2025年計算機技術考研操作系統(tǒng)試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（每題2分，共20分。下列每小題選項中，只有一項是最符合題意的。）1.操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的系統(tǒng)軟件，它最基本的功能不包括（）。A.處理機管理B.存儲管理C.設備管理D.應用軟件的編譯與執(zhí)行2.在操作系統(tǒng)中，進程可以被描述為（）。A.一個運行中的程序B.一個存儲在磁盤上的文件C.一個用戶的數(shù)據(jù)集合D.A和B的組合3.下列關于進程狀態(tài)轉換的描述中，錯誤的是（）。A.就緒態(tài)的進程可以獲得CPU使用權B.運行態(tài)的進程可能轉換為等待態(tài)C.等待態(tài)的進程可以直接轉換為運行態(tài)D.進程執(zhí)行完畢后進入終止態(tài)4.信號量機制中，P操作（或wait操作）的含義是（）。A.請求一個資源B.釋放一個資源C.設置資源最大數(shù)量D.判斷資源是否可用5.下列進程調度算法中，平均等待時間可能不是最小的是（）。A.先來先服務（FCFS）B.短作業(yè)優(yōu)先（SJF）C.優(yōu)先級調度D.時間片輪轉（RR）6.產生死鎖的四個必要條件中，不包括（）。A.互斥條件B.請求和保持條件C.無搶占條件D.資源循環(huán)等待條件7.解決死鎖的預防策略中，不正確的是（）。A.破壞互斥條件B.破壞請求和保持條件C.破壞資源循環(huán)等待條件D.允許進程動態(tài)申請資源8.在分頁存儲管理中，地址變換過程需要使用的數(shù)據(jù)結構是（）。A.目錄結構B.空閑頁表C.頁表D.位示圖9.下列頁面置換算法中，可能會出現(xiàn)Belady異?，F(xiàn)象的是（）。A.FIFOB.LRUC.LFUD.NRU10.虛擬內存技術的主要目的是（）。A.實現(xiàn)文件共享B.提高內存利用率C.實現(xiàn)設備獨立性D.加快CPU速度二、填空題（每空1分，共10分。）1.系統(tǒng)調用是操作系統(tǒng)提供給應用程序的接口，應用程序通過______來請求操作系統(tǒng)服務。2.在進程同步中，用于實現(xiàn)臨界區(qū)訪問的軟件方法是______和信號量機制。3.頁式存儲管理中，地址空間和內存空間都是______的。4.采用______算法進行磁盤調度，可能會使磁盤臂頻繁地來回移動。5.文件系統(tǒng)中，目錄結構用于實現(xiàn)______。6.磁盤的訪問時間通常包括尋道時間、等待旋轉時間和______。7.SPOOLing技術也稱為______技術。8.在請求分頁系統(tǒng)中，當進程所需頁不在內存時，會發(fā)生______中斷。9.虛擬內存的大小取決于______的大小，而與物理內存大小無關。10.操作系統(tǒng)通過______機制管理設備分配和回收。三、簡答題（每題5分，共20分。）1.簡述進程和線程的區(qū)別與聯(lián)系。2.說明操作系統(tǒng)為什么要引入虛擬內存。3.什么是臨界資源？簡述處理臨界資源訪問的必要條件。4.簡述UNIX/Linux系統(tǒng)中，硬鏈接和軟鏈接（符號鏈接）的區(qū)別。四、計算題（每題10分，共20分。）1.假設有5個進程P0,P1,P2,P3,P4需要依次訪問一個互斥資源。請分別畫出使用信號量機制（初值為1）和不使用信號量機制（直接使用鎖變量）時，進程訪問資源的可能序列（至少畫出兩種不同的序列，以展示潛在的死鎖情況或資源浪費情況）。