計算機(jī)操作系統(tǒng)課程設(shè)計題集

計算機(jī)操作系統(tǒng)課程設(shè)計題集姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.操作系統(tǒng)的基本特征包括（）

A.程序管理、進(jìn)程管理、存儲管理、文件管理、設(shè)備管理

B.進(jìn)程管理、存儲管理、文件管理、設(shè)備管理、安全保護(hù)

C.進(jìn)程管理、存儲管理、文件管理、設(shè)備管理、用戶界面

D.程序管理、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件管理、設(shè)備管理

2.進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，進(jìn)程從就緒狀態(tài)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)的觸發(fā)條件是（）

A.獲得CPU

B.獲得資源

C.獲得IO

D.獲得內(nèi)存

3.虛擬存儲器中，頁面置換算法中，LRU算法的英文縮寫是（）

A.LRU

B.FIFO

C.Opt

D.MFU

4.文件系統(tǒng)中，文件的邏輯結(jié)構(gòu)主要有（）

A.流式文件、記錄式文件

B.流式文件、目錄文件

C.目錄文件、索引文件

D.流式文件、索引文件

5.設(shè)備管理中，中斷的概念是指（）

A.系統(tǒng)在執(zhí)行過程中遇到不可預(yù)知的突發(fā)事件

B.系統(tǒng)在執(zhí)行過程中遇到可預(yù)知的突發(fā)事件

C.系統(tǒng)在執(zhí)行過程中遇到預(yù)期的事件

D.系統(tǒng)在執(zhí)行過程中遇到非預(yù)期的事件

6.進(jìn)程同步機(jī)制中，臨界區(qū)是指（）

A.進(jìn)程執(zhí)行過程中需要共享資源的部分

B.進(jìn)程執(zhí)行過程中需要獨(dú)占資源的部分

C.進(jìn)程執(zhí)行過程中需要等待的事件

D.進(jìn)程執(zhí)行過程中需要釋放的資源

7.操作系統(tǒng)調(diào)度算法中，RR（RoundRobin）算法的調(diào)度單位是（）

A.時間片

B.進(jìn)程

C.CPU

D.線程

8.文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)主要有（）

A.索引結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)

B.索引結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)

C.結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)

D.索引結(jié)構(gòu)、直接結(jié)構(gòu)

答案及解題思路一、選擇題1.答案：A

解題思路：操作系統(tǒng)的基本特征通常包括程序管理、進(jìn)程管理、存儲管理、文件管理和設(shè)備管理，它們是操作系統(tǒng)核心功能的表現(xiàn)。選項A正確地列出了這些特征。

2.答案：A

解題思路：進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，從就緒狀態(tài)到運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)變是由于進(jìn)程獲得了CPU的控制權(quán)，因此正確答案是A。

3.答案：A

解題思路：LRU（LeastRecentlyUsed）算法是頁面置換算法之一，表示最近最少使用算法，用于替換內(nèi)存中不再使用或最久未被使用的頁面。選項A是正確縮寫。

4.答案：A

解題思路：文件的邏輯結(jié)構(gòu)主要分為流式文件和記錄式文件，這兩種結(jié)構(gòu)分別適合于連續(xù)數(shù)據(jù)和記錄型數(shù)據(jù)。目錄文件和索引文件通常屬于文件系統(tǒng)的高級結(jié)構(gòu)，因此A是正確選項。

5.答案：A

解題思路：中斷是操作系統(tǒng)處理外部或內(nèi)部不可預(yù)知事件的機(jī)制，它通常是由硬件設(shè)備或軟件錯誤引起的，因此A是正確的定義。

6.答案：B

解題思路：臨界區(qū)是進(jìn)程執(zhí)行中必須互斥訪問代碼或數(shù)據(jù)的部分，以保證數(shù)據(jù)的一致性，因此它通常是指需要獨(dú)占資源的部分。

