2025年計(jì)算機(jī)科學(xué)專升本操作系統(tǒng)真題訓(xùn)練試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的基本狀態(tài)不包括（）。A.就緒狀態(tài)B.運(yùn)行狀態(tài)C.等待狀態(tài)D.創(chuàng)建狀態(tài)2.以下關(guān)于進(jìn)程和線程的敘述中，正確的是（）。A.進(jìn)程比線程更輕量級(jí)B.每個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線程C.線程之間共享相同的地址空間D.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3.信號(hào)量機(jī)制中，P操作的主要作用是（）。A.創(chuàng)建進(jìn)程B.釋放資源C.申請(qǐng)資源，若資源不足則阻塞進(jìn)程D.終止進(jìn)程4.產(chǎn)生死鎖的一個(gè)必要條件是（）。A.資源互斥使用B.資源非搶占式分配C.循環(huán)等待資源D.以上都是5.在分頁存儲(chǔ)管理方式中，地址映射需要經(jīng)過（）轉(zhuǎn)換。A.邏輯地址到物理地址B.段地址到頁地址C.物理地址到邏輯地址D.磁盤地址到內(nèi)存地址6.下列內(nèi)存管理方式中，最容易產(chǎn)生內(nèi)部碎片的是（）。A.單一連續(xù)分配B.固定分區(qū)分配C.動(dòng)態(tài)分區(qū)分配D.分頁存儲(chǔ)管理7.虛擬內(nèi)存技術(shù)的核心思想是（）。A.將輔存空間直接映射到主存空間B.只將部分程序裝入主存即可運(yùn)行C.提高主存的物理容量D.實(shí)現(xiàn)內(nèi)存保護(hù)8.在文件系統(tǒng)中，目錄文件主要用來存儲(chǔ)（）。A.文件數(shù)據(jù)B.文件控制塊C.文件物理結(jié)構(gòu)D.文件邏輯結(jié)構(gòu)9.采用FCFS磁盤調(diào)度算法，如果磁盤請(qǐng)求序列為R1,R2,R3,R4，對(duì)應(yīng)的柱面號(hào)分別為100,50,200,150，當(dāng)前讀寫頭在100號(hào)柱面，則總的尋道距離是（）。A.50B.150C.300D.45010.I/O控制器中，DMA方式的主要優(yōu)點(diǎn)是（）。A.傳輸速率高B.CPU無需參與數(shù)據(jù)傳輸過程C.適用于小塊數(shù)據(jù)傳輸D.可靠性高二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中橫線上。）1.進(jìn)程的基本狀態(tài)轉(zhuǎn)換通常包括______、______和______三種狀態(tài)。2.用信號(hào)量S實(shí)現(xiàn)兩個(gè)進(jìn)程P1、P2的互斥，P1進(jìn)程中訪問共享資源的代碼段前后應(yīng)分別加入______和______操作。3.頁式虛擬內(nèi)存中，用于實(shí)現(xiàn)地址映射的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常是______。4.文件系統(tǒng)中的目錄結(jié)構(gòu)可以有效地支持______文件。5.SSTF磁盤調(diào)度算法的選擇下一尋道目標(biāo)時(shí)，總是選擇與當(dāng)前磁頭位置______的請(qǐng)求。6.在I/O控制方式中，程序直接控制方式下，CPU在數(shù)據(jù)傳輸過程中需要______。三、簡答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)簡明扼要地回答下列問題。）1.簡述進(jìn)程與線程的區(qū)別。2.什么是死鎖？請(qǐng)列舉產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件。3.簡述分頁存儲(chǔ)管理和分段存儲(chǔ)管理的主要區(qū)別。