2025年计算机考研操作系统强化测试试卷

2025年计算机考研操作系统强化测试试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（每题2分，共40分。下列每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项前的字母填在题后的括号内。）1.下列哪一项不是操作系统的功能？(A)处理机管理(B)存储管理(C)设备管理(D)应用软件的开发2.在操作系统中，进程与程序的主要区别在于？(A)程序是静态的，进程是动态的(B)进程需要资源，程序不需要(C)程序是进程的静态逻辑描述，进程是程序的一次执行过程(D)进程占据内存，程序不占据内存3.以下关于进程状态的描述，错误的是？(A)就绪态：进程已准备好，等待CPU分配(B)运行态：进程正在CPU上执行(C)等待态：进程因等待某个事件（如I/O）而暂停执行(D)创建态：进程正在被创建，此时其PCB尚未生成4.优先级调度算法中，若所有进程优先级相同，则通常采用什么策略？(A)先来先服务(B)短作业优先(C)时间片轮转(D)随机分配5.用于实现进程互斥的最基本工具是？(A)信号量(B)管程(C)死锁检测算法(D)进程调度程序6.临界资源的特点通常包括？(A)只能被一个进程访问(B)可以被多个进程并发访问，但一次只允许一个进程进入临界区(C)只能被系统进程访问(D)访问时必须关闭中断7.导致死锁的四个必要条件中，不包括？(A)互斥条件(B)请求与保持条件(C)不剥夺条件(D)环路等待条件8.采用银行家算法可以保证？(A)避免死锁(B)尽快结束死锁(C)解决死锁问题(D)预防死锁9.在内存管理中，采用分页方式可以？(A)解决外部碎片问题(B)必须使用硬件MMU支持(C)避免内存碎片(D)提高内存利用率10.下列哪种地址映射方式需要硬件MMU的支持？(A)简单分区分配(B)分页存储管理(C)分段存储管理(D)段页式存储管理11.快表（TLB）的作用是？(A)存放进程的PCB(B)加快地址转换速度(C)管理磁盘空间(D)实现进程同步12.采用FIFO页面置换算法，当发生页面置换时，若新调入的页面在内存中已经存在，会发生什么？(A)发生死锁(B)不会发生置换(C)发生页面错误(D)需要更换一个不同的页面13.LRU（最近最少使用）页面置换算法的基本思想是？(A)优先置换最久未使用的页面(B)优先置换最常使用的页面(C)随机选择一个页面进行置换(D)优先置换内存中地址最小的页面14.在分段存储管理中，程序的逻辑地址是？(A)段号+页号(B)段号+页内位移(C)段号(D)页号+段内位移15.文件系统中，文件控制块（FCB）通常包含哪些信息？(A)文件名、文件大小、创建时间(B)文件内容(C)文件物理结构(D)用户信息16.在单级目录结构中，查找文件的主要依据是？(A)用户名(B)文件名(C)文件ID(D)文件权限17.磁盘的连续分配方式的主要缺点是？(A)无法实现文件共享(B)存在内部碎片(C)只能顺序读取文件(D)磁盘利用率低18.磁盘的索引分配方式中，每个文件都有一个索引块，索引块中存放的是？(A)文件内容(B)文件物理块号(C)用户信息(D)文件目录19.文件系统中的“路径”是指？(A)文件的物理位置(B)访问文件所需的权限(C)从根目录到文件的访问路径(D)文件的存储方式20.采用UNIX的i节点组织文件系统，一个i节点可以描述？(A)一个目录(B)一个文件或目录(C)多个文件(D)多个目录二、填空题（每空1分，共10分。请将答案填写在横线上。）1.操作系统是计算机系统中的__________软件，它管理计算机系统的硬件和软件资源，并为用户和应用程序提供__________。2.进程的基本状态包括__________、__________和__________。