7.答案：A

解題思路：RR（RoundRobin）調(diào)度算法以時間片為單位調(diào)度進(jìn)程，每個進(jìn)程得到一個時間片的使用機(jī)會，如果該進(jìn)程在時間片內(nèi)未完成，它將被放置隊列末尾，等待下一次調(diào)度。

8.答案：B

解題思路：文件的物理結(jié)構(gòu)主要分為索引結(jié)構(gòu)和順序結(jié)構(gòu)。索引結(jié)構(gòu)通過索引節(jié)點(diǎn)來訪問文件數(shù)據(jù)，而順序結(jié)構(gòu)是按物理順序存儲文件內(nèi)容。結(jié)構(gòu)通常是索引結(jié)構(gòu)的一部分，而直接結(jié)構(gòu)不是文件物理結(jié)構(gòu)的通用術(shù)語。二、填空題1.操作系統(tǒng)的主要功能包括：資源管理、進(jìn)程管理、存儲管理、文件管理、用戶接口。

2.進(jìn)程的基本狀態(tài)有：創(chuàng)建狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)。

3.虛擬存儲器通過分頁和分段技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的擴(kuò)充。

4.文件系統(tǒng)中，文件的邏輯結(jié)構(gòu)主要有：順序文件、隨機(jī)文件。

5.設(shè)備管理中，中斷的概念是指：CPU對外部發(fā)生的異步事件的響應(yīng)。

答案及解題思路：

答案：

1.資源管理、進(jìn)程管理、存儲管理、文件管理、用戶接口

2.創(chuàng)建狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)

3.分頁、分段

4.順序文件、隨機(jī)文件

5.CPU對外部發(fā)生的異步事件的響應(yīng)

解題思路：

1.操作系統(tǒng)的五大主要功能涵蓋了計算機(jī)系統(tǒng)資源的高效利用和用戶操作的便利性。

2.進(jìn)程的基本狀態(tài)描述了進(jìn)程在生命周期中的不同階段和狀態(tài)。

3.虛擬存儲器通過分頁和分段技術(shù)，將物理內(nèi)存與磁盤空間動態(tài)地映射，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的擴(kuò)充。

4.文件的邏輯結(jié)構(gòu)決定了文件在存儲和訪問時的組織方式，順序文件適合順序訪問，隨機(jī)文件適合隨機(jī)訪問。

5.中斷是操作系統(tǒng)處理外部事件的一種機(jī)制，CPU通過中斷來響應(yīng)這些事件，并執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。三、判斷題1.操作系統(tǒng)是計算機(jī)硬件和軟件之間的接口。（√）

解題思路：操作系統(tǒng)作為計算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件，負(fù)責(zé)管理計算機(jī)硬件資源，為用戶提供操作界面和編程接口，因此它是硬件和軟件之間的橋梁。

2.進(jìn)程調(diào)度算法的目的是為了提高CPU的利用率。（√）

解題思路：進(jìn)程調(diào)度算法的主要目標(biāo)之一是保證CPU盡可能地高效運(yùn)行，通過合理安排進(jìn)程的執(zhí)行順序，減少CPU的空閑時間，從而提高CPU的利用率。

3.虛擬存儲器的容量等于物理內(nèi)存的容量。（×）

解題思路：虛擬存儲器是操作系統(tǒng)提供的一種內(nèi)存管理技術(shù)，它允許程序使用比物理內(nèi)存更大的地址空間。虛擬存儲器的容量通常遠(yuǎn)大于物理內(nèi)存的容量。

4.文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)決定了文件的邏輯結(jié)構(gòu)。（×）

解題思路：在文件系統(tǒng)中，文件的邏輯結(jié)構(gòu)定義了文件的數(shù)據(jù)組織方式，而文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在存儲設(shè)備上的實(shí)際存儲方式。邏輯結(jié)構(gòu)通常由用戶定義，而物理結(jié)構(gòu)則由操作系統(tǒng)根據(jù)存儲設(shè)備的特性來決定。

