2025年大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)操作系統(tǒng)專項(xiàng)訓(xùn)練試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程與程序的主要區(qū)別在于（）。A.運(yùn)行速度不同B.所占內(nèi)存空間不同C.是否可以并發(fā)執(zhí)行D.是否被CPU執(zhí)行2.以下關(guān)于線程的描述中，正確的是（）。A.每個(gè)線程都必須關(guān)聯(lián)一個(gè)進(jìn)程B.線程之間共享相同的進(jìn)程地址空間C.線程切換比進(jìn)程切換成本更高D.線程具有獨(dú)立的?？臻g3.操作系統(tǒng)引入虛擬內(nèi)存的主要目的是（）。A.實(shí)現(xiàn)內(nèi)存保護(hù)B.提高內(nèi)存利用率C.擴(kuò)展外存容量D.加快CPU速度4.下列哪種頁面置換算法會(huì)優(yōu)先替換最久未使用（LRU）的頁面？（）A.FIFOB.LRUC.LFUD.OPT5.在文件系統(tǒng)中，目錄實(shí)質(zhì)上是一個(gè)（）。A.特殊文件B.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.磁盤塊D.程序6.以下哪種I/O控制方式需要CPU深度介入？（）A.中斷驅(qū)動(dòng)B.DMA（直接內(nèi)存訪問）C.程序查詢D.通道方式7.操作系統(tǒng)通過（）機(jī)制實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步。A.進(jìn)程調(diào)度B.內(nèi)存管理C.設(shè)備分配D.信號(hào)量8.死鎖產(chǎn)生的四個(gè)必要條件是互斥、占有并等待、非搶占和（）。A.環(huán)路等待B.高優(yōu)先級(jí)C.低內(nèi)存占用D.快速響應(yīng)9.在多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境中，操作系統(tǒng)采用（）策略來決定哪個(gè)就緒進(jìn)程將獲得CPU使用權(quán)。A.存儲(chǔ)管理B.設(shè)備管理C.進(jìn)程調(diào)度D.內(nèi)存分配10.引入設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主要目的是（）。A.實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換B.為用戶程序提供設(shè)備操作接口C.提高設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速率D.管理設(shè)備的中斷請(qǐng)求二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述進(jìn)程與線程的主要區(qū)別和聯(lián)系。2.簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)在用戶程序和硬件之間起到的橋梁作用。3.什么是缺頁中斷？簡(jiǎn)述處理缺頁中斷的一般過程。4.什么是并發(fā)？并發(fā)與并行有何區(qū)別？三、綜合應(yīng)用題（每小題10分，共30分）1.假設(shè)有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3需要使用同一臺(tái)資源S，當(dāng)前資源S的可用數(shù)量為1。進(jìn)程P1已申請(qǐng)了0個(gè)資源，還需申請(qǐng)2個(gè)；進(jìn)程P2已申請(qǐng)了1個(gè)資源，還需申請(qǐng)1個(gè)；進(jìn)程P3已申請(qǐng)了0個(gè)資源，還需申請(qǐng)2個(gè)。請(qǐng)問當(dāng)前系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？請(qǐng)說明理由（可以使用Banker算法的思想進(jìn)行分析）。2.假設(shè)內(nèi)存大小為4MB，頁面大小為1KB。一個(gè)進(jìn)程的地址空間分為四個(gè)邏輯頁面，頁號(hào)分別為0,1,2,3。如果物理內(nèi)存中有三個(gè)空閑頁面，頁框號(hào)分別為1,2,3。請(qǐng)模擬該進(jìn)程的頁面置換過程，假設(shè)采用FIFO頁面置換算法，并給出缺頁中斷次數(shù)。（初始時(shí)，所有邏輯頁面均不在物理內(nèi)存中，頁面請(qǐng)求序列為：0,1,2,1,3,0,3,2）3.簡(jiǎn)述中斷驅(qū)動(dòng)I/O控制過程的主要步驟。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.B5.A6.C7.D8.A9.C10.B二、簡(jiǎn)答題1.區(qū)別：*進(jìn)程是資源分配的基本單位，線程是CPU調(diào)度的基本單位。*每個(gè)進(jìn)程擁有獨(dú)立的地址空間，而同一進(jìn)程內(nèi)的線程共享進(jìn)程的地址空間。*進(jìn)程切換通常比線程切換開銷更大。*一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)線程。聯(lián)系：*線程是進(jìn)程的一部分，依附于進(jìn)程而存在。*線程之間可以通過共享進(jìn)程的地址空間進(jìn)行高效通信和資源共享。2.操作系統(tǒng)作為橋梁作用體現(xiàn)在：*資源管理：操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種硬件資源（CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、I/O設(shè)備等），為用戶程序提供統(tǒng)一的、有效的資源使用接口。