4.簡述文件系統(tǒng)提供哪些基本功能。四、計(jì)算題（每小題10分，共20分。請(qǐng)寫出計(jì)算步驟和結(jié)果。）1.假設(shè)系統(tǒng)中有5個(gè)進(jìn)程P0,P1,P2,P3,P4，它們的優(yōu)先級(jí)分別為3,1,4,2,0（數(shù)字越小優(yōu)先級(jí)越高）。當(dāng)前就緒隊(duì)列中有P1,P2,P3。若采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，下一個(gè)被調(diào)度的進(jìn)程是哪個(gè)？2.設(shè)內(nèi)存塊大小為1KB，進(jìn)程請(qǐng)求的頁序列為1,2,3,4,1,2,5,1,2,3。采用LRU頁面置換算法，求缺頁次數(shù)。五、綜合應(yīng)用題（每小題15分，共30分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，分析和回答下列問題。）1.在一個(gè)采用PV操作進(jìn)行互斥控制的系統(tǒng)中，假設(shè)有一個(gè)共享資源R，初始資源數(shù)量R初=5?，F(xiàn)有進(jìn)程P1和P2需要使用該資源，P1執(zhí)行了如下操作：P(S),X;V(S),Y。P2執(zhí)行了如下操作：P(S),Z;V(S),W。請(qǐng)說明S是哪個(gè)信號(hào)量，X、Y、Z、W代表什么操作，并分析如果P1先執(zhí)行，P2后執(zhí)行，最終資源R的使用情況及信號(hào)量S的狀態(tài)變化過程。2.解釋為什么LRU頁面置換算法能夠較好地反映程序的局部性原理，并分析其可能存在的缺點(diǎn)。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.D5.A6.B7.B8.B9.D10.B解析：1.進(jìn)程的基本狀態(tài)是就緒、運(yùn)行、等待（或阻塞）。創(chuàng)建狀態(tài)是進(jìn)程生命周期的起始階段，不是運(yùn)行狀態(tài)。2.線程是進(jìn)程的組成部分，比進(jìn)程更輕量級(jí)。每個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線程（主線程）。線程共享進(jìn)程的地址空間，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。3.P操作（或wait操作）是申請(qǐng)資源的操作，如果資源不足，進(jìn)程會(huì)被阻塞并放入等待隊(duì)列。4.死鎖的四個(gè)必要條件是：互斥、占有并等待、非搶占、循環(huán)等待。題目問的是必要條件，D選項(xiàng)包含所有必要條件。5.分頁存儲(chǔ)管理將進(jìn)程邏輯地址空間和物理內(nèi)存空間都劃分成固定大小的頁和塊，地址映射過程是將邏輯頁號(hào)轉(zhuǎn)換為物理塊號(hào)。6.固定分區(qū)分配中，分區(qū)大小固定，可能最后一個(gè)分區(qū)不滿，產(chǎn)生內(nèi)部碎片（內(nèi)存空間浪費(fèi)在分區(qū)內(nèi)部）。動(dòng)態(tài)分區(qū)分配、分頁和分段管理內(nèi)部碎片通常較小或無。7.虛擬內(nèi)存允許程序只裝入部分?jǐn)?shù)據(jù)到主存即可運(yùn)行，利用輔存擴(kuò)展主存的有效容量。8.目錄文件存儲(chǔ)了每個(gè)文件的文件控制塊（FCB），F(xiàn)CB包含了文件的基本信息（如名稱、大小、物理位置等）。9.尋道順序：100→50（距離50），50→200（距離150），200→150（距離50），150→100（距離50）?？偩嚯x=50+150+50+50=300。注意：如果是SCAN算法，總距離為450。10.DMA（直接存儲(chǔ)器訪問）方式下，數(shù)據(jù)傳輸過程由硬件控制器自動(dòng)完成，CPU只需在傳輸前后進(jìn)行少量干預(yù)，因此CPU利用率高，特別適用于大批量數(shù)據(jù)傳輸。