5.設(shè)備管理中，中斷處理程序由硬件觸發(fā)。（√）

解題思路：在設(shè)備管理中，當(dāng)硬件設(shè)備完成某個操作或發(fā)生錯誤時，會通過中斷信號通知CPU。中斷處理程序是響應(yīng)這些中斷的軟件部分，它由硬件觸發(fā)并執(zhí)行相應(yīng)的處理。

：四、簡答題1.簡述操作系統(tǒng)的基本功能和作用。

[1]資源管理

[2]進(jìn)程管理

[3]存儲管理

[4]文件系統(tǒng)管理

[5]設(shè)備管理

[6]作業(yè)管理

答案：

資源管理：操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)合理分配和管理系統(tǒng)中的各種硬件資源，如處理器、內(nèi)存、外部存儲等。

進(jìn)程管理：負(fù)責(zé)創(chuàng)建、調(diào)度、終止進(jìn)程，并提供進(jìn)程間的同步與通信機(jī)制。

存儲管理：提供虛擬存儲功能，管理和分配內(nèi)存資源，包括內(nèi)存的保護(hù)、共享和映射等。

文件系統(tǒng)管理：負(fù)責(zé)文件的創(chuàng)建、刪除、讀寫和存取等操作，以及目錄管理和文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的維護(hù)。

設(shè)備管理：提供統(tǒng)一接口管理和調(diào)度各種外圍設(shè)備，如打印機(jī)、硬盤等。

作業(yè)管理：協(xié)調(diào)用戶作業(yè)的執(zhí)行，包括作業(yè)調(diào)度、作業(yè)控制和作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控。

解題思路：從操作系統(tǒng)的核心任務(wù)入手，分別描述每一項基本功能的含義和作用。

2.簡述進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換。

[1]運(yùn)行狀態(tài)

[2]等待狀態(tài)

[3]準(zhǔn)備狀態(tài)

[4]中斷狀態(tài)

答案：

運(yùn)行狀態(tài)：進(jìn)程正在處理器上執(zhí)行。

等待狀態(tài)：進(jìn)程因等待某個事件（如IO完成）而處于等待狀態(tài)。

準(zhǔn)備狀態(tài)：進(jìn)程已準(zhǔn)備好執(zhí)行，但處理器正在運(yùn)行其他進(jìn)程。

中斷狀態(tài)：進(jìn)程因外部事件而被迫停止執(zhí)行。

解題思路：描述每個狀態(tài)的定義和進(jìn)程可能經(jīng)歷的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

3.簡述虛擬存儲器的原理和作用。

[1]原理

[2]作用

答案：

原理：虛擬存儲器利用硬盤空間模擬內(nèi)存，通過分頁或分段的方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的動態(tài)管理。

作用：增加可用內(nèi)存大小，允許系統(tǒng)執(zhí)行比實(shí)際物理內(nèi)存更大的程序，提高系統(tǒng)吞吐量。

解題思路：闡述虛擬存儲技術(shù)如何工作以及其帶來的好處。

4.簡述文件系統(tǒng)的概念及其作用。

[1]概念

[2]作用

答案：

概念：文件系統(tǒng)是管理計算機(jī)文件存儲設(shè)備的機(jī)制，負(fù)責(zé)文件的存儲、檢索、修改和刪除。

作用：實(shí)現(xiàn)文件與用戶的交互，提高數(shù)據(jù)存儲的效率與安全性，方便用戶管理和使用數(shù)據(jù)。

解題思路：從文件系統(tǒng)是什么以及它為何存在的角度來描述其概念和作用。

5.簡述設(shè)備管理的基本任務(wù)。

[1]設(shè)備分配

[2]設(shè)備處理

[3]緩沖區(qū)管理

答案：

設(shè)備分配：合理分配設(shè)備資源給不同的進(jìn)程或任務(wù)。

設(shè)備處理：管理和控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提供接口讓進(jìn)程進(jìn)行交互。

