专升本计算机科学与技术专业2025年操作系统知识测试试卷（含答案）

专升本计算机科学与技术专业2025年操作系统知识测试试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题均有四个选项，请选出其中一项最符合题意的答案。）1.操作系统是计算机系统中的系统软件，它最根本的功能是（）。A.进行数据处理B.输入输出控制C.管理计算机系统中各种资源D.提供用户与计算机交互的界面2.在操作系统中，进程可以被定义为（）。A.一个应用程序B.一个正在运行的程序及其数据在内存中的集合C.磁盘上存储的一个程序D.程序的一次执行过程3.使进程从就绪状态转变为运行状态的操作通常由（）引起。A.进程调用P操作B.进程调用V操作C.系统调度程序的选择D.进程请求I/O操作4.下列关于进程状态的叙述中，错误的是（）。A.进程状态之间只能单向转换B.一个进程至少会经历创建、运行、终止这三个基本状态C.进程状态包括就绪、运行、阻塞D.进程状态转换是由进程自身的行为引起的5.在进程调度算法中，优先级调度算法可能带来的问题是（）。A.响应时间过长B.平均周转时间过长C.优先级低的进程永远得不到执行D.资源利用率不高6.下列内存分配策略中，分配给进程的内存空间在逻辑上可能不连续的是（）。A.单一连续分配B.固定分区分配C.动态分区分配D.分页存储管理7.在分页存储管理中，地址变换过程中需要使用的数据结构是（）。A.文件目录B.逻辑地址C.页表D.磁盘空间分配表8.页面置换算法中，每次当需要调入一个新页而内存已满时，必须选择一个页面换出，采用（）算法，可能会出现Belady异常现象。A.FIFOB.LRUC.LRU-KD.Clock9.在文件系统中，用于唯一标识文件的是（）。A.文件名B.文件号C.文件大小D.文件内容10.下列关于目录结构的叙述中，正确的是（）。A.单级目录结构能够实现文件共享B.双级目录结构可以消除文件名冲突C.层次目录结构管理简单，但不能实现文件共享D.符号链接可以实现跨文件系统的文件访问二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填写在横线上。）1.进程和线程的主要区别在于________。2.在操作系统中，用于实现进程同步的机制主要有________和信号量机制。3.内存碎片分为________碎片和外部碎片两种。4.虚拟内存是为了解决内存________不足的问题而引入的技术。5.文件系统通过________来管理磁盘空间。6.在I/O控制方式中，DMA方式比中断方式具有更高的数据传输效率，因为它可以________。7.死锁产生的四个必要条件是：互斥条件、占有并等待条件、非抢占条件和________。8.页表是进程的逻辑地址空间与物理地址空间之间的________。9.在UNIX文件系统中，文件的权限分为________、________和________三类。10.设备独立性软件通常分为设备驱动程序、________和用户层软件。三、简答题（每小题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述进程的基本状态及其转换原因。2.解释什么是死锁，并简述预防死锁的一种方法。3.比较分页存储管理和分段存储管理的区别。4.简述文件系统实现文件共享的一种方法。四、综合应用题（每小题10分，共30分。请根据要求完成下列问题。）1.假设某系统有一个内存块（记为0）和三个进程P1、P2、P3。系统按FCFS算法进行页面置换，页面置换算法采用FIFO。进程P1、P2、P3的页面访问序列分别为：P1:A,B,A,C,D,A,B；P2:B,C,D,E,B,C；P3:A,B,C,E,F,A。若系统初始时内存为空，请计算并说明在访问过程中会发生多少次页面置换（假设一次只调入一个页面，若页面已在内存则不发生置换）。2.简述UNIX系统中文件的“硬链接”和“符号链接”的区别。3.假设系统中有三个进程P0、P1、P2，共享一个资源R，资源数R=3。