3.为了解决进程互斥问题，P操作对应__________信号量，V操作对应__________信号量。4.页式存储管理中，地址变换需要经过__________、__________和__________三个步骤。5.文件系统中，为了实现文件共享，通常采用__________目录结构。6.磁盘的__________分配方式是指文件的数据块在磁盘上连续存放。7.缺页中断是指程序访问的页面不在内存中，需要通过__________将其调入内存。8.在段页式存储管理中，逻辑地址是__________+__________+__________。9.访问控制矩阵是一种表示主体对客体访问权限的__________。10.审计是操作系统安全机制的一部分，用于记录系统中发生的__________事件。三、简答题（每题5分，共30分。请简要回答下列问题。）1.简述进程与线程的区别与联系。2.什么是临界区？如何保证临界区访问的互斥性？3.简述死锁产生的四个必要条件。4.什么是虚拟内存？它有什么优点？5.简述文件系统实现中，索引分配方式的基本思想。6.什么是内部碎片和外部碎片？它们分别在哪种内存分配方式下可能出现？四、计算题（每题10分，共20分。请写出计算过程和结果。）1.假设有4个进程P0、P1、P2、P3需要使用同一台打印机，请设计一个使用信号量的进程同步程序，保证这四个进程交替使用打印机。2.设内存块号从0开始，内存总块数为5。系统为进程A分配了块号为1、3、4的3个连续内存块，进程B请求分配一个连续的内存块。当前内存块状态为：0(空闲),1(占用A),2(空闲),3(占用A),4(占用A),5(空闲)。若采用最佳适应算法（BestFit），请问系统将如何分配内存块给进程B？若采用首次适应算法（FirstFit），结果又如何？五、综合分析题（每题15分，共30分。请结合所学知识，分析并回答下列问题。）1.某计算机系统采用分页存储管理，页面大小为1024字节。进程A的逻辑地址空间为0-999页，物理内存有4个页面，初始时为空。当进程A执行过程中，访问了逻辑地址为100页、200页、150页、300页、100页、200页。若采用LRU页面置换算法，计算该进程发生缺页中断的次数，并写出每次缺页中断后内存中页面的状态（用页号表示）。2.某文件系统采用索引分配方式，每个索引块可以存放10个磁盘块号。文件F的目录项指出其索引块为I0，I0的内容如下（块号从0开始）：I0[0]=5,I0[1]=7,I0[2]=12,I0[3]=15,I0[4]=NULL,I0[5]=NULL,...。请问文件F共有多少个数据块？如果要读取数据块12的内容，需要访问哪些索引块？试卷答案一、单项选择题1.D解析：操作系统的功能包括处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、提供用户接口和系统调用等。应用软件的开发通常是用户或第三方完成的，不是操作系统的直接功能。2.C解析：程序是静态的代码集合，而进程是程序在执行过程中的动态实例，包含了程序计数器、寄存器状态、内存映像以及与执行相关的一系列资源。进程需要系统分配资源。3.D解析：进程状态包括就绪态、运行态和等待态。创建态是指进程正在创建过程中，PCB尚未生成或未就绪，不是进程的一种运行状态。4.A解析：当所有进程优先级相同时，优先级调度退化为先来先服务（FCFS）调度，按照进程到达就绪队列的顺序进行调度。5.A解析：信号量（Semaphore）是操作系统提供的一种低级同步机制，主要用于实现进程互斥，通过P、V操作控制对临界资源的访问。6.B解析：临界资源的特点是：1)一次仅允许一个进程访问；2)进程进入临界区必须是互斥的；3)进程应尽可能缩短在临界区的时间；4)临界区代码执行速度应尽可能快。