操作系统学习笔记第1章 操作系统概述（灰灰题库

1.单选题
用户发起系统服务请求时，处理器处于______。
A. 用户态
B. 核心态
C. 阻塞态
D. 挂起态

第 1 题

答案：A

解析：用户态下，用户程序只能执行非特权指令 。当用户发起系统服务请求（通常通过系统调用）时，此时处理器还处于用户态，随后通过系统调用机制陷入内核态来执行相应的系统服务操作。核心态是操作系统内核运行的状态，可执行特权指令；阻塞态是进程因等待某事件（如 I/O 完成）而处于的状态；挂起态是进程被暂时调出内存的状态，均不符合发起系统服务请求时的处理器状态。

用户程序运行在用户态，而系统服务通过执行系统调用来实现的，在核心态下执行。因此，用户需要一条特殊的指令（访管指令）来调用系统调用，将cpu的使用权限转交给操作系统，在核心态下完成系统调用的执行。因此，发起系统服务请求时候，cpu处于用户态下。

2.单选题
关于微内核的说法正确的是______。
A. 微内核的执行速度较大内核快
B. 微内核的可维护性低
C. 微内核没有大内核稳定
D. 微内核添加服务时，不必修改内核

第 2 题

答案：D

解析：微内核结构将内核的许多功能（如文件系统、设备驱动等）移到核外用户级实现。A 选项，由于微内核结构中，消息传递等机制开销，执行速度不一定比大内核快；B 选项，微内核功能相对独立、简洁，可维护性高；C 选项，微内核因为内核功能少且相对独立，稳定性较好；D 选项，因为微内核结构的模块化特性，添加服务时在核外进行，不必修改内核本身 ，该选项正确。

        微内核将很多不需要在核心态执行的功能移出到用户态，只在核心态中保留部分的最基本的功能。因此，微内核在执行过程中发生核心态与用户态切换的次数增加，执行速度减慢。由于服务外移，因此，微内核的服务之间的耦合性减弱，可扩展性增强，可维护性增强，在添加服务的时候，不需要去修改最基本的功能，因此，不需要修改内核。内核中由于只保留核心的功能，功能越少越稳定。

3.单选题
与早期的 OS 相比，采用微内核结构的 OS 具有很多优点，但不包含______。
A. 提高了系统的可扩展性
B. 提高了 OS 的运行效率
C. 增强了系统的可靠性
D. 使 OS 的可移植性更好

第 3 题

答案：B

解析：A 选项，微内核结构的模块化特性使系统易于扩展新功能；C 选项，微内核内核功能少，出错影响范围小，增强了可靠性；D 选项，由于内核功能精简，与硬件相关部分相对集中，便于移植；B 选项，微内核结构中，频繁的用户态 - 内核态切换以及消息传递机制会带来额外开销，相比早期 OS（如大内核），运行效率不一定提高，甚至可能降低，所以该选项符合题意。

微内核各个服务功能之间耦合度低，在运行无法利用共享特性，效率上因此下降。但是在降低了耦合性的同时，减少了内核的功能，自然就提高了扩展性、可靠性、通用性，移植性更好。

4.单选题
以下论述正确的是______。
A. 分时系统不一定全部提供人机交互功能
B. 分时系统与实时系统对响应速度的要求相似
C. 分时操作系统中的用户可以独占计算机操作系统中的文件系统
D. 从交互角度看，分时系统与实时系统相似
E. 对批处理作业，必须提供相应的作业控制信息。

第 4 题

答案：E

解析：A 选项，分时系统主要特点就是支持人机交互，所以该选项错误；B 选项，实时系统对响应速度要求更严格、及时，相比之下分时系统响应速度要求相对低一些，二者不同；C 选项，分时系统是多用户共享系统资源，用户不能独占文件系统；D 选项，分时系统侧重交互性，实时系统侧重及时性和确定性，交互角度差异较大；E 选项，批处理作业需要提前提供作业控制信息（如作业步、资源需求等），以便操作系统按要求自动处理，该选项正确。

对于A，分时系统一定有人机交互功能；对于B，实时系统对响应速度要求更高；对于C，分时操作系统的用户不会独占文件系统；对于D，从交互角度看，分时操作系统中交互性问题是关键，用户可以通过终端与系统进行广泛的人机交互，实时系统也具有交互性，但仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序，它的交互性具有很大的局限性。

5.单选题
在计算机系统中，位于最底层直接与硬件接触并向其他软件提供支持的是______。
A. 语言处理程序
B. 操作系统
C. 实用程序
D. 数据库管理系统

