2024年1月22日发(作者：)
最新国家开放大学电大《操作系统》期末题库及答案
最新国家开放大学电大《操作系统》期末题库及答案
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操作系统》题库及答案一
一、选择题（选择一个正确答案的代码填入括号中，每小题2分，共30分）
1．现代操作系统的基本特征是（A）多道程序设计、资源共享和操作的异步性。
2．为了使系统中所有的用户都能得到及时的响应，该操作系统应该是（B）分时系统。
3．操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口是（C）系统调用。
4．多个进程的实体能存在于同一内存中，在一段时间内都得到运行。这种性质称作进程的（B）并发性。
5．下列进程状态的转换中，不正确的是（B）运行一就绪。
6．为了使系统中各部分资源得到均衡使用，就必须选择对资源需求不同的作业进行合理搭配。这项工作是由（A）作业调度完成的。
7．下列作业调度算法中，具有最短的作业平均周转时间的是（B）短作业优先法。
8．通常，用户编写的程序中所使用的地址是（A）逻辑地址。
9．在分页存储管理系统中，从页号到物理块号的地址映射是通过（B）页表实现的。
10．文件管理实际上是管理（B）辅助存储空间。
11．如果文件系统中有两个文件重名，不应采用（A）单级目录结构。
12.当前目录是/usr/meng，其下属文件prog/file,c的绝对路径名是（XXX）。
1.剔除格式错误和明显有问题的段落后，改写如下：
XXX 是两个不同的文件路径。
XXX 是两个不同的文件路径。
13.引入缓冲技术的主要目的是提高CPU与设备之间的并行程度。
14.设备的打开、关闭、读、写等操作是由设备驱动程序完成的。
15.充分发挥网络互联的各自治处理机性能的多机系统是分布式系统。
二、判断题
1.×
2.√
3.√
4.√
5.√
三、XXX
1.操作系统的主要功能包括管理计算机硬件和软件资源、为用户提供友好的接口、保护系统和用户数据、实现并发和共享等。
2.不是所有的共享资源都是临界资源。临界资源是指同一时刻只能被一个进程访问的资源。其他共享资源可以被多个进程同时访问，但需要进行同步和互斥控制。
3.信号量是一种用于进程间同步和互斥的机制。它是一个计数器，用于记录可用资源的数量，进程可以通过对信号量进行P和V操作来申请和释放资源。
系统中采用抢占式调度和时间片轮转策略。进程的优先级通过nice值来确定，nice值越小，优先级越高。
5.虚拟存储器的基本特征包括分页、分段、页面置换、页面调度、页面保护和页面共享等。
6.文件保护是指对文件进行访问控制和权限管理，常用的保护机制包括文件权限、用户组、访问控制列表等。
ng系统的主要功能是将输入输出任务缓存到磁盘上，以便于管理和调度。它可以提高系统的并发性和可靠性，避免设备竞争和死锁等问题。
8.嵌入式系统的特点包括小型化、低功耗、实时性、可靠性、多样化和开放性等。
四、应用题
1.物理块号=页号-5+110（因为页号从0开始编号）。所以逻辑地址0A5C(H)对应的物理地址为110C(H)。
2.使用最短寻道时间优先磁盘调度算法SSTF时，磁头移动的总量为：
143-147| + |147-150| + |150-130| + |130-125| + |125-102| +
|102-91| + |91-86| + |86-94| + |94-175| + |175-177|
4 + 3 + 20 + 5 + 23 + 11 + 5 + 8 + 81 + 2
152.
1.页式存储管理的逻辑地址分为页号和页内地址两部分。根据已知条件“用户编程空间共32个页面”，可知页号部分占5位；由“每页为1KB”，1K=2^10，可知内页地址占10位。由“内存为16KB”，可知有16块，块号为4位。
对于逻辑地址0A5C(H)，其二进制表示形式为000 1010
0101 1100.根据上述分析，下划线部分为页内地址，编码“”为页号，表示该逻辑地址对应的页号为2.查页表，得到物理块号为4（十进制），即物理块地址为0100.拼接块内地址10 0101
1100，得到01 0010 0101 1100，即125C(H)。
2.采用最短寻道时间优先磁盘调度算法SSTF，从143道开始进行调度，磁头移动总量为162.
