站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁長春光華學院《操作系統(tǒng)原理》2025學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分注意事項考生須在答題卡指定位置填寫姓名、學號、專業(yè)等信息，在試卷上作答無效。答題時須使用黑色簽字筆或鋼筆，字跡清晰，卷面整潔?？荚嚱Y(jié)束后，將試卷、答題卡一并交回，不得攜帶出考場。一、選擇題（每題2分，共20分）操作系統(tǒng)的核心功能不包括（）A.進程調(diào)度與管理B.數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化C.內(nèi)存分配與回收D.設備驅(qū)動與控制下列進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換中，不可能發(fā)生的是（）A.就緒態(tài)→運行態(tài)B.運行態(tài)→阻塞態(tài)C.阻塞態(tài)→運行態(tài)D.阻塞態(tài)→就緒態(tài)采用“時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法”時，時間片過大可能導致的問題是（）A.進程響應時間過長B.進程上下文切換頻繁C.CPU利用率降低D.系統(tǒng)死鎖某系統(tǒng)采用分頁存儲管理，頁面大小為4KB，邏輯地址為20490（十進制），則其頁號為（）A.5B.4C.3D.2下列屬于“虛擬內(nèi)存”技術核心理論基礎的是（）A.局部性原理B.死鎖預防原理C.設備獨立性原理D.進程同步原理文件系統(tǒng)中，用于唯一標識一個文件的是（）A.文件名B.文件控制塊（FCB）C.文件路徑D.文件大小下列I/O控制方式中，CPU干預最少的是（）A.程序查詢方式B.中斷驅(qū)動方式C.DMA方式D.通道控制方式死鎖產(chǎn)生的四個必要條件中，通過“按序分配資源”策略可破壞的是（）A.互斥條件B.請求與保持條件C.不可剝奪條件D.循環(huán)等待條件下列關于線程與進程的說法，錯誤的是（）A.一個進程可包含多個線程B.線程共享進程的地址空間C.線程切換開銷小于進程切換D.線程是資源分配的基本單位某系統(tǒng)有3個進程共享4個同類資源，每個進程最多需要2個資源，則該系統(tǒng)（）A.可能發(fā)生死鎖B.一定發(fā)生死鎖C.不會發(fā)生死鎖D.無法判斷二、填空題（每題2分，共10分）進程的唯一標識是______（英文縮寫PCB），它記錄了進程的所有狀態(tài)信息與資源需求。內(nèi)存管理中，“地址重定位”分為靜態(tài)重定位和______重定位，后者在程序執(zhí)行過程中動態(tài)完成地址轉(zhuǎn)換。文件的物理結(jié)構(gòu)主要有連續(xù)結(jié)構(gòu)、鏈接結(jié)構(gòu)和______結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)適合隨機訪問文件。設備管理中，“______技術”通過將輸入輸出任務交給內(nèi)存中的緩沖區(qū)，實現(xiàn)了脫機I/O與聯(lián)機操作的結(jié)合。進程同步機制中，______（英文縮寫PV）操作是實現(xiàn)信號量控制的核心原語，可用于解決進程互斥與同步問題。三、簡答題（每題6分，共30分）簡述進程與線程的區(qū)別與聯(lián)系（至少3點，如資源共享、切換開銷），并說明多線程編程的優(yōu)勢。說明分頁存儲管理與分段存儲管理的異同點（從地址空間、內(nèi)存分配、共享性各舉2點）。簡述死鎖的四個必要條件，并說明“銀行家算法”屬于死鎖處理的哪種策略（預防/避免/檢測/解除），其核心思想是什么。簡述文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)（至少4層，如用戶接口層），并說明每層的核心功能。說明中斷驅(qū)動I/O控制方式的工作流程（從設備請求到數(shù)據(jù)傳輸完成），并對比程序查詢方式的優(yōu)勢。四、綜合應用題（每題20分，共40分）某系統(tǒng)有4個進程P1、P2、P3、P4，其到達時間、運行時間如下表所示，采用“短作業(yè)優(yōu)先（SJF）”調(diào)度算法（非搶占式）：進程到達時間（單位：ms）運行時間（單位：ms）P108P214P322P435請完成以下計算：（1）計算每個進程的完成時間、周轉(zhuǎn)時間（完成時間-到達時間）和帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間（周轉(zhuǎn)時間/運行時間）；（2）計算系統(tǒng)的平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間；（3）若改為“時間片輪轉(zhuǎn)（RR）”調(diào)度算法（時間片=2ms），重新計算P1的完成時間和周轉(zhuǎn)時間，并對比兩種算法的調(diào)度性能（從響應時間、平均周轉(zhuǎn)時間角度）。