操作系統模擬練習題+答案

操作系統模擬練習題+答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.進程從運行態轉換為阻塞態的可能原因是（）。A.時間片用完B.被調度程序選中C.等待某資源可用D.進程執行完畢2.在分頁存儲管理中，頁表的作用是（）。A.記錄內存空閑塊B.實現邏輯地址到物理地址的映射C.管理文件存儲位置D.記錄進程狀態信息3.下列磁盤調度算法中，可能導致“饑餓”現象的是（）。A.先來先服務（FCFS）B.最短尋道時間優先（SSTF）C.掃描算法（SCAN）D.循環掃描（CSCAN）4.虛擬內存的理論基礎是（）。A.局部性原理B.交換技術C.覆蓋技術D.動態鏈接5.若系統中有n個進程共享m臺打印機，且每個進程最多需要k臺打印機，則系統不發生死鎖的最少打印機數量是（）。A.n(k-1)+1B.n(k-1)C.m≥nD.m≥k6.文件的邏輯結構分為流式文件和（）。A.順序文件B.記錄式文件C.索引文件D.直接文件7.在信號量機制中，若信號量S的初值為3，當前值為-2，則表示（）。A.有3個進程在等待該資源B.有2個進程在等待該資源C.系統中有3個可用資源D.系統中有2個可用資源8.線程與進程的根本區別是（）。A.線程擁有獨立的地址空間B.進程是資源分配的基本單位，線程是調度的基本單位C.線程不能并發執行D.進程的創建開銷小于線程9.在多級反饋隊列調度算法中，若某進程在低優先級隊列中等待時間過長，系統會將其提升到高優先級隊列，這是為了（）。A.減少調度時間B.避免饑餓C.提高吞吐量D.降低平均周轉時間10.設備管理中的“通道”是一種（）。A.特殊的I/O設備B.用于連接CPU和內存的硬件C.專用的I/O處理機D.存儲設備的邏輯抽象二、填空題（每空1分，共15分）1.進程的三種基本狀態是運行態、就緒態和（）。2.臨界資源是指（）的資源。3.虛擬內存的實現需要（）和（）的支持，前者負責地址轉換，后者負責頁面換入換出。4.文件的物理結構通常包括順序結構、（）和（）三種。5.死鎖產生的四個必要條件是互斥條件、（）、不可搶占條件和（）。6.磁盤訪問時間由（）、（）和數據傳輸時間三部分組成。7.線程可分為用戶級線程和（），前者的調度由（）完成，后者的調度由操作系統內核完成。8.在分頁存儲管理中，邏輯地址空間被劃分為大小相等的（），物理地址空間被劃分為大小相等的（）。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述進程調度與作業調度的區別。2.比較分頁存儲管理與分段存儲管理的異同。3.說明死鎖避免與死鎖預防的區別，并列舉死鎖預防的四種策略。4.解釋SPOOLing技術的工作原理及其在設備管理中的作用。5.文件系統中，目錄管理需要滿足哪些基本要求？四、綜合分析題（共35分）1.（10分）假設系統中有4個進程P1、P2、P3、P4，它們的到達時間和運行時間如下表所示：進程到達時間（ms）運行時間（ms）P108P224P345P453分別計算采用先來先服務（FCFS）、短作業優先（SJF，非搶占）調度算法時的平均周轉時間（周轉時間=完成時間-到達時間）。2.（10分）某系統采用分頁存儲管理，頁面大小為4KB，邏輯地址空間為16位，頁表如下所示：頁號物理塊號05132732（1）邏輯地址的頁號和頁內偏移量各占多少位？（2）計算邏輯地址0x3A40（十六進制）對應的物理地址（十六進制）。3.（8分）某系統有R1、R2兩類資源，數量分別為3個和4個。當前資源分配情況如下：進程已分配資源（R1,R2）最大需求（R1,R2）剩余資源（R1,R2）P1(1,2)(2,3)(1,1)P2(1,1)(3,3)P3(0,1)(1,2)（1）計算各進程的需求矩陣（還需要的資源）。（2）判斷當前系統是否處于安全狀態，若安全，給出一個安全序列。4.（7分）某磁盤共有200個磁道（0-199），當前磁頭位于50號磁道，移動方向為向磁道號增加的方向。現有訪問請求序列：90、10、150、30、180、60。分別計算采用SCAN算法和CSCAN算法時的總尋道次數。答案一、單項選擇題1.C（進程因等待資源（如I/O）從運行態轉為阻塞態；時間片用完轉為就緒態，執行完畢轉為終止態）。2.B（分頁系統中，頁表記錄邏輯頁號到物理塊號的映射，用于地址轉換）。3.B（SSTF優先處理距離近的請求，可能使遠處請求長期等待，導致饑餓）。4.A（虛擬內存利用程序運行的局部性（時間、空間），僅加載部分頁面到內存）。5.A（死鎖避免條件：總資源數≥n(k-1)+1，此時至少有一個進程可獲得所有資源并釋放）。6.B（文件邏輯結構分為流式（無結構）和記錄式（有結構））。