操作系统原理考试试卷

操作系统原理考试试卷考试时长：120分钟满分：100分考核对象：计算机科学与技术专业本科二年级学生题型分值分布：-单选题（10题，每题2分，共20分）-填空题（10题，每题2分，共20分）-判断题（10题，每题2分，共20分）-简答题（3题，每题4分，共12分）-应用题（2题，每题9分，共18分）总分：100分一、单选题（每题2分，共20分）1.在操作系统中，进程与程序的主要区别在于（）。A.进程是动态的，程序是静态的B.进程占用内存，程序不占用内存C.进程有状态，程序没有状态D.进程可以并发执行，程序不能参考答案：A2.以下哪种调度算法会优先选择等待时间最长的进程？（）A.FCFSB.SJFC.PriorityD.RoundRobin参考答案：A3.在分页管理中，发生页面置换时，若新调入的页面与原有页面部分重叠，称为（）。A.内部碎片B.外部碎片C.页面抖动D.虚拟内存参考答案：B4.以下哪种同步机制可以防止多个进程同时访问共享资源？（）A.信号量B.计数器锁C.互斥锁D.读写锁参考答案：C5.在文件系统中，索引节点（Inode）主要存储（）。A.文件内容B.文件属性C.文件名D.文件目录参考答案：B6.以下哪种磁盘调度算法优先服务距离磁头最近的数据？（）A.FCFSB.SSTFC.SCAND.C-SCAN参考答案：B7.在进程通信中，管道（Pipe）适用于（）。A.同一进程间通信B.不同进程间通信C.跨机器通信D.无限制进程数通信参考答案：B8.虚拟内存的实现依赖于（）。A.硬盘空间B.CPU速度C.内存管理单元（MMU）D.操作系统内核参考答案：C9.在死锁避免中，银行家算法的核心思想是（）。A.保持资源空闲B.预先分配资源C.避免资源循环等待D.减少资源竞争参考答案：C10.以下哪种文件系统支持日志记录？（）A.FAT32B.NTFSC.ext4D.HFS+参考答案：B---二、填空题（每空2分，共20分）1.进程状态包括______、______和______。参考答案：就绪态、运行态、阻塞态2.页面置换算法中，LRU算法的中文全称是______。参考答案：最近最少使用算法3.信号量S的初值为1时，P(S)和V(S)操作主要用于______。参考答案：进程同步4.文件系统中，目录结构分为______和______。参考答案：单级目录、两级目录5.磁盘调度算法中，SCAN算法的中文全称是______。参考答案：扫描算法6.进程通信的方式包括______、______和______。参考答案：管道、消息队列、共享内存7.虚拟内存的地址映射分为______和______两个阶段。参考答案：地址转换、地址翻译8.死锁产生的必要条件包括______、______、______和______。参考答案：互斥、占有并等待、非抢占、循环等待9.文件系统中，磁盘空间分配方式包括______和______。参考答案：连续分配、链接分配10.操作系统中，进程调度算法的目的是______和______。参考答案：提高CPU利用率、提高系统吞吐量---三、判断题（每题2分，共20分）1.进程和线程都是资源分配的基本单位。（）参考答案：正确2.FCFS磁盘调度算法会导致最短寻道时间优先（SSTF）问题。（）参考答案：错误3.页面置换算法中，FIFO算法容易产生Belady现象。（）参考答案：正确4.信号量机制可以解决死锁问题。（）参考答案：错误5.虚拟内存可以解决内存碎片问题。（）参考答案：正确6.文件系统中，索引节点（Inode）存储文件内容。（）参考答案：错误7.SSTF磁盘调度算法可能导致饥饿问题。（）参考答案：正确8.死锁避免算法需要预先知道资源需求。（）参考答案：正确9.共享内存是一种高效的进程间通信方式。（）参考答案：正确10.FAT32文件系统支持日志记录。（）参考答案：错误---四、简答题（每题4分，共12分）1.简述进程状态转换的原因。参考答案：-进程状态转换主要包括以下几种情况：1.就绪态→运行态：当进程获得CPU时，状态从就绪变为运行。2.运行态→就绪态：当进程时间片用完或被更高优先级进程抢占时，状态从运行变为就绪。3.运行态→阻塞态：当进程需要等待资源（如I/O）时，状态从运行变为阻塞。4.阻塞态→就绪态：当进程等待的资源被占用释放时，状态从阻塞变为就绪。2.解释什么是内部碎片和外部碎片。参考答案：-内部碎片：分配给进程的内存块比其实际需求大，多余的部分称为内部碎片。