二、填空題1.運(yùn)行，等待（阻塞），就緒2.P(S),V(S)（或signal(S),V(S)）3.頁表（PageTable）4.多級(jí)（或樹形）5.最近的（或距離最短）6.等待（或被動(dòng)）解析：1.進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換是動(dòng)態(tài)的，主要在運(yùn)行、等待和就緒之間進(jìn)行。2.實(shí)現(xiàn)互斥，進(jìn)程進(jìn)入共享資源代碼段前必須申請(qǐng)資源（P操作），離開后釋放資源（V操作）。S是用于互斥的信號(hào)量。3.頁表是操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)頁式地址映射的硬件-軟件結(jié)合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄了邏輯頁號(hào)與物理塊號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。4.樹形目錄結(jié)構(gòu)（如UNIX/Linux的文件系統(tǒng)）可以方便地支持多級(jí)文件組織。5.SSTF（ShortestSeekTimeFirst）算法選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請(qǐng)求，以減少尋道時(shí)間。6.程序直接控制方式下，CPU需要執(zhí)行輸入/輸出指令來啟動(dòng)、等待和結(jié)束I/O操作，因此CPU在數(shù)據(jù)傳輸期間是被動(dòng)的，需要輪詢或等待I/O完成。三、簡答題1.進(jìn)程是資源分配的基本單位，擁有獨(dú)立的地址空間，是系統(tǒng)進(jìn)行資源調(diào)度和分配的對(duì)象。線程是進(jìn)程的執(zhí)行單元，是CPU調(diào)度的基本單位，線程之間共享所屬進(jìn)程的地址空間和其他資源（如打開的文件、信號(hào)量等），創(chuàng)建和撤銷的代價(jià)比進(jìn)程低，切換的上下文切換開銷也較小。2.死鎖是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程在執(zhí)行過程中，因爭(zhēng)奪資源而造成的一種相互等待的現(xiàn)象，若無外力作用，這些進(jìn)程都將無法向前推進(jìn)。產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件是：資源互斥使用（一個(gè)資源一次只能被一個(gè)進(jìn)程使用）、資源占有并等待（進(jìn)程至少占有一個(gè)資源，并請(qǐng)求其他進(jìn)程占有的資源）、非搶占式分配（資源不能被強(qiáng)制剝奪）、循環(huán)等待資源（存在一個(gè)進(jìn)程資源的循環(huán)等待鏈）。3.分頁存儲(chǔ)管理將進(jìn)程邏輯地址空間和物理內(nèi)存空間都劃分成固定大小的頁和塊（Page/Frame），按頁進(jìn)行地址映射，邏輯地址由頁號(hào)和頁內(nèi)位移組成。分段存儲(chǔ)管理是根據(jù)程序的邏輯結(jié)構(gòu)將進(jìn)程地址空間劃分成若干個(gè)邏輯意義明確的段（Segment），按段進(jìn)行地址映射，邏輯地址由段號(hào)和段內(nèi)偏移量組成。分頁是隱式的，對(duì)用戶透明，分段是顯式的，由用戶或編譯器確定。分頁側(cè)重于內(nèi)存保護(hù)，分段側(cè)重于程序模塊管理。4.文件系統(tǒng)提供的基本功能包括：文件創(chuàng)建與刪除、文件讀寫與修改、文件目錄管理（創(chuàng)建、刪除、查詢）、文件共享與保護(hù)、磁盤空間管理（分配與回收）、路徑名解析等。四、計(jì)算題1.計(jì)算步驟：*系統(tǒng)中有P0(3),P1(1),P2(4),P3(2),P4(0)五個(gè)進(jìn)程，優(yōu)先級(jí)從高到低為P4,P1,P3,P0,P2。