2025年計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)專項(xiàng)卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于操作系統(tǒng)的基本功能？A.處理機(jī)管理B.存儲(chǔ)管理C.設(shè)備管理D.應(yīng)用軟件的開發(fā)與管理2.在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以被描述為（）。A.一個(gè)應(yīng)用程序B.一個(gè)運(yùn)行中的程序?qū)嵗鼵.系統(tǒng)中的所有程序集合D.一個(gè)邏輯功能單元3.下列進(jìn)程調(diào)度算法中，平均等待時(shí)間通常最短的是（）。A.先來(lái)先服務(wù)（FCFS）B.短作業(yè)優(yōu)先（SJF）C.輪轉(zhuǎn)調(diào)度（RR）D.優(yōu)先級(jí)調(diào)度4.臨界區(qū)是指（）。A.進(jìn)程等待資源的時(shí)間段B.一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行的最小單位C.進(jìn)程中訪問(wèn)共享變量的代碼片段D.操作系統(tǒng)內(nèi)核代碼5.下列關(guān)于進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，描述錯(cuò)誤的是（）。A.就緒態(tài)->運(yùn)行態(tài)B.運(yùn)行態(tài)->就緒態(tài)C.運(yùn)行態(tài)->等待態(tài)D.等待態(tài)->運(yùn)行態(tài)（通常由中斷或IO完成）6.在內(nèi)存管理中，碎片是指（）。A.內(nèi)存使用不連續(xù)造成的空閑內(nèi)存塊B.內(nèi)存中存儲(chǔ)的進(jìn)程數(shù)據(jù)C.內(nèi)存總量不足D.內(nèi)存地址錯(cuò)誤7.下列哪種內(nèi)存管理方式不支持地址變換？A.分區(qū)分配B.分頁(yè)管理C.分段管理D.虛擬內(nèi)存8.虛擬內(nèi)存的主要目的是（）。A.實(shí)現(xiàn)內(nèi)存共享B.提高內(nèi)存利用率C.實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性D.加快CPU速度9.頁(yè)面置換算法中，最優(yōu)的算法是（）。A.FIFOB.LRUC.OPT（最優(yōu)置換）D.LFU10.死鎖產(chǎn)生的必要條件不包括（）。A.互斥B.請(qǐng)求與保持C.不剝奪D.環(huán)路等待二、填空題（每空1分，共10分）1.進(jìn)程和線程的主要區(qū)別在于線程具有__________，這使得線程切換的代價(jià)通常低于進(jìn)程切換。2.解決臨界區(qū)問(wèn)題的常用機(jī)制有__________和信號(hào)量機(jī)制。3.在分頁(yè)管理中，每頁(yè)的大小是__________的。4.虛擬內(nèi)存是通過(guò)__________技術(shù)和__________技術(shù)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。5.磁盤調(diào)度算法的目標(biāo)主要是__________和__________。6.產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件是：互斥、__________、不剝奪和環(huán)路等待。7.文件系統(tǒng)中，用于描述文件屬性和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是__________（文件控制塊或INode）。8.I/O控制方式中，DMA方式的主要優(yōu)點(diǎn)是__________。9.進(jìn)程同步是指多個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中__________和__________。10.操作系統(tǒng)的四個(gè)基本特征是并發(fā)、__________、虛擬和異步。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述進(jìn)程與線程的區(qū)別與聯(lián)系。2.什么是虛擬內(nèi)存？它有什么優(yōu)點(diǎn)？3.簡(jiǎn)述產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件。4.解釋什么是臨界區(qū)，并說(shuō)明為什么需要解決臨界區(qū)問(wèn)題。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.假設(shè)有4個(gè)進(jìn)程P1,P2,P3,P4需要執(zhí)行，它們的執(zhí)行時(shí)間分別為3ms,5ms,8ms,2ms。按照先來(lái)先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法，計(jì)算這4個(gè)進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。2.假設(shè)內(nèi)存總?cè)萘繛?56MB，正在運(yùn)行的進(jìn)程需要分配內(nèi)存，其頁(yè)面大小為4KB。當(dāng)前內(nèi)存中有三個(gè)進(jìn)程，分別占用了80MB、60MB和40MB。若采用最佳適應(yīng)（BestFit）內(nèi)存分配策略，當(dāng)有一個(gè)新進(jìn)程需要分配30MB內(nèi)存時(shí)，它能否被成功分配？若能，會(huì)占用多少內(nèi)存空間？若不能，請(qǐng)說(shuō)明原因。五、綜合應(yīng)用題（15分）設(shè)有一個(gè)系統(tǒng)中有3個(gè)進(jìn)程P0,P1,P2和3個(gè)資源R0,R1,R2。資源可以被一個(gè)進(jìn)程一次申請(qǐng)一個(gè)單位，也可以一次釋放一個(gè)單位。當(dāng)前狀態(tài)為：R0=3,R1=2,R2=2。進(jìn)程的申請(qǐng)資源需求矩陣和已占有資源矩陣如下：|進(jìn)程|申請(qǐng)R0|申請(qǐng)R1|申請(qǐng)R2||:---|:-----|:-----|:-----||P0|1|0|2||P1|0|1|0||P2|2|0|0||進(jìn)程|占有R0|占有R1|占有R2||:---|:-----|:-----|:-----||P0|0|1|0||P1|1|0|0||P2|0|0|1|請(qǐng)根據(jù)銀行家算法，判斷系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)是否安全？