2025年操作系统重点难点突破试卷

2025年操作系统重点难点突破试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列关于进程状态的描述中，错误的是（）。A.进程状态包括就绪、运行和等待（阻塞）B.进程从运行状态转换为就绪状态通常由时间片用完引起C.进程从等待状态转换为就绪状态通常由相关事件发生引起D.进程只能按就绪、运行、等待的顺序进行状态转换2.信号量机制中，P操作和V操作的主要区别在于（）。A.P操作用于申请资源，V操作用于释放资源B.P操作会阻塞进程，V操作不会阻塞进程C.P操作和V操作都是原子操作，但执行语义不同D.P操作用于进程同步，V操作用于进程互斥3.采用银行家算法避免死锁时，系统认为当前状态安全，意味着（）。A.系统资源已全部分配给进程B.存在至少一个可完成进程C.所有进程的剩余需求总和小于系统总资源量D.系统不存在死锁环4.在分页存储管理方式中，地址变换需要使用（）。A.页表基址寄存器B.磁盘地址C.逻辑地址和物理地址D.段表5.虚拟内存的主要目的是（）。A.提高主存容量B.实现内存共享C.提高内存访问速度D.实现程序的逻辑地址空间大于物理地址空间6.文件系统中，采用链接文件结构，其主要缺点是（）。A.不利于文件共享B.文件长度不固定C.磁盘空间利用率不高D.文件访问效率低7.在下列磁盘调度算法中，寻道性能最优的是（）。A.FCFSB.SSTFC.SCAND.C-SCAN8.进程A和进程B需要共享一个缓冲区，且每次只有一个进程能向缓冲区写入数据，另一个进程能从中读取数据。为实现这一目标，至少需要使用（）个信号量。A.1B.2C.3D.49.下列关于段式存储管理的描述中，错误的是（）。A.段的地址空间是二维的B.段的长度可以不连续C.段的共享方便D.段的地址映射比分页简单10.I/O控制方式中，DMA方式的主要优点是（）。A.控制简单B.传输速度快C.实时性好D.编程方便二、填空题（每空2分，共20分）1.进程的基本属性包括动态性、______、独立性、异步性和______。2.解决死锁的方法主要有______、预防、避免和______。3.页式存储管理中，地址映射需要通过______来实现。4.虚拟内存采用______算法可能会产生抖动现象。5.文件系统中，目录是一种特殊的______，用于管理和组织文件。6.磁盘调度算法的目标主要是______和______。7.并发控制的基本方法包括______和______。8.管程是一种______的同步工具，它由______和______组成。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述进程与线程的区别。2.简述操作系统提供哪些基本服务功能。3.简述页面置换算法中的FIFO算法及其可能存在的问题。4.简述文件系统实现文件共享的常用方法。四、计算题（每题10分，共20分）1.设系统有一个资源R，有进程P0、P1、P2。它们当前最大需求量及已分配量如下：|进程|最大需求量|已分配量||------|------------|----------||P0|3|1||P1|5|2||P2|2|1|系统当前可用资源R为3。请用银行家算法判断系统是否处于安全状态。2.假设磁盘上相邻柱面号为50,90,30,120,150,10,70。当前磁头位于柱面100，请分别计算采用FCFS和SCAN算法，当需要访问柱面70时，磁头移动的总距离。五、分析题（每题15分，共30分）1.有两个进程P1和P2需要交替使用一个共享变量S，初始时S=0。如果不使用任何同步机制，可能出现什么问题？请使用信号量机制设计一个正确的同步方案，保证S的值始终为0或1。2.解释为什么虚拟内存技术能提高系统的有效内存利用率？并分析使用虚拟内存可能带来的问题（至少列出三点）。试卷答案一、选择题1.D2.A3.B4.C5.D6.D7.B8.B9.D10.B二、填空题1.并发性,异地性2.检测,避免或解除3.页表4.FIFO5.文件6.减少平均寻道时间,提高磁盘利用率7.互斥,并发8.数据结构,算法三、简答题1.进程是资源分配的基本单位，线程是CPU调度的基本单位。进程拥有独立的地址空间和资源，线程共享所属进程的地址空间和资源，线程切换开销小于进程切换。2.操作系统提供的基本服务功能包括：进程管理（创建、调度、终止、同步、互斥）、内存管理（分配、回收、保护、共享、虚拟内存）、文件系统（创建、删除、读写、目录管理、文件保护）、I/O管理（设备管理、设备驱动、缓冲管理、设备独立性）、用户接口（命令接口、图形接口）。3.FIFO（先进先出）算法按进程请求资源的时间顺序进行调度。其问题在于可能发生Belady现象，即增加页面帧数反而导致缺页率升高。例如，序列ABCBA，若FIFO帧数设为3，缺页序列为ABCA，缺页3次；若帧数设为4，缺页序列为ABBCA，缺页4次。4.文件系统实现文件共享的常用方法有：利用符号链接（软链接）；利用硬链接（针对目录）；利用文件系统提供的共享功能（如Unix的mount）；利用网络文件系统（NFS）。四、计算题1.计算每个进程还需资源数：P0需2，P1需3，P2需1。系统总可用资源=当前可用+已分配=3+3=6。按P0、P1、P2顺序尝试分配：-分配给P0：P0还需2<=6，成功。系统可用=3，P0状态改为完成。-分配给P1：P1还需3<=3，失败。系统可用仍为3。-分配给P2：P2还需1<=3，成功。系统可用=2，P2状态改为完成。-P0完成释放资源：系统可用=3+1=4。-P2完成释放资源：系统可用=4+1=5。系统可用资源为5，可满足P1剩余需求3，P1完成释放资源：系统可用=5+3=8。所有进程均可完成，系统处于安全状态。2.FCFS：从100到90（10），到30（60），到120（90），到150（30），到10（140），到70（60）。总距离=10+60+90+30+140+60=390。SCAN：从100开始，向150方向扫描。访问150（50），访问120（30），访问90（30），访问70（20）。到达磁盘末尾150。然后反向扫描。访问10（140），访问30（20），访问50（20）。总距离=50+30+30+20+140+20+20=270。五、分析题1.不使用同步机制，两个进程可能同时读取和修改S，导致S的值出现竞态条件，无法保证S始终为0或1。信号量方案：-定义信号量S初始值为1。-P1使用S：-P1:S=1;S:=S-1;ifS<0thenP(S);//wait(S)-P1:V(S);//signal(S)-P2使用S：-P2:S=1;S:=S-1;ifS<0thenP(S);//wait(S)-P2:V(S);//signal(S)这样，每次只有一个进程能进入临界区修改S。2.虚拟内存提高有效利用率原因：允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间，只将当前活跃部分装入物理内存，使系统能运行更多或更大的程序。问题：-增加系统开销：需要硬件支持（MMU），软件管理（页