*當(dāng)前就緒隊(duì)列中有P1(1),P2(4),P3(2)。*按優(yōu)先級(jí)選擇，優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)程是P1。*因此，下一個(gè)被調(diào)度的進(jìn)程是P1。2.計(jì)算步驟：*內(nèi)存塊大小=1KB=1024頁。*請(qǐng)求頁序列：1,2,3,4,1,2,5,1,2,3。*假設(shè)初始時(shí)主存為空。*請(qǐng)求頁1：未命中，缺頁次數(shù)=1，主存：{1}*請(qǐng)求頁2：未命中，缺頁次數(shù)=2，主存：{1,2}*請(qǐng)求頁3：未命中，缺頁次數(shù)=3，主存：{1,2}，需替換。選擇LRU算法，頁1最后訪問，替換頁1。主存：{2,3}*請(qǐng)求頁4：未命中，缺頁次數(shù)=4，主存：{2,3}，需替換。頁2最后訪問，替換頁2。主存：{3,4}*請(qǐng)求頁1：未命中，缺頁次數(shù)=5，主存：{3,4}，需替換。頁3最后訪問，替換頁3。主存：{1,4}*請(qǐng)求頁2：未命中，缺頁次數(shù)=6，主存：{1,4}，需替換。頁4最后訪問，替換頁4。主存：{1,2}*請(qǐng)求頁5：未命中，缺頁次數(shù)=7，主存：{1,2}，需替換。頁1最后訪問，替換頁1。主存：{2,5}*請(qǐng)求頁1：未命中，缺頁次數(shù)=8，主存：{2,5}，需替換。頁2最后訪問，替換頁2。主存：{1,5}*請(qǐng)求頁2：未命中，缺頁次數(shù)=9，主存：{1,5}，需替換。頁1最后訪問，替換頁1。主存：{2,5}*請(qǐng)求頁3：未命中，缺頁次數(shù)=10，主存：{2,5}，需替換。頁2最后訪問，替換頁2。主存：{3,5}*結(jié)果：缺頁總次數(shù)為10次。五、綜合應(yīng)用題1.解析思路：*信號(hào)量S：P操作和V操作的對(duì)象是信號(hào)量S，因此S是一個(gè)定義好的信號(hào)量，其初值通常設(shè)為1（用于互斥）或資源數(shù)（用于資源同步）。根據(jù)P1代碼中的X和P2代碼中的Z，這兩個(gè)操作都發(fā)生在P(S)之后、V(S)之前，表明它們是在成功獲取資源后執(zhí)行的代碼。這種情況下，S很可能是用于資源同步的信號(hào)量，其初始值應(yīng)為資源R的數(shù)量，即R初=5。*X,Y,Z,W：X和Z是進(jìn)程在成功獲取資源后執(zhí)行的操作，可以是任何合法的操作，這里用X和Z表示。Y和W是進(jìn)程在釋放資源后執(zhí)行的操作，同樣可以是任何合法的操作，這里用Y和W表示。*狀態(tài)變化過程：*初始：R=5,S=5。*P1執(zhí)行P(S)：R=R-1=4,S=S-1=4。P1進(jìn)入臨界區(qū)，執(zhí)行X。P1執(zhí)行V(S)：R=R+1=5,S=S+1=5。P1退出臨界區(qū)。*P2執(zhí)行P(S)：R=R-1=4,S=S-1=4。P2進(jìn)入臨界區(qū)，執(zhí)行Z。P2執(zhí)行V(S)：R=R+1=5,S=S+1=5。P2退出臨界區(qū)。*最終資源使用情況：R=5。因?yàn)镻1和P2都成功執(zhí)行了V(S)，意味著它們都釋放了資源，所以資源總數(shù)恢復(fù)到初始值5。*信號(hào)量S的狀態(tài)：最終S=5。*注意：此分析假設(shè)信號(hào)量S的初值被正確設(shè)置為資源數(shù)5，且P1和P2的操作是串行的。如果P1和P2并發(fā)執(zhí)行，需要考慮信號(hào)量S的互斥作用。2.解析思路：*反映局部性原理：LRU（LeastRecentlyUsed）算法選擇最近最少使用過的頁進(jìn)行置換，這正好符合程序的局部性原理。程序的局部性原理指程序在執(zhí)行過程中，往往會(huì)訪問相同或相近的內(nèi)存單元（時(shí)間局部性）或邏輯地址（空間局部性）。LRU算法認(rèn)為，最近最少被訪問的頁在