2025計算機考研操作系統(tǒng)真題試卷及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確選項字母填寫在答題紙上對應位置。）1.在操作系統(tǒng)中，進程可以被定義為（）。A.正在運行的程序B.一個程序及其數(shù)據(jù)在某個時刻的狀態(tài)C.一個指令序列D.一個存儲在磁盤上的文件2.下列關于進程狀態(tài)的敘述中，錯誤的是（）。A.進程從運行狀態(tài)轉變?yōu)榫途w狀態(tài)，通常是因為時間片用完。B.進程從就緒狀態(tài)轉變?yōu)檫\行狀態(tài)，是由操作系統(tǒng)調度程序決定的。C.進程從運行狀態(tài)轉變?yōu)樽枞麪顟B(tài)，通常是因為需要等待某個事件發(fā)生。D.進程從阻塞狀態(tài)轉變?yōu)榫途w狀態(tài)，必須由用戶進程執(zhí)行P操作來喚醒。3.信號量機制中，用于請求資源的操作是（）。A.V操作B.P操作C.Signal操作D.Wait操作4.下列進程調度算法中，平均等待時間最短的是（）。A.先來先服務（FCFS）B.短作業(yè)優(yōu)先（SJF）C.優(yōu)先級調度D.輪轉調度（RR，假設時間片足夠小）5.在采用分頁存儲管理方式時，地址變換需要經(jīng)過（）。A.一次映射B.兩次映射C.三次映射D.四次映射6.下列內存管理方式中，會產(chǎn)生內部碎片的是（）。A.固定分區(qū)分配B.動態(tài)分區(qū)分配（首次適應算法）C.分頁管理D.分段管理7.用于解決死鎖問題的銀行家算法，其基本思想是（）。A.保證系統(tǒng)不發(fā)生死鎖B.允許死鎖發(fā)生，但能夠檢測并解除C.盡量減少死鎖發(fā)生的概率D.通過資源剝奪機制，保證死鎖能被解除8.在文件系統(tǒng)中，目錄結構采用單級目錄的優(yōu)點是（）。A.結構簡單，實現(xiàn)容易B.支持文件共享C.支持路徑名D.查找速度快9.磁盤調度算法中，SCAN算法又稱為（）。A.最短查找時間優(yōu)先（SSTF）B.先來先服務（FCFS）C.掃描算法或電梯算法D.循環(huán)掃描算法（C-SCAN）10.I/O控制方式中，DMA（直接存儲器訪問）方式的主要優(yōu)點是（）。A.速度最快，CPU只需做少量干預B.硬件復雜，成本高C.可以實現(xiàn)多個設備同時工作D.適用于所有類型的I/O操作二、簡答題（每小題5分，共20分。請將答案寫在答題紙上對應位置。）1.簡述進程與程序的區(qū)別。2.解釋什么是臨界資源，并說明處理臨界資源的兩條基本要求。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)中，解決文件存儲空間分配問題的常用方法。三、計算題（每小題8分，共16分。請將計算過程和結果寫在答題紙上對應位置。）1.假設系統(tǒng)中有5個進程，分別為P0,P1,P2,P3,P4。它們需要申請的資源類型為R，最大需求量及當前已分配量如下表所示（單位：單位資源）：|進程|最大需求量|已分配量||:---:|:--------:|:------:||P0|7|3||P1|3|0||P2|9|2||P3|2|2||P4|4|2|假設系統(tǒng)當前有6個單位的R資源可用。請用銀行家算法判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。2.設有一個單道內存系統(tǒng)，內存容量為128MB。采用分頁管理，頁大小為4KB。某進程的地址空間分為5個邏輯頁，頁號分別為0,1,2,3,4。當前已分配的頁框號為3,1,0（先進先出分配策略）。若進程要訪問邏輯地址為頁號2，頁內位移為1023的地址，請計算其物理地址（若發(fā)生缺頁，需說明情況）。四、綜合應用題（每小題10分，共20分。請將答案寫在答題紙上對應位置。）1.假設某計算機系統(tǒng)中有5個進程P0,P1,P2,P3,P4，它們需要按以下順序訪問資源R：P0→P1→P2→P3→P4→P0...。系統(tǒng)為每個進程只分配了一個單位資源R。若初始時，系統(tǒng)有3個單位資源R空閑，所有進程都處于就緒狀態(tài)。請分別畫出在先來先服務（FCFS）調度算法和優(yōu)先級調度算法（假設P0的優(yōu)先級最高，P1次之，以此類推）下，進程對資源R的申請與釋放過程圖（可用文字描述，無需具體圖形）。并簡要說明哪種算法可能導致死鎖。2.設有一個文件系統(tǒng)采用位示圖來管理空閑塊。假設文件系統(tǒng)總塊數(shù)為1024，塊編號從0到1023。