7.C解析：死锁的四个必要条件是：互斥条件、请求与保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。不剥夺条件是指进程持有的资源不能被强制剥夺，必须自愿释放。8.A解析：银行家算法是一种死锁避免算法，它通过检查资源分配是否能使系统进入安全状态来决定是否进行分配，从而保证避免死锁的发生。9.B解析：分页存储管理方式需要硬件MMU（内存管理单元）的支持，才能实现地址的动态映射。它不能直接解决内存碎片问题。10.B解析：页式存储管理需要使用MMU进行逻辑地址到物理地址的转换，因此必须硬件MMU的支持。分段存储管理也需要MMU，但分页侧重于内存划分，分段侧重于逻辑单位。11.B解析：快表（TLB）是MMU的一部分，它缓存了近期访问过的页表项，用于加速地址转换过程，避免频繁访问主存中的页表。12.B解析：在FIFO页面置换算法中，如果新调入的页面已经在内存中，则不需要进行页面置换，因为置换规则是按进入内存的先后顺序进行。13.A解析：LRU（LeastRecentlyUsed）页面置换算法选择最久未被使用或最少近期使用的页面进行置换，其核心思想是“最近用不到的，下次可能也用不到”。14.B解析：在分段存储管理中，程序的逻辑地址由段号和段内位移两部分组成。段号用于标识程序中的逻辑段，段内位移用于标识段内的位置。15.A解析：文件控制块（FCB）是描述文件属性的信息结构，通常包含文件名、文件大小、创建时间、访问权限、文件物理结构等信息。16.B解析：在单级目录结构中，查找文件时，操作系统需要根据文件名在目录中查找对应的目录项，因此文件名是主要依据。17.B解析：连续分配方式的主要缺点是会产生内部碎片（分配给文件的内存块大小可能与文件实际大小不匹配，剩余部分称为内部碎片）。18.B解析：在索引分配方式中，每个文件都有一个索引块，索引块中存放的是文件数据块在磁盘上的物理块号，通过索引块可以找到文件的所有数据块。19.C解析：文件系统中的“路径”是指从根目录开始，通过一系列目录名和文件名，按顺序连接起来，最终指向目标文件或目录的完整访问路径。20.B解析：在UNIX文件系统中，一个i节点（索引节点）是存放文件元数据（如文件类型、大小、权限、指向数据块的指针等）的数据结构，一个i节点可以描述一个文件或目录。二、填空题1.核心管理，系统调用解析：操作系统是计算机系统的核心管理软件，它通过系统调用接口为用户和应用程序提供访问系统资源的统一方式。2.就绪，运行，等待解析：进程的基本状态在它们之间可以转换，这是进程生命周期的主要阶段。3.P，V解析：P操作（wait）用于请求资源，执行后会阻塞进程；V操作（signal）用于释放资源，执行后会唤醒等待该资源的进程。4.逻辑地址转换，页表查找，物理地址计算解析：页式存储管理中，地址变换过程包括将逻辑地址转换为页号和页内位移，通过页表查找对应的物理页框号，最后将页框号与页内位移组合成物理地址。5.树形解析：为了实现文件共享，特别是跨目录的共享，通常采用树形目录结构，通过目录的嵌套来组织文件。6.连续解析：磁盘的连续分配方式是指文件的数据块在磁盘上物理上连续存放，形成一个连续的存储区域。7.调页（或页面置换）解析：当发生缺页中断时，操作系统需要将所需页面从磁盘调入内存，这通常涉及到页面置换算法的选择和执行。8.段号，段内位移，页号解析：段页式存储管理结合了分段和分页的优点，逻辑地址需要通过段号、段内位移、页号和页内位移来完整标识。9.数据结构解析：访问控制矩阵是一种用二维表形式表示主体对客体访问权限的数据结构，其中行代表主体，列代表客体，单元格代表权限。10.系统（或重要）解析：审计是操作系统安全机制的重要组成部分，用于记录系统中发生的系统事件或重要事件，以便事后追踪和分析。三、简答题1.