*硬件抽象：操作系統(tǒng)隱藏了硬件的復(fù)雜性，為用戶程序提供一個(gè)簡(jiǎn)潔、方便、抽象的虛擬工作環(huán)境。*程序執(zhí)行環(huán)境：操作系統(tǒng)為用戶程序提供執(zhí)行所需的系統(tǒng)調(diào)用接口，管理進(jìn)程運(yùn)行，調(diào)度CPU時(shí)間，分配內(nèi)存空間等。*軟件接口：操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序開發(fā)者提供了編程接口（API），使得應(yīng)用程序可以方便地使用系統(tǒng)服務(wù)。3.缺頁中斷：當(dāng)進(jìn)程需要訪問的頁面不在物理內(nèi)存中時(shí)，發(fā)生的中斷稱為缺頁中斷。這是一種特殊的中斷，由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理。處理過程：*CPU檢測(cè)到缺頁中斷。*中斷處理程序保存當(dāng)前進(jìn)程狀態(tài)。*查找所需頁面（可能在磁盤上）。*選擇一個(gè)物理頁面進(jìn)行置換（如果頁面已占用）。*將所需頁面從磁盤讀入選定的物理頁面。*恢復(fù)該進(jìn)程狀態(tài)，使其繼續(xù)執(zhí)行。4.并發(fā)：指多個(gè)進(jìn)程宏觀上同時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)，但在微觀上可能是交替執(zhí)行的。這些進(jìn)程在執(zhí)行期間共享資源，并且它們的執(zhí)行序列有交錯(cuò)。區(qū)別：*并發(fā)（Concurrency）：指多個(gè)任務(wù)在一段時(shí)間內(nèi)交替執(zhí)行，宏觀上同時(shí)發(fā)生，微觀上交替。通常在單核CPU上實(shí)現(xiàn)。*并行（Parallelism）：指多個(gè)任務(wù)在絕對(duì)時(shí)間內(nèi)同時(shí)執(zhí)行。通常需要多個(gè)處理單元（如多核CPU或多個(gè)計(jì)算機(jī)）支持。三、綜合應(yīng)用題1.分析：*系統(tǒng)可用資源S=1。*進(jìn)程最大需求：*P1：最大需求數(shù)R1=(2,0)，已分配數(shù)A1=(0,0)，還需申請(qǐng)數(shù)N1=(2,0)。*P2：最大需求數(shù)R2=(1,1)，已分配數(shù)A2=(1,0)，還需申請(qǐng)數(shù)N2=(0,1)。*P3：最大需求數(shù)R3=(2,2)，已分配數(shù)A3=(0,0)，還需申請(qǐng)數(shù)N3=(2,2)。*計(jì)算每個(gè)進(jìn)程的剩余資源（Need=Max-Allocated）：*P1：Need1=(2,0)。*P2：Need2=(0,1)。*P3：Need3=(2,2)。*檢查是否存在一個(gè)安全序列<P_i,P_j,P_k,...>，使得對(duì)于每個(gè)P_k在序列中，Need_k<=Available。*嘗試構(gòu)造安全序列：*可用資源Available=(1,1)。*P2需要(0,1)，可用資源滿足。P2完成后釋放資源：(1,1)+(1,0)=(2,1)。序列<P2>，剩余可用(2,1)。*在剩余可用資源(2,1)下，P1需要(2,0)，可用資源滿足。P1完成后釋放資源：(2,1)+(2,0)=(4,1)。序列<P2,P1>，剩余可用(4,1)。*在剩余可用資源(4,1)下，P3需要(2,2)，可用資源滿足。P3完成后釋放資源：(4,1)+(2,2)=(6,3)。序列<P2,P1,P3>，剩余可用(6,3)。*構(gòu)造成功，存在安全序列<P2,P1,P3>。因此，系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。2.模擬過程：*內(nèi)存大?。?MB/1KB=4頁框。*初始：物理內(nèi)存[空,空,空,空]，邏輯頁面[0,1,2,3]均不在內(nèi)存。*請(qǐng)求0：頁面不在內(nèi)存，缺頁中斷。將頁0調(diào)入空閑頁框1。物理內(nèi)存[頁0,空,空,空]，缺頁次數(shù)=1。*請(qǐng)求1：頁面1已在內(nèi)存，不缺頁。*請(qǐng)求2：頁面不在內(nèi)存，缺頁中斷。FIFO選擇最先進(jìn)行的頁（頁0）。將頁2調(diào)入頁框1。物理內(nèi)存[頁2,頁1,空,空]，缺頁次數(shù)=2。*請(qǐng)求1：頁面1已在內(nèi)存，不缺頁。*請(qǐng)求3：頁面不在內(nèi)存，缺頁中斷。FIFO選擇最先進(jìn)行的頁（頁1）。將頁3調(diào)入頁框1。物理內(nèi)存[頁2,頁3,空,空]，缺頁次數(shù)=3。*請(qǐng)求0：頁面0不在內(nèi)存，缺頁中斷。FIFO選擇最先進(jìn)行的頁（頁2）。將頁0調(diào)入頁框1。物理內(nèi)存[頁0,頁3,空,空]，缺頁次數(shù)=4。*請(qǐng)求3：頁面3已在內(nèi)存，不缺頁。*請(qǐng)求2：頁面2不在內(nèi)存，缺頁中斷。FIFO選擇最先進(jìn)行的頁（頁0）。將頁2調(diào)入頁框1。物理內(nèi)存[頁2,頁3,空,空]，缺頁次數(shù)=5。*結(jié)果：缺頁中斷總次數(shù)為5次。3.中斷驅(qū)動(dòng)I/O控制過程：*用戶程序通過I/O指令發(fā)起I/O請(qǐng)求，并將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)I/O進(jìn)程。*操作系統(tǒng)I/O進(jìn)程為該請(qǐng)求分配一個(gè)緩沖區(qū)，并向設(shè)備控制器發(fā)出I/O命令。*設(shè)備控制器接收到命令后，開始執(zhí)行相應(yīng)的I/O操作。*設(shè)備