緩沖區(qū)管理：優(yōu)化數(shù)據(jù)在設(shè)備與內(nèi)存之間的傳輸，減少設(shè)備訪問的等待時間。

解題思路：概述設(shè)備管理在操作系統(tǒng)中的三個主要任務(wù)，即分配、控制和傳輸優(yōu)化。五、論述題1.論述進(jìn)程調(diào)度算法的設(shè)計原則及常用算法。

設(shè)計原則：

1.1.高效性：提高CPU利用率，減少進(jìn)程等待時間。

1.2.公平性：保證所有進(jìn)程都有獲得CPU執(zhí)行的機(jī)會。

1.3.可預(yù)測性：調(diào)度算法應(yīng)具有良好的可預(yù)測性，便于系統(tǒng)管理和維護(hù)。

1.4.響應(yīng)性：對交互式系統(tǒng)的響應(yīng)時間要求高，需快速響應(yīng)用戶請求。

常用算法：

1.4.1.先來先服務(wù)（FCFS）算法：按照進(jìn)程到達(dá)CPU的順序進(jìn)行調(diào)度。

1.4.2.最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）算法：選擇預(yù)計運(yùn)行時間最短的進(jìn)程優(yōu)先執(zhí)行。

1.4.3.優(yōu)先級調(diào)度算法：根據(jù)進(jìn)程優(yōu)先級進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)先級高的進(jìn)程先執(zhí)行。

1.4.4.輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法（RR）：每個進(jìn)程分配一個固定的時間片，按順序執(zhí)行，超過時間片則讓出CPU。

2.論述虛擬存儲器的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景。

優(yōu)點(diǎn)：

2.1.提高內(nèi)存利用率，允許更大的程序運(yùn)行。

2.2.簡化內(nèi)存管理，減少內(nèi)存碎片。

2.3.提高內(nèi)存訪問速度，通過預(yù)取技術(shù)優(yōu)化功能。

缺點(diǎn)：

2.4.增加系統(tǒng)開銷，如頁面調(diào)度、地址轉(zhuǎn)換等。

2.5.增加系統(tǒng)復(fù)雜性，需要額外的硬件支持。

適用場景：

2.6.需要運(yùn)行大型程序的計算機(jī)系統(tǒng)。

2.7.需要處理大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)。

2.8.需要動態(tài)調(diào)整內(nèi)存需求的系統(tǒng)。

3.論述文件系統(tǒng)的設(shè)計原則及常見文件結(jié)構(gòu)。

設(shè)計原則：

3.1.可靠性：保證文件數(shù)據(jù)的安全性和完整性。

3.2.可擴(kuò)展性：支持文件系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級。

3.3.高效性：提高文件訪問速度。

3.4.易用性：提供友好的用戶界面和操作方式。

常見文件結(jié)構(gòu)：

3.5.文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：如樹形結(jié)構(gòu)、環(huán)狀結(jié)構(gòu)等。

3.6.文件存儲結(jié)構(gòu)：如順序存儲、鏈?zhǔn)酱鎯Α⑺饕鎯Φ取?/p>

4.論述設(shè)備管理的任務(wù)及常用中斷處理方法。

任務(wù)：

4.1.設(shè)備分配：根據(jù)進(jìn)程需求，合理分配設(shè)備資源。

4.2.設(shè)備調(diào)度：優(yōu)化設(shè)備使用效率，提高系統(tǒng)吞吐量。

4.3.設(shè)備回收：回收不再使用的設(shè)備資源。

4.4.設(shè)備控制：實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)控和管理。

常用中斷處理方法：

4.5.硬件中斷：由外部設(shè)備觸發(fā)，如I/O操作完成。

4.6.軟件中斷：由系統(tǒng)內(nèi)部觸發(fā)，如系統(tǒng)調(diào)用。

4.7.異常中斷：由系統(tǒng)內(nèi)部錯誤引發(fā)，如內(nèi)存訪問越界。

4.8.同步中斷：由系統(tǒng)時鐘或其他同步信號觸發(fā)。

答案及解題思路：

答案：

1.進(jìn)程調(diào)度算法的設(shè)計原則包括高效性、公平性、可預(yù)測性和響應(yīng)性。常用算法有FCFS、SJF、優(yōu)先級調(diào)度和RR算法。