进程是资源分配的基本单位，拥有自己的地址空间和资源；线程是CPU调度的基本单位，多个线程可以共享同一个进程的地址空间和资源。线程之间切换比进程切换开销小，适合并发执行。进程是线程的容器。2.临界区是指进程中访问共享变量的代码片段，这段代码执行时必须互斥，即不允许其他进程进入。保证临界区访问互斥性的方法通常使用信号量（如P、V操作）或管程等同步机制，确保同一时刻只有一个进程能执行临界区代码。3.死锁产生的四个必要条件是：1)互斥条件：资源必须是不能共享的，一次只有一个进程可以使用；2)请求与保持条件：进程至少占有一个资源，并请求其他进程占有的资源；3)不剥夺条件：进程占有的资源不能被强制剥夺，只能由占有该资源的进程自愿释放；4)环路等待条件：存在一组等待进程{P0,P1,...,Pn}，其中P0等待P1占有的资源，P1等待P2占有的资源，...，Pn-1等待Pn占有的资源，Pn等待P0占有的资源。4.虚拟内存是利用硬件和软件技术，将计算机的主存和辅存统一管理，形成的一个逻辑上的连续地址空间。优点包括：1)扩展逻辑地址空间，使得程序可以使用的地址范围远远大于物理内存大小；2)隔离用户程序，提高系统稳定性；3)避免外部碎片，提高内存利用率。5.索引分配方式的基本思想是为每个文件建立一张索引表（索引块），索引表中的每一项包含一个数据块的块号。文件目录项中存放的是索引块的地址。当需要读取文件数据时，先读取索引块，根据索引块中的块号找到数据块。6.内部碎片是指进程被分配到的内存块大小超过了其实际需求，剩余的部分称为内部碎片，这会降低内存利用率。外部碎片是指内存中存在许多零散的小空闲块，它们无法分配给需要较大连续空间的进程，这会降低内存碎片分配的效率。内部碎片主要出现在连续分配方式（如固定分区、动态分区）下；外部碎片主要出现在动态分区分配方式下。四、计算题1.使用信号量S初始化为1，表示打印机空闲。进程P0、P1、P2、P3的同步程序如下：```c初始化：S=1;P0:P(S);//请求打印机，S减1，若S为0则阻塞...使用打印机...V(S);//释放打印机，S加1P1:P(S);//请求打印机，S减1...使用打印机...V(S);//释放打印机，S加1P2:P(S);//请求打印机，S减1...使用打印机...V(S);//释放打印机，S加1P3:P(S);//请求打印机，S减1...使用打印机...V(S);//释放打印机，S加1```解析：P操作请求资源，若资源可用（S>0），则占用资源并将S减1；若资源不可用（S=0），则进程阻塞等待。V操作释放资源，将S加1，若此时有阻塞进程，则唤醒一个进程去请求资源。通过设置S=1，并让每个进程在进入临界区前执行P(S)请求打印机，在离开临界区后执行V(S)释放打印机，可以保证打印机被互斥访问，且四个进程大致按顺序轮流使用。2.最佳适应算法（BestFit）：系统空闲块：0,2,5进程B请求：需要连续块，查找最小且满足需求的空闲块最小空闲块是大小为1的块（块号0），但需要连续块，无法满足进程B。下一个空闲块是大小为2的块（块号2），可以满足进程B的请求。系统将分配块号2给进程B。分配后内存状态：0(占用A),1(占用A),2(占用B),3(占用A),4(占用A),5(空闲)。首次适应算法（FirstFit）：系统空闲块：0,2,5进程B请求：查找第一个满足需求的空闲块第一个空闲块是块号0，大小为1，无法满足进程B。下一个空闲块是块号2，大小为2，可以满足进程B的请求。系统将分配块号2给进程B。分配后内存状态与最佳适应算法相同：0(占用A),1(占用A),2(占用B),3(占用A),4(占用A),5(空闲)。解析：最佳适应算法寻找内存中最小的、刚好能满足进程需求的空闲块，以保留较大的空闲块。首次适应算法从内存首部开始查找，找到第一个满足需求的