一、选择题
1.属于多用户、分时系统的是D．UNIX系统。
2.保护主存中的程序和数据不被破坏，提高主存空间的利用率属于操作系统的C．存储管理功能。
3.二者的一个本质区别是A．程序顺序执行，进程并发执行。
4.如果信号量S的值是0，此时进程A执行P(S)操作，那么，进程A会C．进入阻塞态，让出CPU。
5.作业调度是C．从输入井中选取作业进入主存。
6.系统调用是由操作系统提供的内部调用，它C．只能通过用户程序间接使用。
7.在分时系统中，将进程不需要或暂时不需要的部分移到外存，以调入其他所需数据的技术称为对换技术。
8.最容易形成很多小碎片的可变分区算法是最先适应算法。
9.在分页存储管理系统中，从页号到物理块号的地址映射是通过页表区实现的。
10.在UNIX/Linux系统中，特别文件是与硬件设备有关的文件。
11.在以下的文件物理存储组织形式中，常用于存放大型系统文件的是连续文件。
12.为防止用户共享文件时破坏文件，往往采用规定存取权限的方式。
13.采用SPOOLing技术的目的是提高独占设备的利用率。
14.设备独立性是指设备驱动程序独立于具体使用的物理设备的一种特性。
15.下面四种多机系统中，节点彼此耦合最紧密的是多处理器系统。
二、判断题
1.√
2.×（中断响应由硬件实施，中断处理由软件实施）
3.×（现代操作系统允许用户干预内存的分配）
4.√
5.×（引入通道后，CPU计算与I/O操作可以交替执行，而不是并行执行）
三、XXX
1.操作系统一般为用户提供了命令行界面、图形用户界面和应用程序编程接口。
2.死锁的四个必要条件是互斥、占有并等待、非抢占和循环等待。
3.作业调度和进程调度的主要区别在于作业调度面向的是作业，进程调度面向的是进程。二者协调工作的方式是作业调度将作业转化为进程，再将进程交给进程调度进行处理。
4.重定位是指将程序或数据从一个内存地址移动到另一个内存地址的过程。对程序进行重定位的方式分为静态重定位和动态重定位两种。
5.文件备份是指将文件复制到另一个位置或设备上，以防止原始文件丢失或损坏。文件备份的方法包括完全备份、增量备份和差异备份。
1.操作系统提供的三种用户界面包括图形用户界面、命令行界面和程序接口。
2.死锁的四个必要条件是互斥条件、不可抢占条件、占有且申请条件和循环等待条件。
3.作业调度和进程调度是CPU的两级调度。作业调度是宏观调度，选择具有获得处理机资格但尚未占有处理机的作业。进程调度是微观调度，根据算法动态地将处理机分配给选定的进程。
4.在程序和数据装入内存时，需要对目标程序中的地址进行修改。这个将逻辑地址转换为物理地址的过程称为重定位。程序重定位的方式包括静态重定位和动态重定位。
5.文件备份是将硬盘上的文件复制到其他外部存储介质（如磁带或软盘）上的过程。文件备份的方法包括完全备份、增量备份和更新备份。
6.虚拟设备是利用技术将独占设备改造成可由多个进程共享的设备。这种设备并非物理上变成了共享设备，而是用户使用它们时“感觉”它是共享设备。
应用题：
1.该算法存在问题。当A和B同时进入临界区时，它们会同时执行操作，导致数据不一致。需要在进入临界区之前设置一个标志，表示当前是否有进程正在访问临界区。如果标志为真，则等待；否则，将标志设置为真并进入临界区。当进程完成临界区操作后，将标志设置为假。
2.内存块数量为3时，页面走向是1,2,3,4,2,1,5,6,2,1,2,3,7,6,3,2,1,2,3,6.初始状态下，所有内存块都为空，所以1,2,3都会产生缺页。当页面走向到达4时，4会被放入内存块中，此时内存块为1,2,3.当页面走向到达2时，2已经在内存块中，所以不产生缺页。当页面走向到达1时，1已经在内存块中，所以不产生缺页。当页面走向到达5时，5会被放入内存块中，此时内存块为1,2,3.当页面走向到达6时，6会被放入内存块中，此时内存块为2,3,6.当页面走向到达2时，2已经在内存块中，所以不产生缺页。当页面走向到达1时，1已经在内存块中，所以不产生缺页。当页面走向到达2时，2已经在内存块中，所以不产生缺页。当页面走向到达3时，3会被放入内存块中，此时内存块为1,2,3.当页面走向到达7时，7会被放入内存块中，此时内存块为2,3,7.当页面走向到达6时，6已经在内存块中，所以不产生缺页。因此，最近最少使用置换算法的缺页次数为7.
