操作系统概论真题及答案解析1.docx
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操作系统概论真题及答案解析1
操作系统概论2018年4月真题及答案解析
1、关于操作系统，以下叙述中正确的是（）
A、批处理系统主要缺点是缺乏交互能力B、分时系统不一定都具有人机交互功能C、从响应时的角度来看，实时系统与分时系统的要求差不多D、采用多道批处理系统也具有人机交互功能
试题答案：
[['A']]
试题解析：
分时系统的特点是多路性、独立性、及时性和交互性。
分时系统的优点是向用户提供了人机交互的方便性，使多个用户可以通过不同的终端共享主机。
多道批处理系统的特点：
多道性、无序性、调度性、复杂性。
实时系统必须能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该时间的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
2、实时操作系统追求的目标是（）
A、高吞吐率B、资源利用率C、快速响应D、减少系统开销
试题答案：
[['C']]
试题解析：
实时系统比分时系统要求有更高的可靠性。
因为任何实时系统的错误都可能带来巨大的经济损失，甚至危及生命安全。
3、操作系统的异步性是指（）
A、程序的运行结果不确定B、程序的运行次序不确定C、程序多次运行的时间不确定
D、程序的运行结果、运行次序以及多次运行的时间都不确定
试题答案：
[['D']]
试题解析：
异步性：
进程以不可预知的速度向前推进。
内存中的每个程序何时执行、何时暂停、以怎样的速度向前推进，以及每道程序总共需要多少时间才能完成等，都是不可预知的。
4、进程从执行状态进入就绪状态的原因可能是（）
A、被选中占有处理机B、等待某一事件
C、等待的事件已发生D、时间片用完
试题答案：
[['D']]
试题解析：
在多任务系统中，CPU是被多个进程共享的资源，操作系统通常会为普通进程规定一个CPU上连续运行的时间长度，称这个时间长度为时间片。
当进程在CPU上运行的时间片长度递减为0时，系统把CPU分配给其他就绪进程。
如果进程在CPU上运行的时间片递减为0，系统将该进程的状态由执行态变为就绪态。
5、在操作系统中，要对甲、乙两个并发进程进行同步的原因是（）
A、甲、乙两进程必须在有限的时间内完成B、进程具有动态性C、甲、乙两个进程需要访问临界资源D、进程具有结构性
试题答案：
[['C']]
试题解析：
在多道程序环境下，进程之间可能存在资源共享关系和相互合作关系。
进程同步有两个任务，一是对具有资源共享关系的进程，保证诸进程以互斥的方式访问临界资源。
6、关于系统安全状态的说法，不正确的是（）
A、系统处于不安全状态可能发生死锁B、系统处于不安全状态一定会发生死锁C、不安全状态是死锁状态的一个特例D、系统处于安全状态时也可能发生死锁
试题答案：
[['B']]
试题解析：
不安全状态不一定是死锁状态，但当系统进入不安全状态之后，便可能进入死锁状态。
反之，只要系统处于安全状态，系统可避免进入死锁状态。
7、设某作业在外存后备队列上等待调度的时间为T1，进程在就绪队列上等待进程调度的时间为T2，进程在CPU上执行的时间为T3，进程等待I/O操作完成的时间为T4，那么作业的周转时间是指（）
A、T1+T2+T3B、T1+T2+T4C、T2+T3+T4D、T1+T2+T3+T4
试题答案：
[['D']]
试题解析：
周转时间是指从作业被提交给系统开始，到作业完成为止的这段时间间隔。
它包括4部分时间：
作业在外存后备队列上等待调度的时间，进程在就绪队列上等待进程调度的时间，进程在CPU上执行的时间，以及进程等待I/O操作完成的时间。
8、根据实时进程的紧迫程度来进行调度的算法是（）
A、最早截止时间优先算法B、最短任务优先算法C、最低松弛度优先算法D、最早提交时间优先算法
试题答案：
[['C']]
试题解析：
最低松弛度有限算法：
松弛度用来表示一个实时进程的紧迫程度。
如果一个进程的完成截止时间为T，当前时间为TC，处理完该任务还需要的时间为TS，则松弛度L的计算式表示为L=T-TC-TS。
9、设系统有一类数量为M的独占性资源，系统中N个进程竞争该类资源，每个进程对资源的最大需求为W。
当M、N、W分别取下列哪个值时，系统不会发生死锁?