請描述如何使用位示圖表示所有空閑塊。現(xiàn)要為某個新文件分配10個連續(xù)的空閑塊，位示圖的相關部分初始狀態(tài)如下（0表示空閑，1表示占用）：```塊號:0123456789...1023狀態(tài):0100100100...```請在位示圖上標出為該文件分配的塊號，并說明文件系統(tǒng)至少還需要多少個字（假設每個字可以表示8個塊的狀態(tài)）來存儲整個位示圖。---試卷答案一、單項選擇題（每小題2分，共20分。）1.B2.D3.B4.B5.B6.B7.A8.A9.C10.A二、簡答題（每小題5分，共20分。）1.答案：程序是靜態(tài)的指令和數(shù)據(jù)序列，存放在磁盤上；進程是動態(tài)的，是程序在一個數(shù)據(jù)集上的一次執(zhí)行過程，具有狀態(tài)、生命周期，需要系統(tǒng)資源，可以被操作和調度。進程是資源分配的基本單位，程序是進程運行的基礎。2.答案：臨界資源是指一次僅允許一個進程訪問的共享資源。處理臨界資源的兩條基本要求是：①互斥要求：任何時候，只有一個進程能進入臨界區(qū)；②進程應盡快退出臨界區(qū)；③非阻塞要求：若一個進程不在臨界區(qū)，且臨界區(qū)為空，則應能立即進入臨界區(qū)；④避免臨界區(qū)無限期等待要求：對要求進入臨界區(qū)的進程，應保證在有限時間內進入臨界區(qū)。3.答案：*劃分單位：分頁管理按頁劃分內存，頁的大小固定；分段管理按邏輯意義劃分內存，段的大小可變。*地址空間：分頁管理導致邏輯地址和物理地址都不連續(xù)，形成頁表和頁框映射；分段管理導致邏輯地址（段號+段內偏移）連續(xù)，物理地址不連續(xù)，形成段表和段號映射。*保護機制：分頁提供了內存保護，通過頁表中的訪問權限位實現(xiàn)；分段提供了邏輯保護，通過段表中的訪問權限位實現(xiàn)。*共享與擴充：分頁不能實現(xiàn)邏輯共享，但可以實現(xiàn)物理共享；分段易于實現(xiàn)邏輯共享（共享代碼段）；分頁可實現(xiàn)虛擬內存，擴充邏輯地址空間；分段也能實現(xiàn)虛擬內存，擴充邏輯地址空間。4.答案：常用方法有：位示圖法，使用0和1表示空閑塊和占用塊；空閑鏈表法，每個空閑塊包含指向下一個空閑塊的指針，形成鏈表（單向或雙向）。三、計算題（每小題8分，共16分。）1.答案：*計算各進程還需要的資源數(shù)：Need[i]=Max[i]-Allocation[i]|進程|Max[i]|Allocation[i]|Need[i]||:---:|:----:|:----------:|:-----:||P0|7|3|4||P1|3|0|3||P2|9|2|7||P3|2|2|0||P4|4|2|2|*系統(tǒng)可用資源：Available=(6,0,0)*檢查是否有安全序列：*選擇一個需要資源小于等于Available的進程。P1:Need[1]=(3,0,0)<=Available。分配給P1，Available變?yōu)?6,0,0)-(3,0,0)=(3,0,0)。P1完成，釋放資源，Available變?yōu)?3,0,0)+Allocation[1]=(3,0,0)。*現(xiàn)在Available=(3,0,0)。檢查剩余進程：P0:Need[0]=(4,0,0)>Available；P2:Need[2]=(7,0,0)>Available；P3:Need[3]=(0,0,0)<=Available。分配給P3，Available變?yōu)?3,0,0)-(0,0,0)=(3,0,0)。P3完成，釋放資源，Available變?yōu)?3,0,0)+Allocation[3]=(3,0,0)。*現(xiàn)在Available=(3,0,0)。檢查剩余進程：P0:Need[0]=(4,0,0)>Available；P2:Need[2]=(7,0,0)>Available。*嘗試分配給P2，Available=(3,0,0)-(7,0,0)=(需要-4,0,0)，需借給P2，但Available只有(3,0,0)，無法滿足。*嘗試分配給P0，Available=(3,0,0)-(4,0,0)=(需要-1,0,0)，需借給P0，但Available只有(3,0,0)，無法滿足。*無法找到下一個進程安全執(zhí)行。因此，系統(tǒng)不處于安全狀態(tài)，可能發(fā)生死鎖。2.答案：*內存總頁數(shù)：128MB/4KB=128*1024/4=32*1024=32768頁。*邏輯頁號2已分配頁框：根據(jù)FIFO，先分配的是頁0，然后是頁1。所以頁號2分配的頁框是頁號1。