操作系統(tǒng)習題以及答案

操作系統(tǒng)習題及答案一、選擇題A.進程管理B.存儲管理C.設備管理D.網絡管理答案：D2.在操作系統(tǒng)中，下列關于進程的說法錯誤的是？A.進程是程序在執(zhí)行過程中的一個實例B.進程具有動態(tài)性、并發(fā)性和獨立性C.進程之間可以共享資源D.進程調度算法分為搶占式和協(xié)作式答案：CA.固定分區(qū)B.可變分區(qū)C.請求分頁D.非請求分頁答案：AA.層次式目錄結構B.平面目錄結構C.網狀目錄結構D.星型目錄結構答案：CA.硬盤B.光盤C.U盤D.打印機答案：D二、填空題1.操作系統(tǒng)的五大基本功能包括：______、______、______、______和______。答案：進程管理、存儲管理、文件管理、設備管理和用戶接口2.在進程的狀態(tài)轉換中，運行狀態(tài)轉換為等待狀態(tài)的原因有：______、______和______。答案：請求資源、等待事件和等待I/O操作3.分頁存儲管理中，頁面大小通常是______的整數倍。答案：24.文件系統(tǒng)中的索引節(jié)點（inode）主要包含了文件的______、______和______等信息。答案：文件大小、創(chuàng)建時間、修改時間和權限5.設備分配策略通常有______、______和______三種。答案：獨占分配、共享分配和虛擬分配三、簡答題1.請簡要說明進程和程序的區(qū)別。答案：進程是程序在執(zhí)行過程中的一個實例，具有動態(tài)性、并發(fā)性和獨立性；而程序是一組指令的集合，是靜態(tài)的。一個程序可以對應多個進程，但一個進程只能對應一個程序。2.請簡要介紹分頁存儲管理的優(yōu)點。答案：分頁存儲管理的優(yōu)點有：減少內存碎片、提高內存利用率、便于實現虛擬存儲器、簡化存儲管理。3.請說明文件系統(tǒng)中的硬和軟的區(qū)別。答案：硬是指多個文件名指向同一個索引節(jié)點（inode），它們共享同一個文件內容；而軟是創(chuàng)建一個特殊文件，該文件包含了指向目標文件名的路徑，當訪問軟時，系統(tǒng)會自動解析到目標文件。刪除硬不會影響文件本身，而刪除軟和目標文件則會使得軟失效。四、判斷題1.在操作系統(tǒng)中，進程調度的主要目的是為了提高CPU的利用率。（√）2.在分時系統(tǒng)中，時間片的大小會影響系統(tǒng)的響應時間，時間片越大，響應時間越長。（×）3.在文件系統(tǒng)中，目錄也是一種文件，它包含了文件名和對應的inode號碼。（√）4.設備獨立性是指用戶在編程時可以不關心具體的硬件設備，只需使用統(tǒng)一的設備接口。（√）5.死鎖是由于系統(tǒng)資源不足導致的，因此增加資源數量可以完全避免死鎖。（×）五、問答題1.請解釋什么是進程同步，為什么需要進程同步？答案：進程同步是指多個進程按照一定的順序和時序關系協(xié)同工作，以實現數據共享和相互合作。需要進程同步的原因是，在多道程序環(huán)境下，多個進程可能會因為競爭共享資源而出現數據不一致的問題，通過進程同步可以保證數據的一致性和正確性。2.請簡述虛擬內存的概念及其作用。答案：虛擬內存是一種內存管理技術，它將物理內存與虛擬內存進行映射，使得每個進程都認為自己擁有連續(xù)的內存空間。虛擬內存的作用主要有：擴大進程的可用內存空間、提高內存利用率、實現內存保護、簡化內存管理。3.請說明文件系統(tǒng)中的目錄和文件的存儲結構。答案：在文件系統(tǒng)中，目錄和文件的存儲結構通常采用樹形結構。每個目錄包含一組文件和子目錄，每個文件或子目錄都有一個索引節(jié)點（inode）與之對應。索引節(jié)點包含了文件的元數據，如文件大小、創(chuàng)建時間、修改時間等。