專升本計算機科學與技術專業(yè)2025年操作系統(tǒng)知識測試試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有四個選項，請選出其中一項最符合題意的答案。）1.操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的系統(tǒng)軟件，它最根本的功能是（）。A.進行數據處理B.輸入輸出控制C.管理計算機系統(tǒng)中各種資源D.提供用戶與計算機交互的界面2.在操作系統(tǒng)中，進程可以被定義為（）。A.一個應用程序B.一個正在運行的程序及其數據在內存中的集合C.磁盤上存儲的一個程序D.程序的一次執(zhí)行過程3.使進程從就緒狀態(tài)轉變?yōu)檫\行狀態(tài)的操作通常由（）引起。A.進程調用P操作B.進程調用V操作C.系統(tǒng)調度程序的選擇D.進程請求I/O操作4.下列關于進程狀態(tài)的敘述中，錯誤的是（）。A.進程狀態(tài)之間只能單向轉換B.一個進程至少會經歷創(chuàng)建、運行、終止這三個基本狀態(tài)C.進程狀態(tài)包括就緒、運行、阻塞D.進程狀態(tài)轉換是由進程自身的行為引起的5.在進程調度算法中，優(yōu)先級調度算法可能帶來的問題是（）。A.響應時間過長B.平均周轉時間過長C.優(yōu)先級低的進程永遠得不到執(zhí)行D.資源利用率不高6.下列內存分配策略中，分配給進程的內存空間在邏輯上可能不連續(xù)的是（）。A.單一連續(xù)分配B.固定分區(qū)分配C.動態(tài)分區(qū)分配D.分頁存儲管理7.在分頁存儲管理中，地址變換過程中需要使用的數據結構是（）。A.文件目錄B.邏輯地址C.頁表D.磁盤空間分配表8.頁面置換算法中，每次當需要調入一個新頁而內存已滿時，必須選擇一個頁面換出，采用（）算法，可能會出現(xiàn)Belady異?，F(xiàn)象。A.FIFOB.LRUC.LRU-KD.Clock9.在文件系統(tǒng)中，用于唯一標識文件的是（）。A.文件名B.文件號C.文件大小D.文件內容10.下列關于目錄結構的敘述中，正確的是（）。A.單級目錄結構能夠實現(xiàn)文件共享B.雙級目錄結構可以消除文件名沖突C.層次目錄結構管理簡單，但不能實現(xiàn)文件共享D.符號鏈接可以實現(xiàn)跨文件系統(tǒng)的文件訪問二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在橫線上。）1.進程和線程的主要區(qū)別在于________。2.在操作系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)進程同步的機制主要有________和信號量機制。3.內存碎片分為________碎片和外部碎片兩種。4.虛擬內存是為了解決內存________不足的問題而引入的技術。5.文件系統(tǒng)通過________來管理磁盤空間。6.在I/O控制方式中，DMA方式比中斷方式具有更高的數據傳輸效率，因為它可以________。7.死鎖產生的四個必要條件是：互斥條件、占有并等待條件、非搶占條件和________。8.頁表是進程的邏輯地址空間與物理地址空間之間的________。9.在UNIX文件系統(tǒng)中，文件的權限分為________、________和________三類。10.設備獨立性軟件通常分為設備驅動程序、________和用戶層軟件。三、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述進程的基本狀態(tài)及其轉換原因。2.解釋什么是死鎖，并簡述預防死鎖的一種方法。3.比較分頁存儲管理和分段存儲管理的區(qū)別。4.簡述文件系統(tǒng)實現(xiàn)文件共享的一種方法。四、綜合應用題（每小題10分，共30分。請根據要求完成下列問題。）1.假設某系統(tǒng)有一個內存塊（記為0）和三個進程P1、P2、P3。系統(tǒng)按FCFS算法進行頁面置換，頁面置換算法采用FIFO。進程P1、P2、P3的頁面訪問序列分別為：P1:A,B,A,C,D,A,B；P2:B,C,D,E,B,C；P3:A,B,C,E,F,A。若系統(tǒng)初始時內存為空，請計算并說明在訪問過程中會發(fā)生多少次頁面置換（假設一次只調入一個頁面，若頁面已在內存則不發(fā)生置換）。