（）
A、M=2;N=2;W=2
B、M=3;N=2;W=3C、M=10;N=3;W=4D、M=10;N=3;W=5
试题答案：
[['C']]
试题解析：
N个进程各获得（W-1）个资源，且系统中没有资源剩下时，可能发生死锁。
所以满足N×（W-1）≥M的情况即有可能发生死锁。
10、关于时间片轮转调度算法，在不考虑系统开销的情况下，以下说法正确的是（）
A、系统允许的最大进程数一定时，系统要求的响应时间越短，时间片取值应该越小
B、系统最长响应时间一定时，时间片大小与系统允许的最大进程数成正比C、时间片大小不会影响进程的响应时间D、时间片大小一定时，系统进程越多，则系统响应时间越短
试题答案：
[['A']]
试题解析：
系统响应时间为T，进程数目为N，时间片为q，有T=Nq，也就是说响应时间与进程数和时间片成比例。
因此在系统允许的最大进程数一定的情况下，时间片的长短取决于系统要求的响应时间。
响应时间越短，时间片取值应该越小。
当设定了系统的最长响应时间值后，时间片的大小就与系统允许的最大进程数成反比。
11、进程的最后一页一般装不满一个页框，形成了（）
A、外部碎片B、内部碎片C、颠簸D、抖动
试题答案：
[['B']]
试题解析：
进程的最后一页一般装不满一个页框，而形成了不可利用的碎片，称为“页内碎片”，是一种内部碎片。
12、在程序装入时对目标程序中的指令和数据地址的修改过程称为（）
A、加载B、链接C、重定位D、编译
试题答案：
[['C']]
试题解析：
在程序装入时对目标程序中的指令和数据地址的修改过程称为重定位。
13、相对于分页机制，引入分段机制的主要目的是（）
A、易于实现信息共享B、支持虚拟存储C、提高内存的使用率D、预防抖动产生
试题答案：
[['A']]
试题解析：
采用分段机制比采用分页机制更容易实现信息的共享。
14、假定快表的命中率为98%，快表的访问时间为20ns，内存的一次访问时间为100ns，则系统的有效访存时间是（）
A、120nsB、102nsC、140nsD、122ns
试题答案：
[['D']]
试题解析：
当能在TLB中找到所需要的页表项时，有效访存时间等于一次访问TLB的时间加上一次访问内存的时间。
当没有在TLB中找到所需要的页表项
时，访存时间等于一次访问TLB的时间加上两次访问内存（一次访问内存页表，一次访问内存读写数据或指令）的时间。
根据题意有（20+100+100）*2%+（20+100）
×98%=122ns。
15、基本分页存储管理方式的逻辑地址结构包括两个部分，即页号和（）
A、页框大小B、页内地址C、页目录号D、员表索引
试题答案：
[['B']]
试题解析：
基本分页的逻辑地址结构包含两部分：
页号P和页内偏移量W。
若用m位表示逻辑地址，页大小为2n字节，则用低n位表示页内偏移量W，用高m-n位表页号P。
16、能够为用户提供在计算机系统中对数据信息进行长期、大量存储和访问的操作系统重要功能是（）
A、文件系统管理B、内存管理C、I/O设备管理D、进程管理
试题答案：
[['A']]
试题解析：
文件系统管理是操作系统的重要功能之一，它为用户提供了在计算机系统中对数据信息进行长期、大量存储和访问的功能。
17、正规文件的类型有二进制文件和（）
A、ASCII文件B、目录文件C、字符设备文件D、块设备文件
试题答案：
[['A']]
试题解析：
文件的类型有正规文件、目录文件、字符设备文件和块设备本机等。
正规文件包含用户信息，一般分为ASCII文件和二进制文件。
18、以磁盘文件系统为例，文件存储的几种常用方式中，连续分配的缺点是（）