文件的實際數據存儲在數據塊中，數據塊可以是連續(xù)的，也可以是分散的。六、案例分析題進程A：需要200MB內存進程B：需要300MB內存進程C：需要500MB內存1.如果操作系統(tǒng)采用固定分區(qū)分配策略，至少需要多少個分區(qū)才能滿足上述進程的需求？答案：如果采用固定分區(qū)分配策略，且每個分區(qū)大小為最大進程需求的大小，即500MB，那么至少需要3個分區(qū)來滿足上述進程的需求。2.如果操作系統(tǒng)采用動態(tài)分區(qū)分配策略，請簡述進程A、B、C的內存分配過程。答案：采用動態(tài)分區(qū)分配策略時，進程A、B、C的內存分配過程如下：（1）為進程A分配200MB內存，此時內存剩余800MB。（2）接著為進程B分配300MB內存，此時內存剩余500MB。（3）為進程C分配500MB內存，此時內存剛好分配完畢。3.如果操作系統(tǒng)采用虛擬內存技術，請說明如何實現進程A、B、C的內存需求。答案：采用虛擬內存技術時，進程A、B、C的內存需求可以這樣實現：（1）進程A、B、C的虛擬地址空間均為1GB，但實際物理內存只有1GB。（2）操作系統(tǒng)為每個進程分配一個頁表，將虛擬地址空間劃分為多個頁面，并將這些頁面映射到物理內存的相應頁面。（3）當進程運行時，操作系統(tǒng)根據頁表進行地址轉換，將虛擬地址轉換為物理地址。如果所需頁面不在物理內存中，則發(fā)生缺頁中斷，操作系統(tǒng)將相應的頁面從磁盤調入物理內存，并更新頁表。（4）通過這種方式，進程A、B、C可以并發(fā)運行，即使物理內存不足以同時容納它們，也能通過虛擬內存技術實現內存需求。七、實驗題能夠創(chuàng)建多個進程，并為每個進程分配一個唯一的進程ID。進程可以處于就緒、運行和阻塞三種狀態(tài)之一。進程調度算法采用最簡單的先來先服務（FCFS）策略。模擬進程的執(zhí)行，包括狀態(tài)轉換和調度過程。答案提示：定義一個進程類，包含進程ID、到達時間、所需運行時間、狀態(tài)等屬性。創(chuàng)建一個進程調度器類，負責管理進程隊列和調度邏輯。實現進程的創(chuàng)建、狀態(tài)轉換和調度算法。通過打印輸出模擬進程的執(zhí)行過程。采用固定分區(qū)分配策略。內存大小為256MB，分為4個分區(qū)，每個分區(qū)大小為64MB。進程請求內存時，根據其大小分配相應的分區(qū)。答案提示：定義一個分區(qū)類，包含分區(qū)ID、大小和是否被占用等屬性。創(chuàng)建一個內存管理器類，負責維護分區(qū)信息并進行內存分配。實現內存分配和釋放的功能。通過模擬進程請求和釋放內存的過程，展示內存分配的效果。八、綜合分析題如何防止一個用戶讀取另一個用戶的私人文件？如何保護操作系統(tǒng)本身不受惡意軟件的攻擊？如何確保當系統(tǒng)崩潰時，用戶的數據不會丟失？答案：防止用戶讀取私人文件：實現用戶權限管理和文件訪問控制列表（ACL），確保只有文件所有者和授權用戶才能訪問特定文件。保護操作系統(tǒng)：采用基于權限的訪問控制機制，限制程序對系統(tǒng)資源的訪問；實施代碼簽名，確保只有經過驗證的代碼可以在系統(tǒng)上運行；定期更新操作系統(tǒng)和應用軟件，修補安全漏洞。確保數據不丟失：實現定期備份機制，鼓勵用戶備份重要數據；使用磁盤陣列和冗余存儲技術，提高數據的可靠性；在系統(tǒng)設計中考慮故障恢復和日志記錄功能，以便在崩潰后能夠恢復到一致狀態(tài)。一個大型在線游戲服務器，有成千上萬的玩家同時在線。一個科學計算集群，需要處理大量的數據文件。答案：在線游戲服務器：文件系統(tǒng)應具備高并發(fā)訪問能力，支持快速的文件讀