2025年大學操作系統(tǒng)練習卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內）1.在操作系統(tǒng)中，采用時間片輪轉調度算法時，若時間片長度為T，就緒隊列中有n個進程，則每個進程獲得第一個CPU周期需要等待的最長時間是（）。A.TB.nTC.(n-1)TD.2nT2.以下關于進程狀態(tài)的敘述中，正確的是（）。A.進程一旦創(chuàng)建，就立即進入運行狀態(tài)B.進程只能處于一種狀態(tài)C.進程由運行狀態(tài)轉換為就緒狀態(tài)，通常是因為時間片用完或發(fā)生中斷D.進程由阻塞狀態(tài)轉換為就緒狀態(tài)，通常是因為所需資源獲得3.信號量機制中，P操作和V操作的作用是（）。A.用于進程創(chuàng)建和撤銷B.用于進程調度C.用于實現(xiàn)進程同步和互斥，其中P操作通常用于申請資源，V操作用于釋放資源D.用于進程通信4.在分頁存儲管理系統(tǒng)中，地址空間劃分的基本單位是（）。A.字節(jié)B.字C.頁D.段5.虛擬內存的實現(xiàn)主要依靠（）。A.更快的CPUB.更大的內存C.磁盤空間和頁面置換算法D.更多的外設6.在文件系統(tǒng)中，目錄文件的作用是（）。A.存儲文件內容B.存儲文件控制塊C.存儲文件名及其對應的文件控制塊地址D.管理磁盤空間7.下列文件物理結構中，平均查找時間最短的是（）。A.連續(xù)結構B.索引結構C.索引順序結構D.哈希結構8.I/O控制方式中，需要CPU深度參與的是（）。A.程序直接控制方式B.中斷驅動方式C.DMA方式D.緩沖方式9.在操作系統(tǒng)中，提供用戶程序與系統(tǒng)交互界面的主要是（）。A.設備驅動程序B.中斷處理程序C.命令解釋器（Shell）D.內存管理程序10.引入操作系統(tǒng)的最主要目的是（）。A.提高計算機系統(tǒng)的運行速度B.擴大計算機系統(tǒng)的存儲容量C.方便用戶使用計算機，提高計算機系統(tǒng)的資源利用率D.管理計算機系統(tǒng)中的各種設備二、填空題（每空2分，共20分。請將正確答案填在橫線上）1.進程的基本狀態(tài)包括______、______和______。2.解決死鎖的一種方法是______，即確保死鎖不會發(fā)生。3.在分段存儲管理中，地址空間是______的，物理內存空間是______的。4.文件系統(tǒng)通過______來管理磁盤空間，通過______來管理文件信息。5.I/O中斷是指I/O設備完成操作后向CPU發(fā)出的______信號。6.磁盤調度算法的目標主要是______和______。7.操作系統(tǒng)的層次結構通常分為______、______、______和______。8.在進程通信中，共享內存方式需要依靠______來協(xié)調訪問共享數(shù)據。9.虛擬內存允許進程使用比實際物理內存______的地址空間。10.設備獨立性軟件層（如設備驅動程序）的主要功能是實現(xiàn)______與______之間的轉換。三、判斷題（每題2分，共10分。請將“正確”或“錯誤”填在題后的括號內）1.并發(fā)與并行是指同一時間發(fā)生多個任務。（）2.系統(tǒng)調用是操作系統(tǒng)提供給應用程序的接口。（）3.分頁機制會破壞程序的邏輯地址連續(xù)性，但不會破壞物理地址連續(xù)性。（）4.文件系統(tǒng)的目錄結構可以是多級層次結構。（）5.DMA方式可以完全取代中斷方式。（）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述進程與程序的區(qū)別。2.什么是臨界區(qū)？為什么需要進程同步機制來管理臨界區(qū)？3.簡述虛擬內存的主要優(yōu)勢和實現(xiàn)原理。4.什么是文件系統(tǒng)？它提供哪些基本功能？五、綜合應用題（每題10分，共30分）1.假設系統(tǒng)中有3個進程P0、P1、P2，它們需要共享一個臨界資源，且互斥使用。試用信號量機制（P、V操作）編寫一個簡單的代碼片段或流程，描述進程如何進入臨界區(qū)，并確保滿足互斥條件。