A、读操作性能不好B、随着时间推移会形成很多“空洞”C、可以充分利用每个簇D、打开文件时需要频繁读取硬盘
试题答案：
[['B']]
试题解析：
连续分配方式的缺点：
随着时间的推移，磁盘会变得零碎。
当删除文件时，文件所占的簇被释放，这些空闲的连续簇形成“空洞”。
随着磁盘的使用，磁盘上会有许多空洞。
19、按设备的共享属性分类，可把设备分为独享设备、共享设备和（）
A、逻辑设备B、块设备C、用户设备D、虚拟设备
试题答案：
[['D']]
试题解析：
按设备的共享属性分类，可把设备分为独享设备、共享设备和虚拟设备。
20、DMA控制器的逻辑组成包括三部分：
主机与DMA的接口、DMA与设备的接口，以及（）
A、内存地址寄存器B、I/O控制逻辑C、数据寄存器D、主机与设备的接口
试题答案：
[['B']]
试题解析：
DMA控制需要特殊结构的设备控制器，DMA控制器的逻辑组成包括3部分：
主机与DMA的接口、DMA与设备的接口，以及I/O控制逻辑。
1、分时系统的四个特征是：
多路性、、和交互性。
问题内容：
试题答案：
独立性、及时性
试题解析：
分时操作系统具有以下特性：
1、同时性/多路性。
指多个终端用户同时联机分享使用同一台计算机。
2、独立性。
终端用户彼此独立、互不干扰，每个终端用户感觉上好像自己独占这台计算机。
3、及时性。
终端用户的请求都能在足够快的时间内得到响应。
4、交互性。
人机交互，联机工作，终端用户直接控制其程序的运行，便于程序的调试和排错。
2、进程是真实存在的实体，应用程序对应的进程由该程序、和管理进程所需要的构成。
问题内容：
试题答案：
数据、进程控制块（或PCB）
试题解析：
进程是程序在某个数据集合上的运行过程，它由程序块/段（也称用户正文段）、用户数据段/块以及进程控制块（PCB）组成。
3、设某一临界区对应的记录型信号最mutex，其初值为1（即mutex.alue=1），当mutex.value=-2时，表示有个进程在临界区内，有个进程等待进入临界区。
问题内容：
试题答案：
1、2
试题解析：
在信号量机制中，信号量的取值表示了资源的使用情况，信号量的初始值表示了资源数量，由此可以推出同时访问该资源的进程数。
信号量的值大于等于0，表示还有多少个资源可被使用，用初始值减去当前值可以知道当前有多少个资源正在被访问（进程正在临界区内）。
信号量的值小于0，表示有信号量的绝对值个进程等待访问资源（进程等待进入临界区）。
4、资源的有序分配策略可以破坏死锁的条件。
问题内容：
试题答案：
环路等待
试题解析：
资源的有序分配策略是指：
为每个资源分配一个唯一的整数，且每个进程只能按资源排序的递增序列申请资源。
这样就可以破环“环路等待”条件。
5、
有3个进程p1、p2、p3，其进入系统的时间和服务时间如下表所示，按FCFS调度算法，它们的平均带权周转时间是（注：
四舍五入精确到小数点后两位）。
问题内容：
试题答案：
3.69
试题解析：
进程的周转时间是指从进程进入到系统（即作业进入系统）的时间开始，到进程完成为止的时间间隔（=等待时间+执行/服务时间=完成时间-开始时间）。
带权周转时间是周转时间与系统为它提供的服务时间的比值。
根据进程调度算法FCFS，依次完成进程p1、p2、p3。
所以：
p1的周转时间为28-0=28，其带权周转时间为28/28=1；p2的周转时间为28+6-2=32，其带权周转时间为32/6；p3的周转时间为28+6+8-4=38，其带权周转时间为38/8。
所以，平均带权周转时间为（1+32/6+38/8）/3=3.69
6、在基于分页的虚拟存储系统中，常采用两种置换策略，即和
。
问题内容：