第 5 题

答案：B

解析：A 选项，语言处理程序（如编译器、解释器）是将高级语言转换为机器语言等，不是直接与硬件接触并为其他软件提供支持的底层软件；C 选项，实用程序是为方便用户完成特定任务的工具软件，如磁盘清理等，并非处于最底层；D 选项，数据库管理系统是用于管理数据库的软件，依赖操作系统等底层支持；B 选项，操作系统负责管理硬件资源（如 CPU、内存、I/O 设备等），并为其他软件提供运行环境和服务，处于计算机系统底层直接与硬件接触，该选项正确。

语言处理程序是为用户设计的编程服务软件，其作用是将高级语言源程序翻译成计算机能识别的目标程序。
操作系统（简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。  其能管理计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序运行，改善人机界面，为其它应用软件提供支持，并使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用。此外其还提供了各种形式的用户界面，使用户有一个好的工作环境，为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口。

6.单选题
以下______操作系统是免费的且是开放源代码的。
A. Linux
B. MS - DOS
C. Windows
D. Unix

第 6 题

答案：A

解析：Linux 是一种免费且开源的操作系统，其源代码公开，用户可以自由使用、修改和分发。MS - DOS 是微软早期的磁盘操作系统，它不是开源的，且需要购买授权使用。Windows 是微软的商业操作系统，用户需购买正版授权才能合法使用，并且其源代码不公开。Unix 系统通常是商业软件，虽然有一些开源版本（如 FreeBSD 等基于 Unix 衍生），但传统意义上的 Unix 并非免费开源。

Linux是一种自由和开放源码的类UNIX操作系统。
UNIX操作系统是商业版，需要收费，价格比Microsoft Windows正版要贵一些。
MS-DOS（微软磁盘操作系统）是美国微软公司提供的磁盘操作系统，需要收费。

7.单选题
引入多道程序设计的主要目的在于______。
A. 减少存储器碎片
B. 提高处理机利用率
C. 有利于代码共享
D. 充分利用外围设备

第 7 题

答案：B

解析：多道程序设计允许多个程序同时进入内存并交替执行。在单道程序运行时，CPU 常常会因为等待 I/O 操作等原因处于空闲状态。引入多道程序设计后，当一个程序因 I/O 操作阻塞时，CPU 可以切换去执行其他可运行的程序，从而提高 CPU（处理机）的利用率。减少存储器碎片主要通过内存管理中的紧凑等技术；代码共享是某些编程和系统设计的特性，并非多道程序设计主要目的；充分利用外围设备只是多道程序设计带来的部分好处，不是最主要目的。

在早期的单道批处理系统中，内存中仅装有一道作业。作业一会儿使用处理机，一会儿使用外部设备，这使得系统中存在较多的空闲资源，整个系统利用率较低。为了提高资源的利用率和增加系统的吞吐量，引入了多道程序设计技术，即在内存中装入多个作业。采用多道程序设计后，作业可以轮流使用处理机，因此减少了昂贵的CPU时间的浪费。而外部设备由于其特性也可以部分地并发。因此引入多道程序设计的主要目的是为了充.分利用处理机，提高系统运行效率，所以正确答案是B。
引入了多道程序设计技术后可能会在内存中造成碎片，选项A的因果关系不正确。代码共享是通过段式存储管理技术实现的，不是引入多道程序设计的目的，所以选项C也不正确。系统采用多道程序设计后，在一定程度上的确可以提高外部设备的利用率，但这并不是引入多道程序设计的主要目的，故选项D也不合适。

8.单选题
在操作系统中， 并发性是指若干个事件______发生。
A. 一定在同一时刻
B. 可以在任意时刻
C. 在一定的时间间隔内同时
D. 在不同时间间隔内依次

第 8 题

答案：C

解析：并发性是指在一定时间间隔内多个事件同时发生或宏观上同时发生。同一时刻发生多个事件指的是并行性；“可以在任意时刻” 没有体现出 “并发” 在时间上的特性；“在不同时间间隔内依次” 描述的是顺序执行，而非并发。

本题考查并发与并行、并发与共享、分时系统与实时系统、网络系统与分布式系统的概念。并发性和并行性是既相似又有区别的两个概念。并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生，而并发性是指两个或多个事件在一定时间间隔内发生。在这一定的时间间隔内宏观上看上去是同时发生的，而微观上还是轮流的。而在不同的时间间隔内是完全分离了，事件不可控。因此，正确答案应该为C。

