2025计算机考研操作系统专项训练

2025计算机考研操作系统专项训练考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填写在题干后的括号内）1.下列关于操作系统的叙述中，正确的是（）。A.操作系统是计算机系统中最重要系统软件，它直接控制和管理计算机系统的所有硬件和软件资源B.操作系统的作用是方便用户使用计算机，提高计算机系统的使用效率C.操作系统只是为用户运行程序提供平台，它本身不进行资源管理D.操作系统的五大功能模块是进程管理、内存管理、文件管理、I/O管理和设备管理2.在进程的多种状态中，进程从运行状态变为就绪状态的原因是（）。A.进程正在等待某个事件发生B.时间片用完C.进程执行完毕D.进程发生了某类中断3.以下关于临界资源的叙述中，错误的是（）。A.临界资源一次仅允许一个进程使用B.对临界资源的访问必须是互斥的C.进程进入临界区必须满足互斥条件D.临界区是指进程中访问临界资源的那段代码4.信号量机制中，P操作和V操作的作用是（）。A.用于进程创建和撤销B.用于进程同步和互斥C.用于进程调度和内存分配D.用于文件读写和磁盘操作5.死锁产生的四个必要条件中，不可能通过“资源有序分配法”来破坏的是（）。A.互斥条件B.请求和保持条件C.不剥夺条件D.循环等待条件6.在采用页式存储管理的系统中，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.磁盘块7.下列关于虚拟内存的叙述中，正确的是（）。A.虚拟内存是为了解决内存容量不足的问题而提出的，它实际上增加了物理内存的容量B.虚拟内存允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间C.虚拟内存的实现依赖于请求调页和页面置换算法D.虚拟内存会降低内存的访问速度8.在单级目录结构中，查找文件的主要依据是（）。A.文件名B.用户名C.文件大小D.文件创建时间9.在以下I/O控制方式中，CPU利用率和系统吞吐量通常最高的是（）。A.程序查询方式B.中断驱动方式C.DMA方式D.通道方式10.下列磁盘调度算法中，可能引起“饥饿”现象的是（）。A.FCFSB.SSTFC.SCAND.C-SCAN二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填写在横线上）1.操作系统提供了两种用户接口，分别是______和______。2.进程的基本状态有______、______和______。3.解决临界区问题常用的方法有______、______和______。4.在信号量S的值为0时，等待该信号量的进程处于______状态，而信号量S的值大于0时，其值表示可供______进程使用的资源数。5.页式存储管理中，地址映射需要经过______地址和______地址两个转换阶段。6.常用的页面置换算法有______、______和______。7.文件系统中的目录结构主要有______、______和______。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述进程与线程的区别。2.什么是死锁？请列举产生死锁的四个必要条件。3.简述分段存储管理和分页存储管理的区别。4.简述缓冲技术的作用。四、计算题（每题10分，共20分）1.假设某系统有一个资源S，当前S的可用数量为3。现有三个进程P0、P1、P2需要该资源，它们的最大需求量分别为5、2、3，当前已分配数量分别为2、0、1。请问该系统是否处于安全状态？若处于不安全状态，请给出一个可能的安全序列。2.设内存块序号为0,1,2,3,4，初始时均空闲。内存页置换采用LRU算法。当依次访问页面序列0,1,2,0,1,3,0,2,1,3,2,0,3时，请计算缺页次数。五、综合应用题（共25分）假设一个简单的操作系统需要管理3个并发执行的进程P0,P1,P2，它们都需要访问共享资源R（初始值为10）。进程P0和P1在访问资源前需要执行一段代码A，访问完后执行代码B；进程P2在访问资源前需要执行一段代码C，访问完后执行代码D。为了实现进程间的正确同步，请设计一个使用信号量（或互斥锁）的方案，确保：1.任何时刻最多只有一个进程能访问共享资源R。2.