试题答案：
局部置换、全局置换（可交换次序）
试题解析：
在请求分页系统中，从分配给进程的页框数量上来看，可以采用固定分配和可变分配策略。
从选择淘汰页的候选页是请求调入页的进程页还是系统中所有用户进程页来看，通常采用局部置换策略（只从请求调页的进程本身的内存页中选择一个被淘汰的页来置换）和全局置换策略（从所有进程的内存页中选择被淘汰的页来置换）。
7、在使用分段存储管理的系统中，程序员使用二维的逻辑地址，一个数用来表示，另一个数用来表示。
问题内容：
试题答案：
段、段内偏移
试题解析：
分段机制的逻辑地址是二维的，由段号和段内地址组成。
即一个数用来表示段，另一个数用来表示段内偏移
8、考虑一个由8个页、每个页1K字节组成的逻辑地址空间，把它映射到由32个物理块组成的存储器，则逻辑地址有位，物理地址有位。
问题内容：
试题答案：
13、15
试题解析：
因题干没有指定地址单元的容量，所以采用缺省的字节编址来处理地址编址。
1、8个页、每个页1K字节组成的逻辑地址空间，其大小为8KB，所以其逻辑地址数为8K（2^3*2^10=2^13），长度为13.
2、由32个物理块组成的存储器，其大小为32KB，所以其物理地址数为32K
（2^5*2^10=2^15），长度为15.
9、文件系统的用户接口包括：
文件的全名、对文件的操作、和
。
问题内容：
试题答案：
类型、属性（可交换次序）
试题解析：
文件系统的用户接口，即用户可以“看见”和使用的文件系统部分，包括文件的命名、类型、属性和对文件的操作。
10、在设备管理中，为了提高可适应性和可扩展性，现代操作系统实现了
，即应用程序独立于具体使用的物理设备。
在应用程序中，使用
来请求使用设备，而在实际执行时，必须使用物理设备名称。
问题内容：
试题答案：
设备独立性（或设备无关性）、逻辑设备名称
试题解析：
为提高操作系统的可适应性和可扩展性，现代操作系统实现额设备独立性，也称为设备无关性。
其基本含义是应用程序独立于具体使用的物理设备。
在应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备，而在实际执行时，还必须使用物理设备名称。
因此系统具有将逻辑设备名称转换为物理设备名称的功能。
1、相比于进程，请简述线程在地址空间资源、通信关系、并发性及系统开销方面有哪些特点?
问题内容：
试题答案：
地址空间资源上，不同进程的地址空间是互相独立的，而同一进程中的各线程共享同一地址空间。
通信关系上，进程之间的通信必须使用操作系统提供的进程间通信机制，而同一进程中的各线程间可以通过直接读写全局变暈来通信。
在并发性上，多个进程和多个进程之间均可并发执行，而且同一进程中多个线程之间可以并发执行。
在系统开销上，相比进程而言，线程在创建、撤销及上下文切换时系统开销很小，且速度更快。
试题解析：
参见教程第二章第六小节的4小点“线程与进程的关系”。
进程和线程密切相关，可以从以下几个角度来说明线程和进程的关系：
1、资源和调度。
线程是程序执行的基本单位，进程是拥有资源的基本单位。
2、地址空间资源。
不同进程的地址空间是互相独立的，而同一进程中的各线程共享同一地址空间。
3、通信关系。
进程之间的通信必须使用操作系统提供的进程间通信机制，而同一进程中的各线程间可以通过直接读写全局变暈来通信，甚至无需操作系统的参与。
4、并发性。
多个进程和多个进程之间均可并发执行，而且同一进程中多个线程之间可以并发执行。
5、系统开销。
相比进程而言，线程在创建、撤销及上下文切换时系统开销很小，且速度更快。
2、为了实现实时调度，系统需要为调度程序提供哪些信息?