7.设备驱动程序的功能包括接收用户的I/O请求、从请求队列中取出队首请求并将相应设备分配给它、启动设备工作以完成指定的I/O操作以及处理来自设备的中断。
8.分布式系统的主要特征包括分布性、自治性、并行性和全局性。其中分布性指系统中的各个节点分布在不同的物理位置上，自治性指节点之间相互独立，可以自主决策，而并行性和全局性则分别指系统可以同时处理多个任务以及可以访问全局资源。
四、应用题
1.解：这个算法存在问题，因为A、B两个进程是并发的，它们共享一个临界资源，所以它们应该互斥地使用该临界资源。在进入临界区时不存在先A后B的时序关系，而是哪个进程先到一步就先进入自己的临界区。为了解决这个问题，可以设立一个互斥信号量mutex，其初值为1，用于控制两个进程的访问。算法框图如下图所示：
P(mutex)。// 进入临界区前先等待mutex
临界区代码
V(mutex)。// 临界区代码执行完后释放mutex
2.解：使用最近最少使用置换算法LRU，内存块为3，共产生缺页中断15次。具体过程如下：
初始状态：无页面，缺页中断次数为0
1.申请页面1，缺页中断次数为1，页面表为1
2.申请页面2，缺页中断次数为2，页面表为1 2
3.申请页面3，缺页中断次数为3，页面表为1 2 3
4.申请页面4，缺页中断次数为4，页面表为2 3 4
5.申请页面1，缺页中断次数为5，页面表为2 3 4 1
6.申请页面2，缺页中断次数为6，页面表为3 4 1 2
7.申请页面5，缺页中断次数为7，页面表为4 1 2 5
8.申请页面1，缺页中断次数为8，页面表为1 2 5
9.申请页面2，缺页中断次数为9，页面表为2 5 1
10.申请页面3，缺页中断次数为10，页面表为5 1 3
11.申请页面4，缺页中断次数为11，页面表为1 3 4
12.申请页面5，缺页中断次数为12，页面表为3 4 5
13.申请页面1，缺页中断次数为13，页面表为4 5 1
14.申请页面2，缺页中断次数为14，页面表为5 1 2
15.申请页面3，缺页中断次数为15，页面表为1 2 3
8.在目标程序装入内存时，一次性完成地址修改的方式是静态重定位。
静态重定位是指在编译链接时，将程序中所有的绝对地址都转换成可重定位的相对地址，然后再在装载时一次性完成地址修改。
9.在页式存储管理系统中，整个系统的页表个数是与页面数相同。
每个页面都需要对应一个页表项，因此整个系统的页表个数就等于页面数。
10.操作系统是通过按名存取来对文件进行编排、增删、维护和检索。
按名存取是指通过文件名来访问文件，而不是通过文件的物理地址或逻辑地址。
11.如果文件系统中有两个文件重名，不应采用单级目录结构。
单级目录结构只能保证文件名的唯一性，无法处理文件重名的情况，因此不适合这种情况。
12.在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用虚拟设备名。
虚拟设备名是指操作系统为每个设备分配的一个唯一的名字，用户通过这个名字来访问设备。
输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用缓冲技术。
缓冲技术是指在数据传输过程中，先将数据缓存在内存中，等到缓冲区满了或者需要输出时再一次性输出，以提高效率。
14.下列操作系统中，强调并行计算的操作系统是分布式操作系统。
分布式操作系统是指将多台计算机连接起来，形成一个分布式系统，可以同时处理多个任务，实现并行计算。
15.嵌入式操作系统的最大特点是实时性。
嵌入式操作系统通常用于控制系统、嵌入式设备等领域，要求具有快速响应和高可靠性，因此实时性是其最大的特点。
16.√
17.√
18.× 在页式存储管理方案中，所有页面的大小都应该相同，以便于管理和维护。
19.√
20.√
21.操作系统是一种系统软件，它是计算机系统中最基本的软件之一，负责管理和协调计算机硬件和软件资源，提供用户与计算机之间的接口和服务。
22.死锁的根本原因是进程之间互相等待对方释放资源，而自己又不释放已经占有的资源。
23.作业调度负责选择哪些作业进入系统并分配系统资源，进程调度负责在就绪队列中选择一个进程分配CPU时间。二者可以通过作业调度将作业转化为进程，然后再由进程调度进行调度。