2.簡述UNIX系統(tǒng)中文件的“硬鏈接”和“符號鏈接”的區(qū)別。3.假設系統(tǒng)中有三個進程P0、P1、P2，共享一個資源R，資源數R=3。每個進程都需要申請兩個單位的資源。請用信號量機制（P、V操作）描述進程P0、P1、P2如何實現(xiàn)對這個資源的互斥訪問，并畫出資源分配圖和進程執(zhí)行過程的狀態(tài)變遷圖（簡化表示，關鍵狀態(tài)即可）。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.A5.C6.C7.C8.A9.B10.B二、填空題1.資源擁有2.臨界區(qū)3.內部4.容量5.位示圖6.不需要CPU干預7.循環(huán)等待8.映射9.讀、寫、執(zhí)行10.設備獨立性軟件層三、簡答題1.解析思路：考查進程狀態(tài)轉換的基本概念。進程狀態(tài)通常包括：就緒態(tài)（Ready）：進程已準備好，等待CPU調度執(zhí)行；運行態(tài)（Running）：進程占有CPU正在執(zhí)行；阻塞態(tài)（Waiting/Blocked）：進程因等待某個事件（如I/O完成、等待信號量）而暫時不能執(zhí)行。狀態(tài)轉換的原因主要是：創(chuàng)建操作使進程進入就緒態(tài)；調度程序將就緒態(tài)進程分配CPU使其進入運行態(tài)；運行態(tài)進程因時間片用完或發(fā)生中斷/系統(tǒng)調用而進入就緒態(tài)；運行態(tài)進程因請求I/O或等待資源而進入阻塞態(tài)；阻塞態(tài)進程等待的事件發(fā)生（如I/O完成、收到信號量）后返回就緒態(tài)。2.解析思路：考查死鎖的定義和預防方法。死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執(zhí)行過程中，因爭奪資源而造成的一種相互等待的現(xiàn)象，若無外力作用，這些進程都將無法向前推進。預防死鎖的方法之一是破壞死鎖產生的必要條件，例如破壞“循環(huán)等待”條件。具體做法是規(guī)定資源分配順序，所有進程必須嚴格按照這個順序申請資源，一旦申請到某個資源，就繼續(xù)按順序申請下一個資源，直到申請完所有所需資源。這樣就不會形成循環(huán)等待鏈。3.解析思路：考查分頁和分段存儲管理的核心區(qū)別。分頁（Paging）是為了實現(xiàn)內存保護（地址空間固定大?。┖吞岣邇却胬寐剩ū苊鈨炔克槠?，它將進程的邏輯地址空間和物理內存空間都劃分成固定大小的頁面（Page）和塊（Frame），通過頁表進行地址映射，頁面可以離散地存放在內存中。分段（Segmentation）是為了滿足用戶程序邏輯結構（如代碼段、數據段）的需求，它將進程的邏輯地址空間劃分成若干個大小可變的段（Segment），每個段對應程序的一個邏輯單位（如函數、數據結構），通過段表進行地址映射，段在內存中可以連續(xù)存放也可以離散存放。主要區(qū)別在于劃分單位（頁/塊vs段）、大?。ü潭╲s可變）、地址空間（二維vs一維）、保護方式（按頁保護vs按段保護）。4.解析思路：考查文件系統(tǒng)實現(xiàn)共享的方法。文件系統(tǒng)實現(xiàn)共享有多種方式，其中一種常見的方法是使用“硬鏈接”（HardLink）。硬鏈接是在文件系統(tǒng)的目錄項中創(chuàng)建一個指向原文件inode的指針。多個目錄項可以指向同一個inode，從而多個文件名（路徑）可以指向同一個物理文件數據。只要文件沒有被刪除（即對應的inode的鏈接數大于0），即使刪除了其中一個文件名，其對應的數據依然存在。符號鏈接（SoftLink）則創(chuàng)建一個包含目標文件路徑名的新文件，它是一個特殊的文件（指向其他文件的指針），與目標文件本身的數據是分開存儲的。四、綜合應用題1.解析思路：考查FCFS頁面置換算法的應用。首先確定頁面訪問序列的順序：P1:A,B,A,C,D,A,B；P2:B,C,D,E,B,C；P3:A,B,C,E,F,A。合并序列并記錄內存狀態(tài)，初始內存為空。