每个进程都需要申请两个单位的资源。请用信号量机制（P、V操作）描述进程P0、P1、P2如何实现对这个资源的互斥访问，并画出资源分配图和进程执行过程的状态变迁图（简化表示，关键状态即可）。试卷答案一、选择题1.C2.B3.C4.A5.C6.C7.C8.A9.B10.B二、填空题1.资源拥有2.临界区3.内部4.容量5.位示图6.不需要CPU干预7.循环等待8.映射9.读、写、执行10.设备独立性软件层三、简答题1.解析思路：考查进程状态转换的基本概念。进程状态通常包括：就绪态（Ready）：进程已准备好，等待CPU调度执行；运行态（Running）：进程占有CPU正在执行；阻塞态（Waiting/Blocked）：进程因等待某个事件（如I/O完成、等待信号量）而暂时不能执行。状态转换的原因主要是：创建操作使进程进入就绪态；调度程序将就绪态进程分配CPU使其进入运行态；运行态进程因时间片用完或发生中断/系统调用而进入就绪态；运行态进程因请求I/O或等待资源而进入阻塞态；阻塞态进程等待的事件发生（如I/O完成、收到信号量）后返回就绪态。2.解析思路：考查死锁的定义和预防方法。死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种相互等待的现象，若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。预防死锁的方法之一是破坏死锁产生的必要条件，例如破坏“循环等待”条件。具体做法是规定资源分配顺序，所有进程必须严格按照这个顺序申请资源，一旦申请到某个资源，就继续按顺序申请下一个资源，直到申请完所有所需资源。这样就不会形成循环等待链。3.解析思路：考查分页和分段存储管理的核心区别。分页（Paging）是为了实现内存保护（地址空间固定大小）和提高内存利用率（避免内部碎片），它将进程的逻辑地址空间和物理内存空间都划分成固定大小的页面（Page）和块（Frame），通过页表进行地址映射，页面可以离散地存放在内存中。分段（Segmentation）是为了满足用户程序逻辑结构（如代码段、数据段）的需求，它将进程的逻辑地址空间划分成若干个大小可变的段（Segment），每个段对应程序的一个逻辑单位（如函数、数据结构），通过段表进行地址映射，段在内存中可以连续存放也可以离散存放。主要区别在于划分单位（页/块vs段）、大小（固定vs可变）、地址空间（二维vs一维）、保护方式（按页保护vs按段保护）。4.解析思路：考查文件系统实现共享的方法。文件系统实现共享有多种方式，其中一种常见的方法是使用“硬链接”（HardLink）。硬链接是在文件系统的目录项中创建一个指向原文件inode的指针。多个目录项可以指向同一个inode，从而多个文件名（路径）可以指向同一个物理文件数据。只要文件没有被删除（即对应的inode的链接数大于0），即使删除了其中一个文件名，其对应的数据依然存在。符号链接（SoftLink）则创建一个包含目标文件路径名的新文件，它是一个特殊的文件（指向其他文件的指针），与目标文件本身的数据是分开存储的。四、综合应用题1.解析思路：考查FCFS页面置换算法的应用。首先确定页面访问序列的顺序：P1:A,B,A,C,D,A,B；P2:B,C,D,E,B,C；P3:A,B,C,E,F,A。合并序列并记录内存状态，初始内存为空。按FCFS顺序访问：*访问A：缺页，内存[0,A]，置换次数=1*访问B：缺页，内存[0,A,B]，置换次数=2*访问A：已在内存，不置换，内存[0,A,B]*访问C：缺页，内存[1,A,B,C]，置换次数=3（FIFO替换最久未使用的A）*访问D：缺页，内存[2,A,B,C,D]，置换次数=4（FIFO替换最久未使用的A）*访问A：缺页，内存[3,A,B,C,D]，置换次数=5（FIFO替换最久未使用的A）*访问B：已在内存，不置换，内存[3,A,B,C,D]*访问B：已在内存，不置换，内存[3,A,B,C,D]*访问C：已在内存，