（注：不要求嚴格的過程描述，只需畫出狀態(tài)轉換圖或序列示意圖）2.假設內存分為4個頁面幀，當前已加載頁號為1,3的頁面。系統(tǒng)收到頁面置換請求序列：1,2,1,4,3。使用LRU頁面置換算法，計算缺頁次數(shù)。（頁號1和3已在內存，頁號2和4不在內存）五、分析題（每題15分，共30分。）1.某計算機系統(tǒng)采用時間片輪轉調度算法，每個時間片為Q單位時間?，F(xiàn)有三個進程P0,P1,P2，它們的到達時間和CPUburst時間（執(zhí)行所需時間）如下表所示：|進程|到達時間|CPUBurst時間||:---:|:-------:|:-----------:||P0|0|5||P1|1|3||P2|2|8|假設時間片Q=1。請畫出進程的執(zhí)行序列，并計算每個進程的周轉時間（從到達到完成的時間）和帶權周轉時間（周轉時間/CPUBurst時間）。（周轉時間=完成時間-到達時間；帶權周轉時間=周轉時間/CPUBurst時間）2.比較LRU頁面置換算法和FIFO頁面置換算法的優(yōu)缺點。在什么情況下，LRU算法可能表現(xiàn)得更好？為什么？試卷答案一、單項選擇題1.D2.D3.C4.A5.C6.D7.D8.C9.A10.B二、填空題1.系統(tǒng)調用2.互斥鎖（或Peterson解法）3.分段4.SCAN（或移臂）5.文件共享6.數(shù)據(jù)傳輸時間7.命令控制8.缺頁9.地址空間10.設備驅動程序三、簡答題1.解析思路：區(qū)分進程和線程的核心在于資源擁有權。進程是資源分配的基本單位，擁有獨立的地址空間和系統(tǒng)資源（如內存、文件描述符等）；線程是CPU調度的基本單位，不擁有系統(tǒng)資源，共享所屬進程的資源。線程的創(chuàng)建、銷毀、切換比進程快，通信開銷小。聯(lián)系在于，線程存在于進程之內，是進程的一部分。答案要點：區(qū)別在于資源擁有權（進程擁有，線程不擁有）；進程是資源分配單位，線程是CPU調度單位；線程共享進程資源，切換開銷小。聯(lián)系是線程屬于進程，是進程的一部分。2.解析思路：引入虛擬內存主要解決物理內存容量有限和用戶程序地址空間不連續(xù)的問題。它允許程序使用比實際物理內存更大的地址空間，提高了內存的利用率，使得更大、更復雜的程序可以運行；同時，通過請求分頁，按需加載，可以減少了對物理內存的需求，提高了內存的利用率，并實現(xiàn)內存保護。答案要點：解決物理內存有限問題；實現(xiàn)地址空間隔離與保護；提高內存利用率；支持更大程序運行。3.解析思路：臨界資源是指一次僅允許一個進程使用的資源。處理臨界資源訪問的目的是避免多個進程同時進入臨界區(qū)導致資源訪問混亂或死鎖。必要條件包括：互斥、進步、有限等待?；コ庵竿粫r刻最多一個進程進入臨界區(qū)；進步指只要有一個進程不在臨界區(qū)且想要進入，就總會有進程進入；有限等待指任何進程進入臨界區(qū)的次數(shù)是有限的。答案要點：臨界資源定義。必要條件：互斥、進步、有限等待。4.解析思路：硬鏈接是基于目錄項指針直接鏈接到文件數(shù)據(jù)塊，刪除最后一個硬鏈接文件，數(shù)據(jù)塊才會被回收。軟鏈接（符號鏈接）是一個特殊的文件，其內容是目標文件路徑名，不直接指向數(shù)據(jù)塊。刪除軟鏈接文件不會影響目標文件，只有在刪除目標文件且所有軟鏈接都刪除后，數(shù)據(jù)塊才會被回收。軟鏈接可以跨越文件系統(tǒng)。答案要點：硬鏈接基于目錄項直接鏈接數(shù)據(jù)塊，刪除最后一個鏈接文件數(shù)據(jù)塊才回收；軟鏈接是特殊文件，內容是路徑名，不直接鏈接數(shù)據(jù)塊，刪除軟鏈接不影響目標文件，刪除目標文件且所有鏈接都刪除后才回收。