第2章操作系统原理课后习题

第2章操作系统原理课后习题考核对象：计算机科学与技术专业本科二年级学生题型分值分布：-单项选择题（10题×2分=20分）-填空题（10题×2分=20分）-判断题（10题×2分=20分）-简答题（8题×2分=16分）-应用题（8题×4分=32分）一、单项选择题（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.进程需要CPU执行，程序不需要CPU执行D.进程可以并发执行，程序不能并发执行2.线程与进程的主要区别之一是（）。A.线程拥有独立的地址空间，进程共享地址空间B.线程比进程更耗资源C.进程可以创建线程，线程不能创建进程D.线程没有进程调度权，进程有调度权3.采用时间片轮转调度算法时，若时间片过大，可能导致（）。A.系统吞吐量下降B.平均等待时间增加C.进程切换开销增大D.系统响应时间变长4.在分时系统中，响应时间主要取决于（）。A.进程数量B.时间片大小C.CPU速度D.内存容量5.以下哪种同步机制可以用于解决生产者-消费者问题？（）A.信号量机制B.计算机中断C.中断向量表D.系统调用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.资源共享条件7.在页式存储管理中，页面置换算法的目的是（）。A.减少页面冲突B.增加内存利用率C.避免内存碎片D.提高系统吞吐量8.以下哪种文件系统支持日志记录？（）A.FAT32B.NTFSC.ext2D.HFS+9.在设备管理中，DMA（直接内存访问）的主要优势是（）。A.提高CPU利用率B.减少中断频率C.增加设备独立性D.优化内存布局10.虚拟内存的实现依赖于（）。A.硬盘空间B.CPU缓存C.交换分区D.以上都是二、填空题（每题2分，共20分）1.进程的基本状态包括______、______和______。2.时间片轮转调度算法的核心参数是______。3.信号量S的初值为0，P(S)操作和V(S)操作的共同作用是______。4.死锁预防的主要策略包括______、______和______。5.页式存储管理中，页面大小通常由______决定。三、判断题（每题2分，共20分）1.进程的上下文切换比线程的上下文切换开销更大。（）2.FCFS（先来先服务）调度算法适用于需要快速响应的系统。（）3.信号量机制可以解决哲学家就餐问题。（）4.死锁检测算法需要系统维护一个资源分配表。（）5.页面置换算法会影响系统的局部性原理。（）6.文件系统中的元数据包括文件大小、创建时间等信息。（）7.DMA方式下，CPU无需参与数据传输过程。（）8.虚拟内存可以解决物理内存不足的问题。（）9.设备驱动程序必须为每种设备编写独立的代码。（）10.分时系统的时间片分配通常基于用户优先级。（）四、简答题（每题2分，共16分）1.简述进程与线程的区别和联系。2.解释时间片轮转调度算法的优缺点。3.描述信号量机制的工作原理。4.列举三种常见的死锁预防策略。5.说明页式存储管理的原理及其优缺点。五、应用题（每题4分，共32分）案例1：进程调度问题某系统中有5个进程P1、P2、P3、P4、P5，它们的到达时间和执行时间如下表所示：|进程|到达时间|执行时间||------|----------|----------||P1|0|8||P2|1|4||P3|3|9||P4|5|5||P5|6|7|假设系统采用FCFS调度算法，计算所有进程的平均周转时间和平均带权周转时间。案例2：死锁检测问题某系统中有3个进程P1、P2、P3和2个资源R1、R2。资源分配表如下：|进程|已分配资源|需要资源||------|------------|----------||P1|R1|R2||P2|R2|R1||P3|无|R1、R2|问：系统是否处于死锁状态？若存在死锁，如何解除？案例3：页面置换算法问题某系统采用页式存储管理，页面大小为1KB，内存大小为4KB。当前内存中已加载页面P1、P2、P3，当CPU访问页面P4时，发生缺页中断。假设采用LRU算法进行页面置换，请说明替换哪一页，并给出页面访问序列及其对应的缺页情况。案例4：文件系统问题一、单项选择题答案1.A解析：进程是动态的执行单元，具有生命周期，而程序是静态的代码集合。2.A解析：线程共享进程的地址空间，而进程拥有独立的地址空间。3.D解析：时间片过大会导致系统响应时间变长，因为进程需要等待更长时间才能获得CPU。4.B解析：分时系统的响应时间主要取决于时间片大小，时间片越小，响应越快。5.A解析：信号量机制可以用于实现进程同步，解决生产者-消费者问题。6.D解析：死锁产生的必要条件包括互斥、请求与保持、循环等待，不包括资源共享。7.B解析：页面置换算法的目的是减少缺页中断次数，提高内存利用率。8.B解析：NTFS支持日志记录，可以防止系统崩溃后数据丢失。9.A解析：DMA方式下，CPU可以执行其他任务，提高CPU利用率。10.D解析：虚拟内存依赖于硬盘空间、CPU缓存和交换分区共同实现。---二、填空题答案1.运行、就绪、阻塞2.时间片大小3.控制资源访问4.互斥、资源有序分配、非抢占式调度5.处理器字长三、判断题答案1.√2.×3.√4.√5.√6.√7.√8.√9.×10.√---四、简答题答案及解析1.进程与线程的区别和联系进程是资源分配的基本单位，线程是CPU调度的基本单位。进程拥有独立的地址空间和资源，线程共享进程的资源。联系：线程是进程的一部分，进程可以创建和终止线程。2.时间片轮转调度算法的优缺点优点：实现公平响应，适用于分时系统；缺点：平均等待时间可能较长，不适合实时系统。3.信号量机制的工作原理信号量S的初值为0，P(S)操作减1，V(S)操作加1。P(S)用于请求资源，V(S)用于释放资源，通过信号量控制进程同步。4.死锁预防策略互斥：资源不能共享；资源有序分配：进程按顺序请求资源；非抢占式调度：不抢占进程资源。5.页式存储管理的原理及其优缺点原理：将进程地址空间和内存物理空间分成固定大小的页面，通过页表映射。优点：实现虚拟内存；缺点：页面置换开销大。五、应用题答案及解析案例1：进程调度问题FCFS调度序列：P1、P2、P3、P4、P5。总周转时间：P1(8)、P2(12)、P3(21)、P4(26)、P5(33)，平均周转时间=17.4