9.单选题
提高单机资源利用率的关键技术是______。
A. Spooling 技术
B. 虚拟内存技术
C. 交换技术
D. 多道程序设计技术

第 9 题

答案：D

解析：多道程序设计技术允许多个程序同时在内存中运行，使得 CPU、内存、I/O 设备等资源可以被充分利用，当一个程序等待 I/O 时，其他程序可以继续使用 CPU 等资源，极大地提高了单机资源利用率。Spooling 技术主要是解决 I/O 设备的虚拟分配问题；虚拟内存技术主要是解决内存空间不足以及程序运行地址空间管理问题；交换技术是在内存空间紧张时，将部分程序或数据换出到外存等操作，它们虽然对资源利用有帮助，但不是提高单机资源利用率的关键技术。

选项A的Spooling技术是一种虚拟外部设备技术，它可以把一台独占设备改造成虚拟的共享设备，当进程所需的物理设备不存在或被占用的情况下，仍可使用该设备。Spooling技术是用于解决资源互斥和提高设备利用率的关键技术，但不是提高单机资源利用率的关键技术，所以选项A不正确。选项B的虚拟内存技术主要指内存的虚拟化，它具有请求调页功能和内存置换功能。虚拟内存技术是能把作业的一部分装入内存就可以运行作业的内存管理系统。它是能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种虛拟存储技术。虚拟内存技术是提高内存利用率的关键技术而不是提高单机资源利用率的关键技术，所以选项B也不正确。交换技术(Swapping) 是指在多个程序并发执行时，换出，可以将暂时不能执行的程序从内存换到外存中，从而获得内存空间装人新程序；换入，将保存在外存中而处于就绪状态的程序装入内存。交换技术是解决内存容量不足的矛盾而不是提高单机资源利用率的关键技术，所以选项C也不正确。多道程序设计技术是提高单机资源利用率,特别地处理机的利用率的关键技术。所以选项D正确。

10.单选题
______不是设计实时操作系统主要的追求目标。
A. 安全可靠
B. 资源利用率
C. 及时响应
D. 快速处理

第 10 题

答案：B

解析：实时操作系统主要用于对外部事件及时响应和处理的场景，如工业控制、航空航天等领域。安全可靠是基本要求，以保证系统稳定运行；及时响应和快速处理是实时操作系统的核心特性，确保在规定时间内对事件做出反应。而资源利用率并非实时操作系统的主要追求目标，它更注重在规定时间内完成任务，而不是像通用操作系统那样强调资源的高效利用。

实时操作系统的主要特征就是其快速的处理能力，满足用户对这种快速处理的要求。因此，实时系统在设计时力求简单而实用。一般的实时操作系统都拥有高精度的实时时钟；快速中断响应和中断处理能力；支持多道程序设计。调度算法简单实用，数据结构简洁明了，任务切换速度快，能够处理时间驱动的任务(周期性任务)和事件驱动的任务。由于实时操作系统一般均用于比较重要和关键的场合，所以还要求其可靠性高、安全，具有较强的系统再生能力。因此，正确答案为B。

11.单选题
分时操作系统需要使用下面哪些部分______。
①多道程序设计技术
②作业说明书
③终端命令解释程序
④中断处理
⑤优先级调度
⑥系统调用
A. ①③④⑥
B. ①②③⑥
C. ①③⑤⑥
D. ②③④⑥

第 11 题

答案：A

解析：

①多道程序设计技术：分时操作系统允许多个用户同时使用计算机，通过多道程序设计技术让多个程序交替执行，提高资源利用率和响应速度，所以需要。

②作业说明书：作业说明书主要用于批处理系统，用户通过它描述作业的相关信息，分时系统是交互式的，用户直接通过终端操作，不需要作业说明书，所以不需要。

③终端命令解释程序：用户在终端输入命令，需要终端命令解释程序来识别和执行这些命令，是分时系统的重要组成部分，所以需要。

④中断处理：中断用于实现多道程序的切换等功能，在分时系统中，通过中断来实现时间片到后程序的切换等操作，所以需要。

⑤优先级调度：分时系统一般采用时间片轮转调度算法，虽然也可能有优先级调度，但不是其必需的基本组成部分，所以不需要。

⑥系统调用：用户程序需要通过系统调用请求操作系统提供的服务，如文件操作等，分时系统中必不可少，所以需要。

理解分时操作系统的概念是解决本题的关键。分时操作系统是利用分时技术实现多道程序设计的一种操作系统，它允许多个用户同时使用计算机。分时操作系统一般采用时间片轮转的调度方式，而优先级调度会产生饥饿，不适合分时系统。分时操作系统使一台计算机能够同时为多个终端用户服务，并保证每个用户有足够快的响应时间，并且还要提供人机交互功能。故，分时操作系统需要使用多道程序设计技术来为多用户服务，使用中断处理技术来进行用户切换。为满足用户交互，还需要有终端命令解释程序来接收用户的命令。将这些命令进行解释并执行还需要操作系统提供系统调用功能。因此，分时操作系统需要使用多道程序设计技术、终端命令解释程序、中断处理技术以及系统调用来满足系统要求。正确答案为A。