2.設有一個采用LRU（最近最少使用）頁面置換算法的虛擬內存系統(tǒng)。進程的地址空間分為4個頁面，物理內存只有2個頁面。當進程訪問頁面序列1,2,3,1,4,2時，請寫出頁面置換過程，并統(tǒng)計發(fā)生的頁面置換次數(shù)。3.簡述磁盤順序訪問和索引順序訪問文件的區(qū)別，并說明索引順序文件在查找特定記錄時的一般步驟。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.C7.C8.A9.C10.C二、填空題1.就緒，運行，阻塞2.預防3.邏輯，物理4.文件分配表（或磁盤空間分配機制），文件控制塊（或文件目錄）5.中斷6.響應時間，吞吐量7.用戶程序，系統(tǒng)調用，硬件，操作系統(tǒng)內核8.同步機制（或信號量，或互斥鎖）9.大10.設備邏輯地址，設備物理地址三、判斷題1.錯誤2.正確3.正確4.正確5.錯誤四、簡答題1.解析思路：區(qū)分程序和進程的關鍵在于它們是否在內存中以及是否在運行。程序是靜態(tài)的，保存在磁盤上，是一系列指令的集合。進程是動態(tài)的，是程序在一個數(shù)據集上的執(zhí)行過程，是處于運行或運行準備狀態(tài)的程序實例。進程具有獨立性、動態(tài)性、并發(fā)性和交互性等特點。因此，答案是：程序是靜態(tài)的指令集合，存放在外存，而進程是程序在內存中的動態(tài)執(zhí)行過程，是活生生的實例。2.解析思路：臨界區(qū)是指進程中訪問共享變量的那部分代碼。由于進程交替執(zhí)行，如果不加控制，多個進程同時進入臨界區(qū)訪問共享變量，可能會出現(xiàn)數(shù)據不一致或錯誤的結果。因此需要進程同步機制，確保同一時刻最多只有一個進程能進入臨界區(qū)，防止并發(fā)訪問帶來的問題。3.解析思路：虛擬內存的優(yōu)勢在于：1）擴大了用戶可用的地址空間，使程序開發(fā)不受物理內存大小的限制；2）提供了內存保護，每個進程擁有獨立的地址空間，互不干擾；3）通過頁面置換算法，可以只將當前需要的部分裝入內存，提高內存利用率。實現(xiàn)原理主要是利用磁盤空間作為內存的延伸，通過地址映射機制（頁表）將邏輯地址轉換為物理地址，并在需要時進行頁面交換（調入調出）。4.解析思路：文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中負責管理文件信息的軟件部分。它提供創(chuàng)建、刪除、讀寫、修改、共享和保護文件的功能。基本功能包括：文件的邏輯結構管理（如何組織數(shù)據），文件的物理結構管理（如何存儲在磁盤上），文件目錄管理（如何組織文件名和查找文件），以及文件存取控制（權限管理）。五、綜合應用題1.解析思路：使用信號量實現(xiàn)互斥，關鍵在于初始化信號量S為1（表示資源可用），進程進入臨界區(qū)前執(zhí)行P(S)操作（申請資源，若S>0則減1，否則阻塞等待），離開臨界區(qū)后執(zhí)行V(S)操作（釋放資源，S加1）。代碼片段（偽代碼）：```S=1P(S){臨界區(qū)代碼}V(S)```解析：P(S)確保若無進程在臨界區(qū)，則當前進程進入并使S減為0；若有進程在臨界區(qū)，則當前進程阻塞。V(S)確保離開臨界區(qū)的進程釋放資源，使S加為1，允許其他等待的進程進入。2.解析思路：LRU算法替換最近最少使用的頁面。維護一個包含當前在內存中頁面的小序列。按訪問序列訪問頁面：若頁面在內存中，將其移動到序列末尾（表示最近使用過）；若頁面不在內存中，若內存未滿，直接裝入；若內存已滿，則替換序列中的第一個頁面（即LRU頁面）。統(tǒng)計替換次數(shù)。頁面序列：1,2,3,1,4,2內存：初始空[]1訪問：裝入，[1]2訪問：裝入，[1,2]3訪問：裝入，[1,2,3]1訪問：已在內存，移動到末尾，[2,3,1]4訪問：不在內存，內存未滿，裝入，[3,1,4]（替換頁面2，替換次數(shù)1）2訪問：不在內存，內存已滿，替換LRU頁面1，裝入，[3,4,2]（替換頁面1，替換次數(shù)2）