进程执行代码A、B、C、D的顺序必须得到保证。3.详细说明你的方案中使用的信号量及其初值，并给出进程在关键部分需要执行的操作（如P、V）。试卷答案一、选择题1.A2.B3.C4.B5.A6.C7.B8.A9.C10.B二、填空题1.命令接口程序接口2.就绪运行等待3.管程信号量法自旋锁法4.等待使用5.逻辑物理或绝对6.FIFOLRUClock7.单级目录两级目录多级目录三、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。线程的创建、撤销和切换比进程快。2.死锁是指两个或两个以上进程在执行过程中，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。产生死锁的四个必要条件是：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、循环等待条件。3.分段存储管理将用户程序按逻辑结构划分成若干个段，每个段是一个意义完整的逻辑单位。分页存储管理将用户程序和内存空间都划分成大小相等的页。段的大小不固定且由逻辑单位决定，页的大小固定且由物理单位决定。分段侧重于程序的逻辑结构，分页侧重于内存的物理管理。4.缓冲技术是为了解决CPU与I/O设备速度不匹配的问题而引入的。它可以提高CPU和I/O设备之间的并行工作程度，减少CPU等待I/O操作的时间，提高系统效率。四、计算题1.计算系统总资源数和总需求量：总资源=3(当前)+5+2+3(最大需求)=13。总需求=5+2+3-(2+0+1)=6。系统处于安全状态的条件是存在一个安全序列<P0,P1,P2>。验证：-P0：最大需求5，已分配2，还需3。系统有3资源，可分配3>=3，P0完成，释放资源3+2=5。-P1：最大需求2，已分配0，还需2。系统有5资源，可分配5>=2，P1完成，释放资源0+2=2。-P2：最大需求3，已分配1，还需2。系统有2资源，可分配2>=2，P2完成，释放资源1+3=4。安全序列<P0,P1,P2>存在，系统处于安全状态。2.访问序列：0,1,2,0,1,3,0,2,1,3,2,0,3。-0：不在内存，缺页，放入页0，缺页次数=1，内存(0)。-1：不在内存，缺页，放入页1，缺页次数=2，内存(0,1)。-2：不在内存，缺页，放入页2，缺页次数=3，内存(0,1,2)。-0：在内存，不缺页，内存(0,1,2)。-1：在内存，不缺页，内存(0,1,2)。-3：不在内存，缺页，LRU页是0，替换0，放入3，缺页次数=4，内存(1,2,3)。-0：不在内存，缺页，LRU页是1，替换1，放入0，缺页次数=5，内存(0,2,3)。-2：在内存，不缺页，内存(0,2,3)。-1：不在内存，缺页，LRU页是2，替换2，放入1，缺页次数=6，内存(0,1,3)。-3：在内存，不缺页，内存(0,1,3)。-2：不在内存，缺页，LRU页是0，替换0，放入2，缺页次数=7，内存(1,2,3)。-0：不在内存，缺页，LRU页是1，替换1，放入0，缺页次数=8，内存(0,2,3)。-3：在内存，不缺页，内存(0,2,3)。缺页次数为8。五、综合应用题方案一：使用互斥锁1.定义互斥锁L，初始值为1。2.进程P0：P(L)；执行代码A；V(L)；P(L)；访问资源R（操作R）；V(L)；执行代码B；V(L)。3.进程P1：P(L)；执行代码A；V(L)；P(L)；访问资源R（操作R）；V(L)；执行代码B；V(L)。4.进程P2：P(L)；执行代码C；V(L)；P(L)；访问资源R（操作R）；V(L)；执行代码D；V(L)。解析思路：互斥锁L保证了同一时间只有一个进程能进入临界区（访问资源R的部分）。通过在执行代码A/B/C/D前后加P(V)操作，可以保证代码块的执行顺序。P(L)确保进入前资源未被占用，V(L)确保进入后资源可被其他进程使用。方案二：使用信号量1.定义信号量S，初始值为1（用于互斥）。2.定义信号量Seq0、Seq1、Seq2，初始值为0（用于保证顺序）。3.进程P0：P(S)；P(Seq0)；执行代码A；V(Seq0)；P(S)；访问资源R（操作R）；V(S)；执行代码B；V(Seq1)。4.进程P1：P(S)；P(Seq1)；执行代码A；V(Seq1)；P(S)；访问资源R（操作R）；V(S)；执行代码B；V(S