24.虚拟存储器的基本特征包括：1）将主存和辅存组成一个地址空间；2）按需调入页面；3）页面置换算法；4）页面保护机制。
25.文件系统应该具备以下功能：1）文件的创建、打开、关闭和删除；2）文件的读写操作；3）文件的共享和保护；4）文件的组织和管理；5）文件的备份和恢复。
26.文件保护是指对文件进行保护，防止未经授权的用户对文件进行读写操作。常用的保护机制包括：1）访问控制列表；2）权限位；3）加密技术。
27.通道是指一种特殊的I/O设备，它可以独立于CPU进行数据传输，从而提高了系统的效率和可靠性。
28.未来操作系统大致应该具有以下特征：1）更高的安全性和可靠性；2）更好的可移植性和兼容性；3）更高的性能和效率；4）更好的用户体验和人机交互。
29.算法存在错误。当A和B同时进入临界区时，它们都会执行P操作，导致信号量的值都减为0，此时如果A和B都执行V操作，信号量的值都加1，但是临界资源只能被一个进程占用，因此应该在A或B执行完临界区后再执行V操作。修改后的算法如下：
1.扩大物理内存容量、扩大物理外存容量、扩大逻辑内存容量、扩大逻辑外存容量是操作系统中常用的优化手段。
2.在以下的文件物理存储组织形式中，连续文件常用于存放大型的系统文件。
3.在UNIX/Linux系统中，目录结构采用带链接树形目录。
4.用ls命令以长格式列目录信息时，若某一文件的特征在文件列表中按如下顺序显示在屏幕上：-rw-rw-r--，则同组用户的访问权限是读和写。
5.下列操作系统常用的技术中，属于硬件机制是通道技术。
ng技术可以实现设备的共享分配。
7.分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同在于系统中若干台计算机相互协作完成同一任务。
8.只要产生死锁的4个必要条件中有一个不具备，系统就不会出现死锁。×
9.处理机调度可分为三级：高级、中级和低级。在所有的系统中，都必须具备这三级调度。×
10.采用动态重定位技术的系统，目标程序可以不经任何改动，直接装入物理内存。√
11.文件的存储空间管理实质上是对文件目录的组织和管理的问题。√
12.计算机系统为每一台设备确定的一个用以标识它的编号，被称为设备的绝对号。×
XXX：
1.使用虚拟机的优势包括：提高系统资源利用率、增强系统安全性、方便进行开发和测试。不足之处包括：性能损失、需要额外的硬件支持、可能存在虚拟化漏洞。
2.引入进程概念是为了更好地管理和控制程序的执行，实现多任务处理和资源共享。
3.常用的评价准则包括：CPU利用率、吞吐量、周转时间、等待时间、响应时间等。
4.作业在其存在过程中分为四种状态：就绪状态、执行状态、阻塞状态、完成状态。
5.页面大小由操作系统决定，页表的作用是将虚拟地址映射到物理地址，实现虚拟内存管理。
6.文件系统应具备的功能包括：文件存储和管理、文件访问控制、文件共享、文件备份和恢复、文件加密和压缩等。
7.引入缓冲技术可以提高系统性能，减少I/O操作次数，降低系统开销。
8.未来操作系统应具有的特征包括：更好的安全性、更高的性能、更好的可靠性、更好的可扩展性、更好的用户体验等。
应用题：
1.该同步问题的算法存在死锁风险，因为A和B都可能在缓冲区Q上等待对方释放资源，导致互相阻塞。可以通过引入信号量机制来解决这个问题，让A和B在访问缓冲区时先获取信号量，释放资源时再释放信号量。
2.页面走向：2.3.1.4.2.5.1.4.3.2.其中，页面缺页次数为6次。
当内存块数量为3时，最近最少使用置换算法LRU的缺页次数是9次。
解题过程：
首先，所有内存块都是空的，所以第一次使用页面都会产生一次缺页。因此，前3个页面都会缺页，缺页次数为3.
接下来，第4个页面2在内存块中不存在，所以产生一次缺页，缺页次数为4.
第5个页面1在内存块中不存在，所以产生一次缺页，缺页次数为5.
第6个页面5在内存块中不存在，所以产生一次缺页，缺页次数为6.
第7个页面6在内存块中不存在，所以产生一次缺页，缺页次数为7.
第8个页面2在内存块中已存在，所以不会产生缺页，缺页次数仍为7.
第9个页面1在内存块中已存在，所以不会产生缺页，缺页次数仍为7.
第10个页面2在内存块中已存在，所以不会产生缺页，缺页次数仍为7.
