操作系统期末考试复习题(全)

操作系统期末考试复习题(全)

注：本复习题部分参考自清华大学计算机系2019年秋季学期“操作系统”课程终极考试题目以及其他经典操作系统考试。

一、选择题

1. 下列哪个不是实现进程间通信（IPC）的方式？

A. 信号量

B. 共享内存

C. 管道

D. 文件

2. 下列哪个不是让文件描述符指向指定文件的函数？

A. open()

B. creat()

C. close()

D. dup()

3. 下列哪个不是内存管理中的页面置换算法？

A. FIFO

B. LRU

C. OPT

D. COW

4. 下列哪个不是Redis的应用场景？

A. 缓存

B. 计数器

C. 分布式锁

D. 数据库

5. 下列哪个不是Linux中的调度算法？

A. Round Robin

B. First In First Out

C. Shortest Job First

D. Random

6. 下列哪个函数可以在进程中产生子进程？

A. exec()

B. fork()

C. spawn()

D. clone()

7. 下列哪个文件系统不支持软链接？

A. ext2

B. ext3

C. NTFS

D. FAT32

8. 下列哪个命令可以显示Linux操作系统的系统负载？

A. cat /proc/loadavg

B. ps -ef

C. top

D. uptime

9. 下列哪个不是Linux的文件权限？

A. 读

B. 写

C. 移动

D. 执行

10. 下列哪个不是进程状态？

A. 运行

B. 等待

C. 冻结

D. 暂停

二、填空题

1. 若线程竞争同一资源，可能会导致______问题。

答案：死锁。

2. 在Linux中，可通过卸载模块的方式动态添加/更新/删除系统中的______。

答案：驱动。

3. Linux系统优先级高的进程通过调度机制可以抢占系统中优

先级低的进程的占用资源，这种调度机制被称为______调度。

答案：抢占式。

4. 运行中的进程分为三种状态：就绪状态、运行状态、阻塞（睡眠）状态，又称为三态进程模型，俗称为______模型。

答案：转换。

5. 在Linux系统中，可以使用______命令向系统加载驱动程序。

答案：insmod。

6. Linux内核提供了多种IPC机制，如信号量、消息队列、共

享内存等。其中能够直接传递字符串的IPC机制是______。

答案：消息队列。

7. 为避免竞态条件，多线程操作应该采用______机制。

答案：同步。

8. 操作系统中，进程/线程的调度方式有两种，分别是时间片

轮转调度和______调度。

答案：抢占式。

9. 在C语言中，打开文件的函数是______。

答案：fopen。

10. 虚拟内存常见的页面置换算法有______、最近最少使用、

最不经常使用等。

答案：FIFO。

三、简答题

1. 解释进程与线程的概念，并说说它们之间的异同。

进程是操作系统中进行资源分配的基本单位，是运行程序的一次执行过程，每个进程都拥有自己的独立内存空间和系统资源。线程是进程的一个实体，它表示进程内部的一条执行路径，是进程中的一部分，可以看作是一个轻量级的进程，它与所属进程共享资源。线程相对于进程来说，更容易切换、创建和销毁，开销也更少，因此多线程可以更好地利用CPU资源。

二者的不同在于，进程是操作系统中资源分配的基本单位，代表了一个程序及其数据在执行过程中需要的资源集合；而线程是进程中的一个执行单元，是CPU调度和分配的基本单位，

是被系统独立调度和分配的最小单位。

2. 简述文件系统的实现原理。

文件系统在磁盘上分区，每个分区可以包含一个或多个文件系统，每个文件系统可以包含多个文件或文件夹。文件系统通过将文件拆分成一个个数据块进行存储，每个块的大小通常为

4KB或8KB。文件系统在内存中维护一个文件表，记录各个

文件的数据位置、大小、权限信息、文件名等，同时也记录了空闲块、已分配块和已删除块等信息。

文件系统的实现原理主要包括以下几个方面：

1) 文件分配：通过位图或空闲链表等方式记录空闲块、已分

配块和已删除块的位置，将文件的数据块逐一分配给文件。

2) 目录管理：通过目录树的形式进行组织，每个目录下可以

有多个子目录和文件，可以通过绝对路径或相对路径进行访问。

3) 文件权限管理：文件系统通过记录每个文件的拥有者、组

以及文件的读、写和执行权限等信息来进行权限管理。

4) 文件系统缓存：通过在内存中建立一个文件系统缓存，可

以减少磁盘访问操作提高文件系统性能。

3. 解释进程间通信的概念，并举例说明。

进程间通信（IPC）是指在不同进程之间传递数据或共享资源

的机制，是实现多进程协作的基础。常见的进程间通信机制有管道、信号量、消息队列和共享内存等。

举个例子，当我们在Linux系统中打开多个命令终端窗口，并在其中一个窗口中进行ping命令测试网络连通性时，我们可以同时在另一个命令终端窗口中输入netstat命令来查看当前系统的网络连接状态，这就是通过命令终端窗口（进程）之间的IPC机制实现的。在这个例子中，通过不同的进程间通信机制可以实现不同的线程之间传递数据、共享资源等操作，从而实现多进程或多线程的协作。

4. 简述内存管理中虚拟内存的实现原理。

虚拟内存是指操作系统在物理内存和硬盘之间建立一种抽象的内存模型，可以让各个程序都认为自己在拥有一片连续的内存空间，而不用考虑实际的物理内存实现方式。

实现虚拟内存的主要方法是分页式存储管理，将程序使用的内存块分割成大小固定的逻辑页，每一页都有一个唯一的标志符（页表项）和实际存储位置的映射。当程序在运行时需要访问虚拟内存中的某一个页面时，操作系统通过查找对应页表项的具体映射关系实现虚拟地址到物理地址的转换，如果有缺页（即所需页面不在内存中），则通过页面置换算法将内存中某一页替出腾出空间后再将所需页面读入内存。具体实现方式包括基本的FIFO算法、LRU算法等。

此外，虚拟内存还有一些优秀特性，如局部性原则、页面预测等，可以提高内存的利用效率和程序的运行速度。