（至少写出4个）在单处理机情况下，如果有6个实时进程，周期时间都是30ms，系统为每个进程分配6ms的处理时间，请问系统能否保证每个实时进程都能在截止时间内完成吗?
为什么?
问题内容：
试题答案：
就绪时间、开始截止时间、完成截止时间、处理时间、资源要求、优先级。
不能。
因为：
试题解析：
为满足实时系统对于截止时间的要求，实现实时调度应具备以下几个条件：
1、系统为调度程序提供必要的调度信息，如就绪时间、开始截止时间和完成截止时间、处理时间、资源要求、优先级等。
2、系统处理能力强，必须满足如式所示的限制条件：
各进程的处理时间C与周期时间P之比的累加和要小于等于处理机的个数n。
该题中“6个实时进程，周期时间都是30ms，系统为每个进程分配6ms的处理时间”，即每个进程的比值是6/30=0.2，6个进程的比值的累加和为6*0.2=1.2>1（大于处理机的个数1）,所以系统不能保证每个实时进程都能在截止时间内完成。
3、采用抢占式调度机制。
4、具有快速切换机制。
3、在内存管理中，分页管理和分段管理的主要区别是什么?
问题内容：
试题答案：
（1）页是按物理单位划分的;而段是按逻辑单位划分的。
（2）页的大小是固定的，而段的大小不固定。
（3）分页的地址是一维的，而分段的地址空间是二维的。
试题解析：
分页和分段都属于离散分配方式，都要通过数据结构与硬件的配合来实现逻辑地址到物理地址的映射，但是2者存在很大的不同，其主要区别如下：
（1）页是按物理单位划分的（目的是为了提高内存的利用率和支持虚拟内存）;而段是按逻辑单位划分的，一个段含有一组意义相对完整的信息（目的是为了方便用户编程，以及规避分页机制中指令跨页的影响）。
（2）页的大小是固定的，而段的大小不固定（取决于用户编写的程序和编译
器）。
（3）分页的地址是一维的（程序员只需给出一个数用来助记地址），而分段的地址空间是二维的（程序员需要给出2个数，一个是段号，一个是段内偏移）。
4、某文件系统的i结点包括12个地址项，每个地址项存64位地址（8个字节），其中10个地址项用来存直接地址，一个地址项存一次间接地址，一个地址项存二次间接地址，当簇大小为4KB时，请问，系统能管理的单个文件最大长度是多少?
（请写出计算的中间步骤）
问题内容：
试题答案：
10个直接地址项表示的文件大小为：
10×4KB=40KB
一个一次间接地址项，每个簇大小为4KB，每个地址项占8个字节，所以每个簇中可以存放512个簇号，所以能存放的文件大小为：
512×4KB=2MB
一个二次间接地址，共能存放512×512个簇号，能存放的文件大小为：
512×512×4KB=1GB
所以一个文件的最大长度=40KB+2MB+1GB试题解析：
已知：
某文件系统的i结点包括12个地址项，每个地址项存64位地址（8个字节），其中10个地址项用来存直接地址，一个地址项存一次间接地址，一个地址项存二次间接地址，簇大小为4KB。
所以：
1、10个直接地址项对应10个簇，支持文件大小为：
10*4KB=40KB；
2、1个一次间接地址，对应一个一次索引簇，共4KB/8B=512个地址项，即对应512个文件簇，支持文件大小为：
512*4KB=2048KB=2MB；
3、1个二次间接地址，对应一个二次索引簇，共4KB/8B=512个地址项，即对应512个一次索引簇，每个一次索引簇对应512个文件簇，支持文件大小为：
512*512*4KB=1GB；
故系统能管理的单个文件的最大长度=40KB+2MB+1GB。
5、请简述SPOOLing系统的优点。
问题内容：
试题答案：
SPOOLing系统的优点：
（1）提高了I/O速度
（2）将独占设备改造为共享设备（3）实现了虚拟设备功能