12.在多道程序系统中，下列哪些设备能并行工作______。
A. CPU 和内存
B. 内存和内存
C. 用户与应用程序
D. CPU 与外部设备

第 12 题

答案：D

解析：
在多道程序系统中，CPU 在执行一个程序的指令时，若遇到该程序的 I/O 操作，可利用这段时间去执行其他程序的指令，而外部设备（如硬盘、打印机等）进行 I/O 操作时可与 CPU 并行工作。A 选项中，CPU 要访问内存获取指令和数据，它们是协同工作，不是并行工作的概念；B 选项，内存自身不存在并行工作一说；C 选项，用户与应用程序不是设备，且用户操作应用程序一般是交互关系，不是并行工作关系。

在单道程序系统中，内存只存放一道程序，当程序进行 IO 操作时，CPU 便处于等待状态，无事可做，空闲。为提高 CPU 的利用率引入了多道程序技术，它同时把几道程序装入内存并允许它们交替执行，共享系统中的各种资源，此时称之为并发。若当正在执行的程序因 IO 操作而离开 CPU 时，CPU 会立即转去执行另一道程序。与此同时，IO 设备显然在为第一道程序工作，CPU 和 IO 设备是同时工作的。因此，在多道程序技术下，CPU 与外部设备之间具有并行工作的能力，整个系统的效率得到提高。所以 CPU 和外部设备是真正的并行运行。本题考察并行和并发的概念。正确答案是 D。

13.单选题
在操作系统中，只能在系统态下运行的指令是______。
A. 读时钟指令
B. 置时钟指令
C. 取数指令
D. 寄存器清零指令

第 13 题

答案：B

解析：
系统态（核心态）下可以执行特权指令，用户态下只能执行非特权指令。置时钟指令涉及对系统时钟的修改，时钟是系统的重要资源，修改时钟可能影响系统的正常运行和时间相关功能，所以置时钟指令属于特权指令，只能在系统态下运行。读时钟指令一般是获取时间信息，属于非特权指令，用户态下可执行；取数指令是从内存读取数据到寄存器等操作，是基本操作，用户态下可执行；寄存器清零指令也是对寄存器的基本操作，用户态下可执行。

特权指令：是指只能提供给操作系统的核心程序使用的指令，如启动I/O设备、设置时钟、控制中断屏蔽位、清主存、建立存储键，加载PSW等。非特权指令：供应用程序使用的指令。
对D，对于不同状态的程序来说，有不同的寄存器可操作，用户态可以把自己运算可以操作的寄存器清零，系统态可以把全部可清零的寄存器清零，所以不能单凭清零的动作判断是在用户态还是系统态。

14.单选题
下面 6 个系统中，必须是实时操作系统的有______个。

航空订票系统

过程控制系统

机器翻译系统

计算机辅助系统

办公自动化系统

计算机激光照排系统
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4

第 14 题

答案：C

解析：
实时系统，顾名思义对系统的响应时间有要求。航空订票系统，过程控制系统，机器口语翻译系统这三个对于请求的响应显然都应该是实时的。

15.单选题
分时操作系统通常采用______策略为用户服务。
A. 可靠性和灵活性
B. 时间片轮转
C. 时间片加权分配
D. 短作业优先

第 15 题

答案：B

解析：
分时操作系统将 CPU 的时间划分成若干个时间片，各个用户的作业轮流使用时间片，即采用时间片轮转策略为用户服务。A 选项可靠性和灵活性不是调度策略；C 选项时间片加权分配一般用于更复杂的资源分配场景，不是分时系统常用策略；D 选项短作业优先是批处理系统或某些调度场景下的策略，不适合分时系统这种强调交互性和公平性的场景。

时间片轮转:是把计算机的系统资源（尤其是 CPU时间）进行时间上的分割，每个时间段称为一个时间片，每个用户依次轮流使用时间片。