若安全，請(qǐng)給出一個(gè)安全序列。若不安全，請(qǐng)說(shuō)明理由。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.C5.D6.A7.A8.B9.C10.D二、填空題1.輕量級(jí)2.test-and-set/swap3.固定4.分頁(yè)/虛擬存儲(chǔ)/局部性原理/分段5.減少平均尋道時(shí)間/提高磁盤利用率6.請(qǐng)求與保持7.文件控制塊/INode8.提高CPU與磁盤的利用率9.互斥/協(xié)作10.共享三、簡(jiǎn)答題1.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。線程具有獨(dú)立執(zhí)行的基本單元，且切換開銷小于進(jìn)程。一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)線程。聯(lián)系在于線程屬于進(jìn)程，進(jìn)程是線程的容器。2.虛擬內(nèi)存是將物理內(nèi)存地址空間擴(kuò)展到邏輯地址空間的技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)包括：克服物理內(nèi)存限制，實(shí)現(xiàn)“內(nèi)存擴(kuò)充”；提高內(nèi)存利用率，減少外部碎片；提供內(nèi)存保護(hù)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性。3.產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件是：互斥（資源不能共享）、請(qǐng)求與保持（進(jìn)程至少占有一個(gè)資源，并等待另一個(gè)資源）、不剝奪（資源只能由占有進(jìn)程使用，不能被強(qiáng)制剝奪）、環(huán)路等待（存在一個(gè)進(jìn)程循環(huán)等待資源的環(huán)路）。4.臨界區(qū)是指進(jìn)程中訪問(wèn)共享變量的代碼片段。需要解決臨界區(qū)問(wèn)題是因?yàn)槿舳鄠€(gè)進(jìn)程同時(shí)進(jìn)入臨界區(qū)，可能會(huì)導(dǎo)致共享數(shù)據(jù)不一致或產(chǎn)生邏輯錯(cuò)誤。四、計(jì)算題1.FCFS調(diào)度序列：P1,P2,P3,P4-周轉(zhuǎn)時(shí)間：P1=3ms,P2=3+5=8ms,P3=3+5+8=16ms,P4=3+5+8+2=18ms-平均周轉(zhuǎn)時(shí)間：(3+8+16+18)/4=11.5ms-帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：P1=3/3=1ms,P2=8/5=1.6ms,P3=16/8=2ms,P4=18/2=9ms-平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：(1+1.6+2+9)/4=3.55ms2.內(nèi)存總?cè)萘浚?56MB=256*1024*1024Bytes=67108864Bytes頁(yè)面大?。?KB=4*1024Bytes=4096Bytes已占用情況：-P0:80MB=80*1024*1024Bytes=83886080Bytes(約20408頁(yè))-P1:60MB=60*1024*1024Bytes=62914560Bytes(約15360頁(yè))-P2:40MB=40*1024*1024Bytes=41943040Bytes(約10240頁(yè))總占用頁(yè)數(shù)：20408+15360+10240=45968頁(yè)剩余可用頁(yè)數(shù)：67108864/4096-45968=16384-45968=-29684(錯(cuò)誤，重新計(jì)算)重新計(jì)算：總占用字節(jié)數(shù)：83886080+62914560+41943040=186624960Bytes剩余可用字節(jié)數(shù)：67108864-186624960=-19491696(錯(cuò)誤，重新計(jì)算)重新計(jì)算：總占用字節(jié)數(shù)：83886080+62914560+41943040=186624960Bytes(應(yīng)為80+60+40=180MB)剩余可用字節(jié)數(shù)：256MB-180MB=76MB=76*1024*1024Bytes=78643264Bytes剩余可用頁(yè)數(shù)：78643264/4096=19200頁(yè)新進(jìn)程請(qǐng)求：30MB=30*1024*1024Bytes=31457280Bytes=7680頁(yè)剩余可用頁(yè)數(shù)：19200-7680=11520頁(yè)>0因此，新進(jìn)程可以被成功分配，會(huì)占用7680頁(yè)，即30MB。五、綜合應(yīng)用題當(dāng)前資源：R0=3,R1=2,R2=2進(jìn)程占有：P0:R0=0,R1=1,R2=0;P1:R0=1,R1=0,R2=0;P2:R0=0,R1=0,R2=1進(jìn)程請(qǐng)求：P0:R0=1,R1=0,R2=2;P1:R0=0,R1=1,R2=0;P2:R0=2,R1=0,R2=0計(jì)算各進(jìn)程所需總資源：P0:R0=1+0+2=3,R1=0+1+0=1,R2=0+0+2=2P1:R0=0+0+0=0,R1=1+0+0=1,R2=0+0+0=0P2:R0=2+0+0=2,R1=0+0+0=0,R2=0+0+0=0計(jì)算各進(jìn)程還能請(qǐng)求的資源（所需-占有）：P0:R0=3-0=3,R1=1-1=0,R2=2-0=2P1:R0=0-1=-1,R1=1-0=1,R2=0-0=0(P1請(qǐng)求不合理，P1可立即完成)P2:R0=2-0=2,R1=0-0=0,R2=0-1=-1(P2請(qǐng)求不合理，P2需等待)假設(shè)P1立即完成，釋放資源：釋放資源：P1占有R0=1,R1=0,R2=0當(dāng)前可用資源：R0=3+1=4,R1=2+0=2,R2=2+0=2檢查P0和P2的請(qǐng)求：P0還需請(qǐng)求R0=3,R1=0,R2=2P2還需請(qǐng)求R0=2,R1=0,R2=0檢查P0：需R0=3,R1=0,R2=2。可用R0=4,R1=2,R2=2?？梢詽M足。若P0獲得資源，則占用于R0=3,R1=0,R2=2，剩余可用R0=1,R1=2,R2=2。此時(shí)檢查P2是否仍可滿足：P2需R0=2,R1=0,R2=0?？捎肦0=1<2，不滿足。因此P0不能獲得全部資源。檢查P2：需R0=2,