CPU利用率、系统吞吐量、进程周转时间、进程等待时间等方面有不同的侧重和表现。*CPU利用率：有些算法（如优先级算法、非抢占式调度）可能因等待高优先级进程或资源而使CPU空闲时间较长，利用率相对较低。抢占式调度（如时间片轮转）能更好地保证CPU忙碌，利用率通常较高。*系统吞吐量：指单位时间内完成的进程数量。时间片轮转算法，特别是配合多级队列调度，能较好地提高吞吐量。短进程优先算法适合短作业系统，能提高吞吐量。*平均周转时间：指从进程提交到完成的时间。短进程优先算法能显著缩短平均周转时间。先来先服务（FCFS）算法的周转时间可能很长，尤其是长进程后面跟着短进程时。*平均等待时间：指进程在就绪队列中等待CPU的时间。时间片轮转算法因进程切换频繁，等待时间通常较短。FCFS算法中，后面到达的进程可能等待很长时间。选择调度算法时需考虑：1.