不置换，内存[3,A,B,C,D]*访问D：已在内存，不置换，内存[3,A,B,C,D]*访问E：缺页，内存[4,A,B,C,E]，置换次数=6（FIFO替换最久未使用的A）*访问B：已在内存，不置换，内存[4,A,B,C,E]*访问C：已在内存，不置换，内存[4,A,B,C,E]*访问A：缺页，内存[5,A,B,C,E]，置换次数=7（FIFO替换最久未使用的B）*访问B：缺页，内存[6,A,C,E,B]，置换次数=8（FIFO替换最久未使用的C）*访问C：缺页，内存[7,A,E,B,C]，置换次数=9（FIFO替换最久未使用的E）*访问A：已在内存，不置换，内存[7,A,E,B,C]*访问B：已在内存，不置换，内存[7,A,E,B,C]*访问C：已在内存，不置换，内存[7,A,E,B,C]*访问F：缺页，内存[8,E,B,C,F]，置换次数=10（FIFO替换最久未使用的B）*访问A：缺页，内存[9,B,C,F,A]，置换次数=11（FIFO替换最久未使用的E）*总计发生页面置换次数为11次。2.解析思路：考查UNIX文件系统链接类型。硬链接（HardLink）：创建一个与原文件共享相同inode的目录项。它直接指向文件的数据块，因此：*文件内容对硬链接是共享的。*硬链接不能跨越文件系统。*删除文件时，只要还有其他硬链接存在，文件数据就不会被删除。符号链接（SoftLink）：创建一个包含目标文件路径名的新文件（特殊文件）。它指向的是另一个文件名，而不是文件数据本身，因此：*文件内容对符号链接不是共享的，符号链接文件本身包含的是目标路径信息。*符号链接可以跨越文件系统。*删除被符号链接指向的文件，符号链接会变成“孤魂”（指向一个不存在的文件），但不会自动删除符号链接文件本身。3.解析思路：考查信号量机制实现互斥。设信号量S初值为1（表示资源R可用数）。进程P0、P1、P2申请资源（需各2个，但每次只能申请1个，因为资源总数只有3，且按题意可能指每次调度单位）。P操作（wait）请求资源，V操作（signal）释放资源。*P0申请1个：P(S)->S=S-1=0；P0继续*P1申请1个：P(S)->S=S-1=-1；P1阻塞，S=0*P2申请1个：P(S)->S=S-1=-2；P2阻塞，S=-1*（此时S=-2，无进程可运行，等待资源）*假设P0释放1个：V(S)->S=S+1=-1；唤醒阻塞的P1，P0继续；P0已拥有1个，未完成申请。*P1获得CPU，释放1个：V(S)->S=S+1=0；唤醒阻塞的P2，P1继续；P1已拥有1个，未完成申请。*P2获得CPU，释放1个：V(S)->S=S+1=1；P2继续；P2已拥有1个，未完成申请。*P0申请第2个：P(S)->S=S-1=0；P0继续；P0拥有2个。*P1申请第2个：P(S)->S=S-1=-1；P1阻塞，S=0*P2申请第2个：P(S)->S=S-1=-2；P2阻塞，S=-1*（此时S=-2，无进程可运行，等待资源）*假设P0释放第1个：V(S)->S=S+1=-1；唤醒阻塞的P1，P0继续；P0剩余1个。*P1获得CPU，释放第1个：V(S)->S=S+1=0；唤醒阻塞的P2，P1继续；P1剩余1个。*P2获得CPU，释放第1个：V(S)->S=S+1=1；P2继续；P2剩余1个。*P0申请第2个：P(S)->S=S-1=0；P0继续；P0拥有2个。*P1申请第2个：P(S)->S=S-1=-1；P1阻塞，S=0*P2申请第2个：P(S)->S=S-1=-2；P2阻塞，S=-1*（此时S=-2，无进程可运行，等待资源）*假设P0释放第2个：V(S)->S=S+1=-1；唤醒阻塞的P1，P0结束；P0释放资源。*P1获得CPU，释放第2个：V(S)->S=S+1=0；唤醒阻塞的P2，P1结束；P1释放资源。*P2获得CPU，释放第2个：V(S)->S=S+1=1；P2结束；P2释放资源。*资源分配图（简化）：P0:R0,R1|P1:R2|P2:R3（初始）->P0:R0,R1|P1:R2|P2:R3（