第11个页面3在内存块中不存在，因此会产生一次缺页，缺页次数为8.
第12个页面7在内存块中不存在，因此会产生一次缺页，缺页次数为9.
因此，最终缺页次数为9.
四、应用题
1.解：
该算法存在问题，因为进程A和B共用一个缓冲区Q，如果A先运行且写入的信息数量足够多，就会将缓冲区中的前面的信息覆盖掉，导致信息丢失，进程B就无法读取完整的信息。为了解决这个问题，需要同步使用缓冲区Q，可以设置两个信号量：empty表示缓冲区为空，初值为1；full表示缓冲区为满，初值为0.算法框图如下：
2.解：
使用LRU算法，内存块为3，共产生15次缺页中断。
一、选择题
1.B
2.D
3.A
4.C
5.A
6.C
7.D
8.A
9.C
10.A
11.B
如果采用最近最少使用置换算法（LRU）置换算法，缺页率是多少？缺页率等于缺页次数除以访问页面总数。计算过程如下：
假设物理内存容量为3页，访问页面序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5.
第1个页面1不在物理内存中，缺页次数为1，物理内存中的页面为1.
第2个页面2不在物理内存中，缺页次数为2，物理内存中的页面为1、2.
第3个页面3不在物理内存中，缺页次数为3，物理内存中的页面为1、2、3.
第4个页面4不在物理内存中，缺页次数为4，物理内存中的页面为2、3、4.
第5个页面1不在物理内存中，缺页次数为5，物理内存中的页面为3、4、1.
第6个页面2在物理内存中，缺页次数为5，物理内存中的页面为3、4、1、2.
第7个页面5不在物理内存中，缺页次数为6，物理内存中的页面为4、1、2、5.
第8个页面1在物理内存中，缺页次数为6，物理内存中的页面为4、1、2、5.
第9个页面2在物理内存中，缺页次数为6，物理内存中的页面为4、1、2、5.
第10个页面3不在物理内存中，缺页次数为7，物理内存中的页面为1、2、5、3.
第11个页面4在物理内存中，缺页次数为7，物理内存中的页面为1、2、5、3、4.
第12个页面5在物理内存中，缺页次数为7，物理内存中的页面为2、3、4、5.
因此，缺页率等于7除以12，即0.5833.
1.计算作业周转时间和带权周转时间
要计算每个作业的周转时间，需要先计算出每个作业的完成时间和到达时间。完成时间是指作业执行完毕的时间，到达时间是指作业开始执行的时间。周转时间等于完成时间减去到达时间。平均周转时间等于所有作业的周转时间之和除以作业数。
要计算每个作业的带权周转时间，需要先计算出每个作业的周转时间和作业的服务时间。带权周转时间等于周转时间除
以服务时间。平均带权周转时间等于所有作业的带权周转时间之和除以作业数。
文件系统的目录结构
Linux文件系统采用的是树形目录结构，也就是以根目录为起点，向下分支出多个子目录，每个子目录下又可以有更多的子目录，形成一棵树状结构。这种目录结构的优点是可以方便地组织和管理文件，同时也可以避免文件名冲突。
如果当前工作目录是/usr，访问文件ml.c的绝对路径名是XXX，相对路径名是./ml.c。
要将工作目录改为liu，可以使用cd命令，完整命令行为cd liu。
如果用ls -l /usr/mengqc命令列出指定目录的内容，那么该文件m2.c对文件主规定了读写权限，对同组用户规定了读权限，对其他用户规定了读权限。
评分标准：
删除明显有问题的段落，不扣分。
剔除格式错误，每个错误扣0.5分，总扣分不超过2分。
改写每段话，每个改写错误扣0.5分，总扣分不超过2分。改写错误包括但不限于：表述不准确、不完整、不清楚、语言不通顺等。
答案正确、清晰、简洁，每个问题得分5分，总分不超过40分。
7.设备驱动程序的主要功能包括接受用户的I/O请求，从请求队列中取出队首请求并将相应设备分配给它，启动设备工作并完成指定的I/O操作，以及处理来自设备的中断。
8.分布式系统的主要特征包括分布性、自治性、并行性和全局性。
四、应用题（每小题10分，共20分）
1.
1) UNIX的文件系统采用带链接的树形目录结构，也就是非循环图目录结构，这样易于实现文件共享。
2) 文件ml.C的绝对路径名为：XXX。
3) 文件ml.C的相对路径名为：XXX或者直接使用cd命令进入XXX目录后，再输入cd ml.C命令。
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