軟鏈接可跨文件系統(tǒng)。四、計算題1.解析思路：信號量機制通過P/V操作實現(xiàn)互斥。P操作請求資源，V操作釋放資源。若直接使用鎖變量（假設為flag，初值為1），則類似P操作，但若無原子性保障，可能導致死鎖或資源浪費。畫圖時，需展示進程按順序到達，使用鎖變量時若處理不當（如非原子檢查和設置），可能出現(xiàn)死鎖；使用信號量時，因P/V操作的原子性，能保證互斥。答案要點（示意圖描述）：*信號量機制（初值1）：P0->flag=0,P0進；P1->flag=0,P1等待；P0->V(),flag=1,P1進...（按FCFS進入）*無信號量機制（鎖變量flag=1）：P0->檢查flag=1,設置flag=0,P0進；P1->檢查flag=0,等待...（P0未釋放前，P1無法進入，P2...也無法進入，若P0進入后未正確釋放，則后續(xù)也無法進入，可能表現(xiàn)為死鎖或資源無法被后續(xù)進程使用）2.解析思路：LRU算法替換最近最久未使用的頁。維護一個頁面的使用記錄（如棧）。遍歷請求序列，若頁面在內存，更新使用記錄；若頁面不在內存，根據(jù)使用記錄替換最久未使用的頁面。注意LRU的精確實現(xiàn)可能需要棧結構，但題目只要求計算缺頁次數(shù)，可簡化為跟蹤頁面最后使用時間或順序。答案要點：初始內存：[1,3]。序列：1(在),2(不在，替換3，內存[1,2]),1(在),4(不在，替換2，內存[1,4]),3(不在，替換4，內存[1,3])。共發(fā)生5次缺頁（2,4,2,4,3）。計算過程：1(未用，缺頁1),3(未用，缺頁2),1(已用),2(未用，缺頁3),1(已用),4(未用，缺頁4),3(未用，缺頁5)?？偣踩表摯螖?shù)為5。五、分析題1.解析思路：時間片輪轉Q=1，按FCFS順序交替執(zhí)行，每個進程用完一個時間片后才輪到下一個。計算完成時間：當前進程完成時間=上一個進程完成時間+當前進程CPUBurst時間。計算周轉時間：周轉時間=完成時間-到達時間。計算帶權周轉時間：帶權周轉時間=周轉時間/CPUBurst時間。答案要點（執(zhí)行序列與計算）：*執(zhí)行序列：P0(0,5),P1(1,3),P2(2,8)->P0(0,1),P1(1,1),P2(2,1),P0(1,1),P1(2,1),P2(3,1),P0(2,1),P1(3,1),P2(4,1),P0(3,1),P1(4,1),P2(5,1),P0(4,1),P1(5,1),P2(6,1),P0(5,1),P1(6,1),P2(7,1),P0(6,1),P1(7,1),P2(8,1)->P0完成*完成時間：P0=7,P1=7,P2=8*周轉時間：P0=7-0=7,P1=7-1=6,P2=8-2=6*帶權周轉時間：P0=7/5=1.4,P1=6/3=2.0,P2=6/8=0.752.解析思路：LRU算法試圖替換最久未被使用的頁面，理論上是優(yōu)化了頁面置換，因為它傾向于保留近期活躍的頁面。FIFO算法按請求頁面的先后順序替換，不考慮頁面使用頻率和最近使用情況，可能會錯誤地置換掉不久前還會用到的頁面（如循環(huán)訪問的頁面）。優(yōu)點和缺點對比：LRU可能更優(yōu)但實現(xiàn)復雜（需要維護使用記錄）；FIFO實現(xiàn)簡單但性能可能差。LRU在頁面訪問模式呈現(xiàn)局部性原理時表現(xiàn)更好，因為它保留了近期訪問的頁面。答案要點：*LRU優(yōu)點：可能獲得更低的缺頁率（尤其當頁面訪問有局部性時）；更符合程序執(zhí)行的實際需求。*LRU缺點：實現(xiàn)復雜（需要維護頁面使用記錄）；可能出現(xiàn)Be