某系統(tǒng)采用分頁存儲管理，頁面大小為2KB，邏輯地址結(jié)構(gòu)為“頁號（10位）+頁內(nèi)偏移量（11位）”，已知某進程的頁表如下：頁號物理塊號5132739請完成以下分析：（1）計算該系統(tǒng)的最大邏輯地址空間和最大物理地址空間（單位：KB）；（2）將邏輯地址“0x1234”（十六進制）轉(zhuǎn)換為物理地址（要求寫出計算步驟，頁內(nèi)偏移量以十進制表示）；（3）若該進程訪問頁號4時發(fā)生“缺頁中斷”，說明缺頁中斷的處理流程（從中斷觸發(fā)到頁面調(diào)入內(nèi)存）；（4）若系統(tǒng)采用“Clock（最近未使用）”頁面置換算法，當前內(nèi)存中有物理塊5、3、7（對應頁0、1、2），當需調(diào)入頁3時，判斷是否會發(fā)生頁面置換，若發(fā)生則說明置換的頁面及理由。參考答案一、選擇題B2.C3.A4.B5.A6.B7.D8.D9.D10.C二、填空題進程控制塊2.動態(tài)3.索引4.SPOOLing（或假脫機）5.信號量三、簡答題（要點）區(qū)別與聯(lián)系：①資源分配：進程是資源分配基本單位，線程共享進程資源；②切換開銷：線程切換無需切換地址空間，開銷更??；③并發(fā)度：多線程可在同一進程內(nèi)并發(fā)執(zhí)行。優(yōu)勢：①提高CPU利用率（多線程并行處理）；②減少進程切換開銷；③便于處理I/O密集型任務（如網(wǎng)絡通信）。異同點：①地址空間：分頁是一維地址（頁號+偏移），分段是二維地址（段號+段內(nèi)偏移）；②內(nèi)存分配：分頁按頁分配（大小固定），分段按段分配（大小可變）；③共享性：分段支持段共享（如共享代碼段），分頁共享需特殊處理（如共享頁表）。四個必要條件：互斥、請求與保持、不可剝奪、循環(huán)等待。銀行家算法屬于“死鎖避免”策略，核心思想：在資源分配前，檢查分配后系統(tǒng)是否仍處于安全狀態(tài)（存在安全序列，即所有進程可按序獲得所需資源完成執(zhí)行），若安全則分配，否則拒絕。文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)：①用戶接口層（提供文件操作接口，如open/read）；②文件目錄層（管理文件目錄，實現(xiàn)文件查找）；③文件存取控制層（控制文件訪問權(quán)限，如讀/寫/執(zhí)行）；④邏輯文件層（處理文件邏輯結(jié)構(gòu)，如記錄組織）；⑤物理文件層（管理文件物理存儲，如磁盤塊分配）。中斷驅(qū)動I/O流程：①設備準備好數(shù)據(jù)后，向CPU發(fā)送中斷請求；②CPU暫停當前任務，保存上下文，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理程序；③中斷處理程序完成數(shù)據(jù)傳輸（如將設備數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存）；④傳輸完成后，CPU恢復原任務上下文，繼續(xù)執(zhí)行。優(yōu)勢：CPU無需循環(huán)查詢設備狀態(tài)，可并行處理其他任務，提高CPU利用率。四、綜合應用題（核心計算與分析）短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度計算：（1）調(diào)度順序：P1（0-8ms）→P3（8-10ms，到達時間2＜P2到達時間1？修正：實際到達時間P2（1）、P3（2），P1運行到1ms時P2到達，P1繼續(xù)運行（非搶占），P1完成（8ms）后，就緒隊列有P2（運行4）、P3（運行2）、P4（運行5），按SJF選P3（8-10）→P2（10-14）→P4（14-19）。各進程參數(shù)：P1：完成=8，周轉(zhuǎn)=8-0=8，帶權(quán)=8/8=1；P2：完成=14，周轉(zhuǎn)=14-1=13，帶權(quán)=13/4=3.25；P3：完成=10，周轉(zhuǎn)=10-2=8，帶權(quán)=8/2=4；P4：完成=19，周轉(zhuǎn)=19-3=16，帶權(quán)=16/5=3.2；（2）平均周轉(zhuǎn)時間=（8+13+8+16）/4=11.25ms；平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間=（1+3.25+4+3.2）/4=2.8625；（3）時間片輪轉(zhuǎn)（RR，時間片2ms）：調(diào)度順序：P1（0-2）→P2（2-4）→P3（4-6）→P4（6-8）→P1（8-10）→P2（10-12）→P4（12-14）→P1（14-16）→P4（16-17，剩余1ms）→P1（17-18，剩余2ms）→P1（18-20）。P1完成時間=20ms，周轉(zhuǎn)時間=20-0=20ms；性能對比：SJF平均周轉(zhuǎn)時間更短（適合長作業(yè)少的場景），RR響應時間更短（適合交互型任務，如終端操作）。分頁存儲管理分析：（1）最大邏輯地址空間：頁號10位→21?=1024頁，每頁2KB→1024×2=2048KB（2GB）；最大物理地址空間：物理塊號位數(shù)=邏輯地址總位數(shù)-頁內(nèi)偏移位數(shù)=21-11=10位→21?=1024塊→1024×2=2048KB（2GB）；（2）邏輯地址0x1234（十六進制）轉(zhuǎn)換：①0x1234=4660（十進制）；②頁內(nèi)偏移=4660%2048=4660-2×2048=564；③頁號=4660/2048=2（整數(shù)除法）；④查頁表，頁2對應物理塊7；⑤物理地址=7×2048+564=14336+564=14900（十進制）；（3）缺頁中斷處理流程：①CPU檢測到缺頁，暫停當前進程，保存上下文；②操作系統(tǒng)查找頁4在磁盤中的位置；③選擇一個物理塊（如按置換算法），若塊