-外部碎片：内存中存在许多不连续的小空闲块，无法满足进程的内存需求。3.简述死锁避免与死锁检测的区别。参考答案：-死锁避免：通过资源分配策略（如银行家算法）确保系统不会进入死锁状态。-死锁检测：系统运行时检测死锁，并通过资源剥夺等方式解除死锁。---五、应用题（每题9分，共18分）1.假设有4个进程P1、P2、P3、P4，它们的CPUBurstTime分别为3、6、4、5时间单位。若采用SJF调度算法，计算平均周转时间和平均带权周转时间。解题思路：-SJF调度按BurstTime升序执行：P1→P3→P4→P2。-周转时间：完成时间-到达时间（假设所有进程到达时间为0）。-带权周转时间：周转时间/BurstTime。计算过程：-P1：完成时间=3，周转时间=3，带权周转时间=1。-P3：完成时间=3+4=7，周转时间=7，带权周转时间=1.75。-P4：完成时间=7+5=12，周转时间=12，带权周转时间=2.4。-P2：完成时间=12+6=18，周转时间=18，带权周转时间=3。-平均周转时间=(3+7+12+18)/4=10。-平均带权周转时间=(1+1.75+2.4+3)/4=2.125。参考答案：平均周转时间10，平均带权周转时间2.125。2.假设有3个进程P1、P2、P3，它们需要资源A和B的数量分别为（3,2）、（6,1）、（2,3）。系统当前资源数量为A=10，B=5。若采用银行家算法，判断是否可以安全分配资源。解题思路：-计算可用资源：A=10-3-6-2=1，B=5-2-1-3=0。-分配资源后，剩余资源：A=1-0=1，B=0-0=0。-安全检测：按需分配，若所有进程能满足安全序列，则可行。计算过程：-P1：需A=3，B=2，可用A=1，B=0，不满足。-P2：需A=6，B=1，可用A=1，B=0，不满足。-P3：需A=2，B=3，可用A=1，B=0，不满足。-无法满足所有进程，故不安全。参考答案：不可以安全分配资源。---标准答案及解析一、单选题1.A解析：进程是动态执行的程序实例，具有状态变化，而程序是静态的代码。2.A解析：FCFS按请求顺序调度，等待时间最长优先。3.B解析：分页置换时若新页面与旧页面部分重叠，产生外部碎片。4.C解析：互斥锁通过P/V操作防止多个进程同时访问共享资源。5.B解析：Inode存储文件属性（如权限、大小），内容存储在数据块。6.B解析：SSTF优先服务距离磁头最近的数据，减少寻道时间。7.B解析：管道适用于不同进程间半双工通信。8.C解析：虚拟内存依赖MMU进行地址映射。9.C解析：银行家算法通过资源分配策略避免死锁。10.B解析：NTFS支持日志记录，提高文件系统可靠性。二、填空题1.就绪态、运行态、阻塞态解析：进程状态转换包括就绪、运行、阻塞三种。2.最近最少使用算法解析：LRU算法选择最久未使用的页面置换。3.进程同步解析：P(S)用于请求资源，V(S)用于释放资源。4.单级目录、两级目录解析：目录结构分为单级（直接索引）和两级（多级索引）。5.扫描算法解析：SCAN算法从磁头开始扫描，服务所有请求。6.管道、消息队列、共享内存解析：进程通信方式包括管道、消息队列、共享内存。7.地址转换、地址翻译解析：虚拟内存地址映射分为物理地址转换和逻辑地址翻译。8.互斥、占有并等待、非抢占、循环等待解析：死锁产生的必要条件包括互斥、占有并等待等。9.连续分配、链接分配解析：磁盘空间分配方式包括连续分配和链接分配。10.提高CPU利用率、提高系统吞吐量解析：进程调度目标包括提高CPU利用率和系统吞吐量。三、判断题1.正确解析：进程是资源分配单位，线程是CPU调度单位。2.错误解析：FCFS可能导致寻道时间增加。3.正确解析：FIFO算法可能产生Belady现象（页面置换后性能下降）。4.错误解析：信号量用于进程同步，不能直接解决死锁。5.正确解析：虚拟内存通过分页解决内存碎片问题。6.错误解析：Inode存储文件属性，内容存储在数据块。7.正确解析：SSTF可能导致低优先级进程饥饿。8.正确解析：银行家算法需要预先知道资源需求。9.正确解析：共享内存支持高效进程间通信。10.错误解析：FAT32不支持日志记录，NTFS支持。四、简答题1.进程状态转换的原因：-就绪态→运行态：CPU分配。-运行态→就绪态：时间片用完或被抢占。-运行态→阻塞态：等待资源。-阻塞态→就绪态：资源释放。2.内部碎片和外部碎片：-内部碎片：分配内存块比需求大，多余部分浪费。-外部碎片：内存碎片分散，无法满足