*物理地址計算：物理頁號=邏輯頁號對應分配的頁框號=1；頁內位移=1023。*物理地址=物理頁號*頁大小+頁內位移=1*4KB+1023B=4096B+1023B=5119B。*（若訪問頁號2，其分配的物理頁框是1，頁內位移為1023，物理地址為5119B。）四、綜合應用題（每小題10分，共20分。）1.答案：*FCFS調度過程：*P0申請1，系統(tǒng)有3，分配給P0。Available=2。P0→R。*P1申請1，系統(tǒng)有2，分配給P1。Available=1。P0→R,P1→R。*P2申請1，系統(tǒng)有1，分配給P2。Available=0。P0→R,P1→R,P2→R。*P3申請1，系統(tǒng)無（Available=0），阻塞。P0→R,P1→R,P2→R,P3→B。*P4申請1，系統(tǒng)無（Available=0），阻塞。P0→R,P1→R,P2→R,P3→B,P4→B。*P0釋放1，Available=1。P0→R,P1→R,P2→R,P3→B,P4→B。*P3申請1，系統(tǒng)有1，分配給P3。Available=0。P0→R,P1→R,P2→R,P3→R。*P3釋放1，Available=1。P0→R,P1→R,P2→R,P3→R。*P4釋放1，Available=1。P0→R,P1→R,P2→R,P4→R。*P4釋放1，Available=2。P0→R,P1→R,P2→R。*P2釋放1，Available=3。P0→R,P1→R,P2→R。*P1釋放1，Available=4。P0→R,P1→R。*P0釋放1，Available=5。P1→R。*P1釋放1，Available=6。P1→B。*(后續(xù)P0再次申請，流程類似，但若P0申請時P1也在等待，可能阻塞)過程圖（文字描述）：P0→R→P1→R→P2→R→P3→B→P4→B→P0→R→P3→R→P4→R→P2→R→P1→R→P1→B→P0→R→P1→R...*優(yōu)先級調度過程：*P0申請1，系統(tǒng)有3，分配給P0（最高優(yōu)先級）。Available=2。P0→R。*P1申請1，系統(tǒng)有2，分配給P1。Available=1。P0→R,P1→R。*P2申請1，系統(tǒng)有1，分配給P2。Available=0。P0→R,P1→R,P2→R。*P3申請1，系統(tǒng)無（Available=0），阻塞。P0→R,P1→R,P2→R,P3→B。*P4申請1，系統(tǒng)無（Available=0），阻塞。P0→R,P1→R,P2→R,P3→B,P4→B。*P0釋放1，Available=1。P0→R,P1→R,P2→R,P3→B,P4→B。*P1釋放1，Available=2。P0→R,P1→R,P2→R,P3→B,P4→B。*P2釋放1，Available=3。P0→R,P1→R,P2→R,P3→B,P4→B。*P3申請1，系統(tǒng)有1，分配給P3（當前最高優(yōu)先級）。Available=2。P0→R,P1→R,P2→R,P3→R。*P3釋放1，Available=3。P0→R,P1→R,P2→R,P3→R。*P4釋放1，Available=4。P0→R,P1→R,P2→R,P4→R。*P4釋放1，Available=5。P0→R,P1→R,P2→R,P4→B。*(后續(xù)P0再次申請，流程類似)過程圖（文字描述）：P0→R→P1→R→P2→R→P3→B→P4→B→P0→R→P1→R→P2→R→P3→R→P3→R→P4→R→P4→B→P0→R→P1→R→P2→R...*死鎖可能性：FCFS算法可能發(fā)生死鎖。例如，當P0,P1,P2按順序獲得資源后，P3和P4都阻塞等待，P3等待P0釋放資源，P0等待P1釋放資源，P1等待P2釋放資源，形成一個等待環(huán)（P0→P1→P2→P0），且系統(tǒng)可用資源不足以讓其中任何一個進程完成釋放，從而導致死鎖。優(yōu)先級調度算法由于總是優(yōu)先服務高優(yōu)先級進程，且優(yōu)先級是固定的（假設P0最高，P1次之...），通常不會出現(xiàn)這種循環(huán)等待的情況，因此不易發(fā)生死鎖（除非有更高優(yōu)先級的進程插入）。2.答案：*位示圖表示：每個字表示8個塊的狀態(tài)。塊編號0-7對應字中的最低位，塊編號8-15對應字中的次低位，依此類推。0表示空閑，1表示占用?？倝K數(shù)1024需要約128個字（1024/8=128）。*分配過程：```塊號:0123456789...1023狀態(tài):0100100100.