试题解析：
spooling系统的优/特点如下：
（1）提高了I/O速度（由于使用了磁盘作为低速设备的大容量缓存，提高了I/O的速度）。
（2）将独占设备改造为共享设备。
通过将独占设备改造成逻辑上的共享设备，使得系统可以同时接受多个用户对设备的访问请求。
（3）实现了虚拟设备功能。
宏观上，系统可以同时响应多个用户对物理上只能互斥使用的设备的请求。
微观上，任意时刻设备只能为某一个用户进程服务。
1、
设有无穷多个整数缓冲区（即为无界缓冲池），A进程从输入设备逐个地读入整数并写入缓冲区，B进程则逐个地从缓冲区取出整数进行打印。
其中存放整数的变量为item，缓冲区名为buffer，读取过程使用函数getAItem（int*itm）来完成，而打印整数使用函数printAItem（intitm）来完成。
请用记录型信号量机制实现上述两个进程的同步算法。
要求：
补充完整下列算法程序中带标号处空缺的内容。
（注：
毎个空缺部分的代码可能是多行代码）。
问题内容：
试题答案：
（1）intn=0;out=0;full.value=0;
（2）while（TURE）{getAItem（&item）;
buffer[in++]=item;signal（full）;
}
（3）while（TURE）{
wait（full）;item=buffer[out++];printAItem（item）;
}
试题解析：
对于生产者和消费者同步模型，需要实现生产者“满则等待”和消费者“空则等待”2个同步点。
在该题中，因“有无穷多个整数缓冲区（即为无界缓冲池）”，所以生产者进程A不需要实现“满则等待”的同步。
只有消费者进程B需要实现“空则等待”的同步。
所以只需要一个信号量表示整数变量的个数即可，即记录型信号量full.value表示的是整数变量的个数，故其初始值为
0，且缓冲区的入口指针变量和出口指针变量out的初始值也是0（对应buffer的下标0）。
1、空1中需要实现变量的初始化。
2、空2中需要将整数保存到buffer中，再将信号量的个数加1（即执行信号量的signal操作）。
3、空3中需要先将信号量的个数减1（即执行信号量的wait操作），然后再从buffer中取整数变量进行打印。
2、
设系统中有三种类型的资源A、B、C，资源数量分别为15、7、18，系统有五个进程P1、P2、P3、P4、P5，其最大资源需求量分别为（5，4，9）、（4，3，5）、（3，0，5）、（5，2，5）、（4，2，4）。
在T0时刻，系统为各进程已经分配的资源数量分别为（2，1，2）、（3，0，2）、（3，0，4）、（2，0，4）、（3，1，4）。
若系统采用银行家算法实施死锁避免策略，则请回答：
（1）列表画出T0时刻的资源分配状态表，在表中显示进程还需要的资源数量和系统可用的资源数量。
（2）T0时刻是否为安全状态?
若是，请给出安全序列。
（3）在T0时刻若进程P1请求资源（3，0，3），是否能实施资源分配?
为什么?
（4）在T0时刻若进程P4请求资源（2，0，1），则是否能实施资源分配?
为什么?
问题内容：
试题答案：
（1）T0时刻的资源分配状态表如下：
（2）是，安全序列为：
P3P2P4P5P1（安全序列不唯一，P3或P5需要先执行，P1位于最后，例如：
P5P2P3P4P1）
（3）不能。
原因是可用资源不够（请求资源数小于需要资源数量，是合法请求，但资源A、C在T0时刻的可用资源数都为2，小于请求数3）。
（4）能分配，存在安全序列为P3P2P4P5P1（
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