7.B（信號量S≤0時，|S|表示等待該資源的進程數；S初值3，當前-2，說明3-2=1個資源被占用，2個進程等待）。8.B（進程是資源分配單位，線程是調度單位；線程共享進程地址空間，創建開銷更小）。9.B（多級反饋隊列通過提升長期等待進程的優先級，避免低優先級進程饑餓）。10.C（通道是獨立于CPU的專用I/O處理機，負責控制I/O設備與內存的數據傳輸）。二、填空題1.阻塞態2.同一時間僅允許一個進程訪問3.頁表（或地址轉換機構）；缺頁中斷機制（或頁面置換算法）4.鏈接結構；索引結構5.請求和保持條件；循環等待條件6.尋道時間；旋轉延遲時間7.內核級線程；用戶空間的線程庫8.頁；塊（或幀）三、簡答題1.進程調度與作業調度的區別：層次不同：作業調度是高級調度，決定哪些作業進入內存；進程調度是低級調度，決定哪個進程獲得CPU。對象不同：作業調度處理外存中的作業，進程調度處理內存中的進程。頻率不同：進程調度頻率高（毫秒級），作業調度頻率低（分鐘級）。2.分頁與分段的異同：相同點：均采用離散分配方式，通過地址轉換機構實現邏輯地址到物理地址的映射。不同點：分頁是物理劃分（頁面大小固定），目的是提高內存利用率；分段是邏輯劃分（段長可變），目的是滿足程序的模塊化需求。分頁的邏輯地址是一維的（頁號+頁內偏移），分段的邏輯地址是二維的（段號+段內偏移）。頁表記錄頁到塊的映射，段表記錄段基址和段長。3.死鎖避免與預防的區別：死鎖預防通過破壞死鎖必要條件（如互斥、請求保持等），確保死鎖不可能發生；死鎖避免通過動態檢查資源分配狀態（如銀行家算法），避免進入不安全狀態。死鎖預防的四種策略：破壞互斥條件（如共享設備）；破壞請求和保持條件（一次性分配所有資源）；破壞不可搶占條件（允許搶占資源）；破壞循環等待條件（資源有序分配）。4.SPOOLing技術的工作原理及作用：原理：利用磁盤作為虛擬設備，將獨占設備（如打印機）轉換為共享設備。通過輸入井（緩存輸入數據）和輸出井（緩存輸出數據），使進程的I/O操作與實際設備分離。作用：提高設備利用率（多個進程可“同時”使用獨占設備）；減少進程等待時間（I/O操作由SPOOLing系統后臺完成，進程無需阻塞等待）；實現虛擬設備（將物理設備映射為多個邏輯設備）。5.目錄管理的基本要求：實現“按名存取”（根據文件名快速找到文件物理地址）；提高目錄檢索效率（如采用哈希表、多級目錄結構）；允許文件共享（硬鏈接或符號鏈接）；支持文件重名（如多級目錄中不同目錄下可存在同名文件）；便于文件管理（如創建、刪除、修改目錄項）。四、綜合分析題1.（1）FCFS調度順序：P1→P2→P3→P4（按到達時間順序）。P1：到達0，運行8，完成8，周轉時間8-0=8；P2：到達2，等待到8開始運行，完成8+4=12，周轉12-2=10；P3：到達4，等待到12開始運行，完成12+5=17，周轉17-4=13；P4：到達5，等待到17開始運行，完成17+3=20，周轉20-5=15；平均周轉時間：(8+10+13+15)/4=46/4=11.5ms。（2）SJF（非搶占）調度順序：P1（0到達，運行8）→P2（2到達，運行4）→P4（5到達，運行3）→P3（4到達，運行5）。P1：完成8，周轉8；P2：到達2，P1完成后（8）開始運行，完成8+4=12，周轉10；P4：到達5，P2完成后（12）開始運行，完成12+3=15，周轉15-5=10；P3：到達4，P4完成后（15）開始運行，完成15+5=20，周轉20-4=16；平均周轉時間：(8+10+10+16)/4=44/4=11ms。2.（1）頁面大小4KB=212B，頁內偏移占12位；邏輯地址16位，頁號占16-12=4位（0-15頁）。（2）邏輯地址0x3A40轉換為二進制：0011101001000000。頁號：前4位0011（3），頁內偏移：后12位101001000000（0xA40）。查頁表，頁號3對應物理塊號2，物理塊號2的起始地址=2×4KB=8KB=0x2000。物理地址=0x2000+0xA40=0x2A40。3.（1）需求矩陣=最大需求-已分配資源：P1：(2-1,3-2)=(1,1)；P2：(3-1,3-1)=(2,2)；P3：(1-0,2-1)=(1,1)。（2）剩余資源(1,1)。檢查是否存在安全序列：P1需求(1,1)≤剩余(1,1)，分配后釋放資源，剩余變為(1+1,1+2)=(2,3)；P3需求(1,1)≤(2,3)，分配后釋放，剩余變為(2+0,3+1)=(2,4)；P2需求(2,2)≤(2,4)，分配后釋放，剩余變為(2+1,4+1)=(3,5)（超過系統總資源，不影響安全判斷）。安全序列為P1→P3→P2，系統處于安全狀態。4.SCAN算法（磁頭向號增加方向移動）：順序：50→60→90→150→180（到達199后反向）→30→10。尋道次數：(60-