操作系统模拟练习题+答案

操作系统模拟练习题+答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.进程从运行态转换为阻塞态的可能原因是（）。A.时间片用完B.被调度程序选中C.等待某资源可用D.进程执行完毕2.在分页存储管理中，页表的作用是（）。A.记录内存空闲块B.实现逻辑地址到物理地址的映射C.管理文件存储位置D.记录进程状态信息3.下列磁盘调度算法中，可能导致“饥饿”现象的是（）。A.先来先服务（FCFS）B.最短寻道时间优先（SSTF）C.扫描算法（SCAN）D.循环扫描（CSCAN）4.虚拟内存的理论基础是（）。A.局部性原理B.交换技术C.覆盖技术D.动态链接5.若系统中有n个进程共享m台打印机，且每个进程最多需要k台打印机，则系统不发生死锁的最少打印机数量是（）。A.n(k-1)+1B.n(k-1)C.m≥nD.m≥k6.文件的逻辑结构分为流式文件和（）。A.顺序文件B.记录式文件C.索引文件D.直接文件7.在信号量机制中，若信号量S的初值为3，当前值为-2，则表示（）。A.有3个进程在等待该资源B.有2个进程在等待该资源C.系统中有3个可用资源D.系统中有2个可用资源8.线程与进程的根本区别是（）。A.线程拥有独立的地址空间B.进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位C.线程不能并发执行D.进程的创建开销小于线程9.在多级反馈队列调度算法中，若某进程在低优先级队列中等待时间过长，系统会将其提升到高优先级队列，这是为了（）。A.减少调度时间B.避免饥饿C.提高吞吐量D.降低平均周转时间10.设备管理中的“通道”是一种（）。A.特殊的I/O设备B.用于连接CPU和内存的硬件C.专用的I/O处理机D.存储设备的逻辑抽象二、填空题（每空1分，共15分）1.进程的三种基本状态是运行态、就绪态和（）。2.临界资源是指（）的资源。3.虚拟内存的实现需要（）和（）的支持，前者负责地址转换，后者负责页面换入换出。4.文件的物理结构通常包括顺序结构、（）和（）三种。5.死锁产生的四个必要条件是互斥条件、（）、不可抢占条件和（）。6.磁盘访问时间由（）、（）和数据传输时间三部分组成。7.线程可分为用户级线程和（），前者的调度由（）完成，后者的调度由操作系统内核完成。8.在分页存储管理中，逻辑地址空间被划分为大小相等的（），物理地址空间被划分为大小相等的（）。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述进程调度与作业调度的区别。2.比较分页存储管理与分段存储管理的异同。3.说明死锁避免与死锁预防的区别，并列举死锁预防的四种策略。4.解释SPOOLing技术的工作原理及其在设备管理中的作用。5.文件系统中，目录管理需要满足哪些基本要求？四、综合分析题（共35分）1.（10分）假设系统中有4个进程P1、P2、P3、P4，它们的到达时间和运行时间如下表所示：进程到达时间（ms）运行时间（ms）P108P224P345P453分别计算采用先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF，非抢占）调度算法时的平均周转时间（周转时间=完成时间-到达时间）。2.（10分）某系统采用分页存储管理，页面大小为4KB，逻辑地址空间为16位，页表如下所示：页号物理块号05132732（1）逻辑地址的页号和页内偏移量各占多少位？（2）计算逻辑地址0x3A40（十六进制）对应的物理地址（十六进制）。3.（8分）某系统有R1、R2两类资源，数量分别为3个和4个。当前资源分配情况如下：进程已分配资源（R1,R2）最大需求（R1,R2）剩余资源（R1,R2）P1(1,2)(2,3)(1,1)P2(1,1)(3,3)P3(0,1)(1,2)（1）计算各进程的需求矩阵（还需要的资源）。（2）判断当前系统是否处于安全状态，若安全，给出一个安全序列。4.（7分）某磁盘共有200个磁道（0-199），当前磁头位于50号磁道，移动方向为向磁道号增加的方向。现有访问请求序列：90、10、150、30、180、60。分别计算采用SCAN算法和CSCAN算法时的总寻道次数。答案一、单项选择题1.C（进程因等待资源（如I/O）从运行态转为阻塞态；时间片用完转为就绪态，执行完毕转为终止态）。2.B（分页系统中，页表记录逻辑页号到物理块号的映射，用于地址转换）。3.B（SSTF优先处理距离近的请求，可能使远处请求长期等待，导致饥饿）。4.A（虚拟内存利用程序运行的局部性（时间、空间），仅加载部分页面到内存）。5.A（死锁避免条件：总资源数≥n(k-1)+1，此时至少有一个进程可获得所有资源并释放）。6.B（文件逻辑结构分为流式（无结构）和记录式（有结构））。