2.虛擬存儲器的優(yōu)點(diǎn)包括提高內(nèi)存利用率、簡化內(nèi)存管理和提高內(nèi)存訪問速度。缺點(diǎn)是增加系統(tǒng)開銷和復(fù)雜性。適用場景包括大型程序運(yùn)行、大量數(shù)據(jù)處理和動態(tài)調(diào)整內(nèi)存需求的系統(tǒng)。

3.文件系統(tǒng)的設(shè)計原則包括可靠性、可擴(kuò)展性、高效性和易用性。常見文件結(jié)構(gòu)有文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和文件存儲結(jié)構(gòu)。

4.設(shè)備管理的任務(wù)包括設(shè)備分配、設(shè)備調(diào)度、設(shè)備回收和設(shè)備控制。常用中斷處理方法有硬件中斷、軟件中斷、異常中斷和同步中斷。

解題思路：

1.針對進(jìn)程調(diào)度算法，首先了解設(shè)計原則，然后列舉常用算法并分析其特點(diǎn)。

2.針對虛擬存儲器，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場景進(jìn)行說明。

3.針對文件系統(tǒng)，闡述設(shè)計原則，并列舉常見文件結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。

4.針對設(shè)備管理，介紹任務(wù)內(nèi)容，并列舉常用中斷處理方法及其應(yīng)用場景。六、編程題1.編寫一個簡單的進(jìn)程調(diào)度算法

FCFS（先來先服務(wù)）算法實(shí)現(xiàn)

SJF（最短作業(yè)優(yōu)先）算法實(shí)現(xiàn)

RR（輪轉(zhuǎn)）算法實(shí)現(xiàn)

2.編寫一個簡單的虛擬存儲器管理程序

LRU（最近最少使用）頁面置換算法實(shí)現(xiàn)

FIFO（先進(jìn)先出）頁面置換算法實(shí)現(xiàn)

3.編寫一個簡單的文件管理系統(tǒng)

文件創(chuàng)建

文件刪除

文件讀取

文件寫入

4.編寫一個簡單的設(shè)備管理程序

設(shè)備分配

設(shè)備釋放

5.編寫一個簡單的進(jìn)程同步程序

臨界區(qū)的互斥訪問實(shí)現(xiàn)

答案及解題思路：

1.編寫一個簡單的進(jìn)程調(diào)度算法

FCFS算法實(shí)現(xiàn)：

答案：使用一個隊列來存儲進(jìn)程，按照進(jìn)程到達(dá)的順序進(jìn)行調(diào)度。

解題思路：初始化一個空隊列，進(jìn)程到達(dá)時加入隊列，每次從隊列頭部取出一個進(jìn)程執(zhí)行。

SJF算法實(shí)現(xiàn)：

答案：使用一個優(yōu)先隊列來存儲進(jìn)程，按照預(yù)計執(zhí)行時間最短優(yōu)先。

解題思路：初始化一個優(yōu)先隊列，進(jìn)程到達(dá)時根據(jù)預(yù)計執(zhí)行時間插入隊列，每次從隊列頭部取出一個進(jìn)程執(zhí)行。

RR算法實(shí)現(xiàn)：

答案：使用一個隊列和一個時間片來存儲進(jìn)程，按照時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。

解題思路：初始化一個隊列和一個時間片，進(jìn)程到達(dá)時加入隊列，每次從隊列頭部取出一個進(jìn)程執(zhí)行，執(zhí)行時間片后若進(jìn)程未完成則重新加入隊列。

2.編寫一個簡單的虛擬存儲器管理程序

LRU頁面置換算法實(shí)現(xiàn)：

答案：使用一個雙向鏈表來存儲頁面，每次訪問頁面時更新鏈表順序。