按FCFS順序訪問：*訪問A：缺頁，內存[0,A]，置換次數=1*訪問B：缺頁，內存[0,A,B]，置換次數=2*訪問A：已在內存，不置換，內存[0,A,B]*訪問C：缺頁，內存[1,A,B,C]，置換次數=3（FIFO替換最久未使用的A）*訪問D：缺頁，內存[2,A,B,C,D]，置換次數=4（FIFO替換最久未使用的A）*訪問A：缺頁，內存[3,A,B,C,D]，置換次數=5（FIFO替換最久未使用的A）*訪問B：已在內存，不置換，內存[3,A,B,C,D]*訪問B：已在內存，不置換，內存[3,A,B,C,D]*訪問C：已在內存，不置換，內存[3,A,B,C,D]*訪問D：已在內存，不置換，內存[3,A,B,C,D]*訪問E：缺頁，內存[4,A,B,C,E]，置換次數=6（FIFO替換最久未使用的A）*訪問B：已在內存，不置換，內存[4,A,B,C,E]*訪問C：已在內存，不置換，內存[4,A,B,C,E]*訪問A：缺頁，內存[5,A,B,C,E]，置換次數=7（FIFO替換最久未使用的B）*訪問B：缺頁，內存[6,A,C,E,B]，置換次數=8（FIFO替換最久未使用的C）*訪問C：缺頁，內存[7,A,E,B,C]，置換次數=9（FIFO替換最久未使用的E）*訪問A：已在內存，不置換，內存[7,A,E,B,C]*訪問B：已在內存，不置換，內存[7,A,E,B,C]*訪問C：已在內存，不置換，內存[7,A,E,B,C]*訪問F：缺頁，內存[8,E,B,C,F]，置換次數=10（FIFO替換最久未使用的B）*訪問A：缺頁，內存[9,B,C,F,A]，置換次數=11（FIFO替換最久未使用的E）*總計發(fā)生頁面置換次數為11次。2.解析思路：考查UNIX文件系統(tǒng)鏈接類型。硬鏈接（HardLink）：創(chuàng)建一個與原文件共享相同inode的目錄項。它直接指向文件的數據塊，因此：*文件內容對硬鏈接是共享的。*硬鏈接不能跨越文件系統(tǒng)。*刪除文件時，只要還有其他硬鏈接存在，文件數據就不會被刪除。符號鏈接（SoftLink）：創(chuàng)建一個包含目標文件路徑名的新文件（特殊文件）。它指向的是另一個文件名，而不是文件數據本身，因此：*文件內容對符號鏈接不是共享的，符號鏈接文件本身包含的是目標路徑信息。*符號鏈接可以跨越文件系統(tǒng)。*刪除被符號鏈接指向的文件，符號鏈接會變成“孤魂”（指向一個不存在的文件），但不會自動刪除符號鏈接文件本身。3.解析思路：考查信號量機制實現(xiàn)互斥。設信號量S初值為1（表示資源R可用數）。進程P0、P1、P2申請資源（需各2個，但每次只能申請1個，因為資源總數只有3，且按題意可能指每次調度單位）。P操作（wait）請求資源，V操作（signal）釋放資源。*P0申請1個：P(S)->S=S-1=0；P0繼續(xù)*P1申請1個：P(S)->S=S-1=-1；P1阻塞，S=0*P2申請1個：P(S)->S=S-1=-2；P2阻塞，S=-1*（此時S=-2，無進程可運行，等待資源）*假設P0釋放1個：V(S)->S=S+1=-1；喚醒阻塞的P1，P0繼續(xù)；P0已擁有1個，未完成申請。*P1獲得CPU，釋放1個：V(S)->S=S+1=0；喚醒阻塞的P2，P1繼續(xù)；P1已擁有1個，未完成申請。*P2獲得CPU，釋放1個：V(S)->S=S+1=1；P2繼續(xù)；P2已擁有1個，未完成申請。*P0申請第2個：P(S)->S=S-1=0；P0繼續(xù)；P0擁有2個。*P1申請第2個：P(S)->S=S-1=-1；P1阻塞，S=0*P2申請第2個：P(S)->S=S-1=-2；P2阻塞，S=-1*（此時S=-2，無進程可運行，等待資源）*假設P0釋放第1個：V(S)->S=S+1=-1；喚醒阻塞的P1，P0繼續(xù)；P0剩余1個。*P1獲得CPU，釋放第1個：V(S)->S=S+1=0；喚醒阻塞的P2，P1繼續(xù)；P1剩余1個。*P2獲得CPU，釋放第1個：V(S)->S=S+1=1；P2繼續(xù)；P2剩余1個。*P0申請第2個：P(S)->S=S-1=0；P0繼續(xù)；P0擁有2個。*P1申請第2個：P(S)->S=S-1=-1；P1阻塞，S=0*P2申請第2個：P(S)->S=S-1=-2；P2阻塞，S=-1*（此時S=-2，無進程可運行，等待資源）*假設P0釋放第2個：V(S)->S=S+1=-1；喚醒阻塞的P1，P0結束；P0釋放資源。*P1獲得CPU，釋放第2個：V(S)->S=S+1=0；喚醒阻塞的P2，P1結束；P1釋放資源。*P2獲得CPU，釋放第2個：V(S)->S=S+1=1；P2結束；P2釋放資源。*資源分配圖（簡化）：P0:R0,R1|P1:R2|P2:R3（初始）->P0:R0,R1|P1:R2|P2:R3（