7.B（信号量S≤0时，|S|表示等待该资源的进程数；S初值3，当前-2，说明3-2=1个资源被占用，2个进程等待）。8.B（进程是资源分配单位，线程是调度单位；线程共享进程地址空间，创建开销更小）。9.B（多级反馈队列通过提升长期等待进程的优先级，避免低优先级进程饥饿）。10.C（通道是独立于CPU的专用I/O处理机，负责控制I/O设备与内存的数据传输）。二、填空题1.阻塞态2.同一时间仅允许一个进程访问3.页表（或地址转换机构）；缺页中断机制（或页面置换算法）4.链接结构；索引结构5.请求和保持条件；循环等待条件6.寻道时间；旋转延迟时间7.内核级线程；用户空间的线程库8.页；块（或帧）三、简答题1.进程调度与作业调度的区别：层次不同：作业调度是高级调度，决定哪些作业进入内存；进程调度是低级调度，决定哪个进程获得CPU。对象不同：作业调度处理外存中的作业，进程调度处理内存中的进程。频率不同：进程调度频率高（毫秒级），作业调度频率低（分钟级）。2.分页与分段的异同：相同点：均采用离散分配方式，通过地址转换机构实现逻辑地址到物理地址的映射。不同点：分页是物理划分（页面大小固定），目的是提高内存利用率；分段是逻辑划分（段长可变），目的是满足程序的模块化需求。分页的逻辑地址是一维的（页号+页内偏移），分段的逻辑地址是二维的（段号+段内偏移）。页表记录页到块的映射，段表记录段基址和段长。3.死锁避免与预防的区别：死锁预防通过破坏死锁必要条件（如互斥、请求保持等），确保死锁不可能发生；死锁避免通过动态检查资源分配状态（如银行家算法），避免进入不安全状态。死锁预防的四种策略：破坏互斥条件（如共享设备）；破坏请求和保持条件（一次性分配所有资源）；破坏不可抢占条件（允许抢占资源）；破坏循环等待条件（资源有序分配）。4.SPOOLing技术的工作原理及作用：原理：利用磁盘作为虚拟设备，将独占设备（如打印机）转换为共享设备。通过输入井（缓存输入数据）和输出井（缓存输出数据），使进程的I/O操作与实际设备分离。作用：提高设备利用率（多个进程可“同时”使用独占设备）；减少进程等待时间（I/O操作由SPOOLing系统后台完成，进程无需阻塞等待）；实现虚拟设备（将物理设备映射为多个逻辑设备）。5.目录管理的基本要求：实现“按名存取”（根据文件名快速找到文件物理地址）；提高目录检索效率（如采用哈希表、多级目录结构）；允许文件共享（硬链接或符号链接）；支持文件重名（如多级目录中不同目录下可存在同名文件）；便于文件管理（如创建、删除、修改目录项）。四、综合分析题1.（1）FCFS调度顺序：P1→P2→P3→P4（按到达时间顺序）。P1：到达0，运行8，完成8，周转时间8-0=8；P2：到达2，等待到8开始运行，完成8+4=12，周转12-2=10；P3：到达4，等待到12开始运行，完成12+5=17，周转17-4=13；P4：到达5，等待到17开始运行，完成17+3=20，周转20-5=15；平均周转时间：(8+10+13+15)/4=46/4=11.5ms。（2）SJF（非抢占）调度顺序：P1（0到达，运行8）→P2（2到达，运行4）→P4（5到达，运行3）→P3（4到达，运行5）。P1：完成8，周转8；P2：到达2，P1完成后（8）开始运行，完成8+4=12，周转10；P4：到达5，P2完成后（12）开始运行，完成12+3=15，周转15-5=10；P3：到达4，P4完成后（15）开始运行，完成15+5=20，周转20-4=16；平均周转时间：(8+10+10+16)/4=44/4=11ms。2.（1）页面大小4KB=2¹²B，页内偏移占12位；逻辑地址16位，页号占16-12=4位（0-15页）。（2）逻辑地址0x3A40转换为二进制：0011101001000000。页号：前4位0011（3），页内偏移：后12位101001000000（0xA40）。查页表，页号3对应物理块号2，物理块号2的起始地址=2×4KB=8KB=0x2000。物理地址=0x2000+0xA40=0x2A40。3.（1）需求矩阵=最大需求-已分配资源：P1：(2-1,3-2)=(1,1)；P2：(3-1,3-1)=(2,2)；P3：(1-0,2-1)=(1,1)。（2）剩余资源(1,1)。检查是否存在安全序列：P1需求(1,1)≤剩余(1,1)，分配后释放资源，剩余变为(1+1,1+2)=(2,3)；P3需求(1,1)≤(2,3)，分配后释放，剩余变为(2+0,3+1)=(2,4)；P2需求(2,2)≤(2,4)，分配后释放，剩余变为(2+1,4+1)=(3,5)（超过系统总资源，不影响安全判断）。安全序列为P1→P3→P2，系统处于安全状态。4.SCAN算法（磁头向号增加方向移动）：顺序：50→60→90→150→180（到达199后反向）→30→10。寻道次数：(60-