电子科技大学2025年9月《计算机操作系统》试题及答案

电子科技大学2025年9月《计算机操作系统》试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。）1.操作系统的主要功能是管理计算机系统中的资源，其中不包括（）。A.处理机管理B.存储器管理C.数据库管理D.设备管理2.在进程状态转换中，从运行态到就绪态通常是由（）引起的。A.进程等待某一事件发生B.进程被调度程序选中C.时间片用完D.等待的事件已发生3.在动态分区分配算法中，将空闲分区按其地址递增的顺序链接起来，分配时从链首开始查找，直至找到一个能满足大小的空闲分区。此算法称为（）。A.首次适应算法B.最佳适应算法C.最坏适应算法D.循环首次适应算法4.虚拟存储管理系统的基础是程序的（）原理。A.局部性B.全局性C.动态性D.虚拟性5.在请求分页存储管理中，若采用FIFO页面置换算法，则当分配给进程的物理块数增加时，缺页中断的次数（）。A.可能增加也可能减少B.必然减少C.必然增加D.无影响6.文件系统中，若文件的物理结构采用索引分配方式，则文件目录中应包含（）。A.文件索引表的首地址B.文件的所有物理块号C.文件的链接指针D.文件的起始盘块号和文件长度7.设备独立性是指（）。A.设备具有独立执行I/O操作的能力B.用户程序独立于具体使用的物理设备C.操作系统独立于所有设备D.设备驱动程序独立于操作系统8.下列选项中，不可能在用户态发生的事件是（）。A.系统调用B.外部中断C.进程切换D.缺页异常9.两个进程合作完成一个任务，在并发执行中，一个进程等待另一个进程发来的消息，或者建立某个条件后再向前推进，这种制约被称为（）。A.同步B.互斥C.调度D.执行10.若信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有（）个等待进程。A.0B.1C.2D.311.在I/O控制方式中，主要由程序实现的是（）。A.DMA方式B.通道方式C.程序I/O方式D.中断驱动方式12.在UNIX系统中，文件存储空间的管理通常采用（）。A.位示图法B.空闲链表法C.成组链接法D.文件分配表法13.下列页面置换算法中，可能会产生Belady异常的是（）。A.先进先出置换算法（FIFO）B.最近最久未使用置换算法（LRU）C.最佳置换算法（OPT）D.时钟置换算法（Clock）14.分时系统中，导致进程时间片用完后被剥夺处理机的原因是（）。A.进程完成I/O操作B.进程主动阻塞C.时钟中断D.进程执行结束15.一个进程从运行状态变为阻塞状态可能是由于（）。A.时间片用完B.执行了V操作C.请求I/O操作D.被高优先级进程抢占16.某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55MB（初始为空闲），采用首次适应算法，分配和释放的顺序为：分配15MB，分配30MB，释放15MB，分配8MB，分配6MB，此时主存中最大空闲分区的大小是（）。A.7MBB.9MBC.10MBD.15MB17.银行家算法是一种（）算法。A.死锁预防B.死锁避免C.死锁检测D.死锁解除18.下列关于线程的描述中，错误的是（）。A.同一进程的线程共享代码段和数据段B.线程是处理机调度的基本单位C.线程的切换一定引起进程的切换D.线程拥有少量的私有资源，如栈和寄存器19.在文件系统中，打开文件（open）操作的主要工作是（）。A.把文件内容从外存读入内存B.把文件的控制信息从外存读入内存C.把文件的FAT表信息从外存读入内存D.把文件的索引节点信息从外存读入内存20.系统中有3个并发进程，都需要同类资源4个，系统不会发生死锁的最少资源数是（）。A.9B.10C.11D.12二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分。在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。）21.下列属于操作系统基本特征的有（）。A.并发性B.共享性C.虚拟性D.异步性E.确定性22.进程控制块（PCB）中通常包含的信息有（）。A.进程标识符B.进程当前状态C.程序和数据的地址D.进程优先级E.通用寄存器内容23.下列存储管理方案中，需要硬件提供地址转换机制（如重定位寄存器）支持的有（）。A.固定分区管理B.动态分区管理C.分页存储管理D.分段存储管理E.段页式存储管理24.下列有关文件目录的叙述中，正确的有（）。A.文件目录用于实现文件按名存取B.树形目录结构允许文件重名C.打开文件操作将文件目录项复制到内存活动文件表中D.二级目录结构消除了用户间的文件命名冲突E.每个文件在文件目录中只有一个目录项25.可能导致进程调度的原因有（）。A.当前运行进程正常结束B.当前运行进程因I/O请求而阻塞C.执行完系统调用后从核心态返回用户态C.在抢占式调度中，有更高优先级的进程进入就绪队列D.分时系统中，当前进程的时间片用完三、填空题（本大题共10空，每空1分，共10分。请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。）26.操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，它管理和控制计算机的________和________。27.进程的三种基本状态是运行态、________和阻塞态。28.在信号量机制中，P操作可能使进程进入________状态。29.虚拟存储器具有请求调入功能和________功能。30.根据信息交换单位的不同，I/O设备的控制方式可分为字符设备控制和________设备控制。31.文件的逻辑结构可以分为无结构的________文件和有结构的记录式文件。32.在磁盘调度算法中，________算法总是选择离当前磁头位置最近的那个请求。33.产生死锁的四个必要条件是互斥条件、请求和保持条件、________条件和循环等待条件。34.在分时系统中，________是衡量系统性能的一个重要指标，指从用户发出命令到系统开始响应所需的时间。35.在UNIX/Linux系统中，主要的文件类型包括普通文件、目录文件、________文件和字符设备文件等。四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分。）36.什么是临界区？对临界区的管理应遵循哪些基本准则？37.简述分页存储管理和分段存储管理的主要区别。38.什么是设备驱动程序？它在I/O系统中起什么作用？39.什么是文件的外存分配方式？列举三种主要的分配方式并简要说明其思想。40.什么是实时操作系统？它与分时操作系统的主要区别是什么？五、应用题（本大题共3小题，每小题10分，共30分。）41.（进程同步类应用题）有三个并发进程R、M、P，它们共享一个可循环使用的缓冲区B，缓冲区B共有N个单元。进程R负责从输入设备读数据，每读一个数据后把它存入缓冲区B的一个单元中；进程M负责处理缓冲区B中的数据，每次处理一个单元的数据；进程P负责将处理后的数据从缓冲区B中取出并打印。请用P、V操作实现这三个进程的同步与互斥，要求写出完整的过程描述。（提示：需要设置必要的信号量并说明其含义和初值）42.（存储管理计算类应用题）在一个请求分页系统中，假定系统为某进程分配了4个物理块，页的访问顺序（即页号引用串）为：7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1。请分别采用以下页面置换算法，计算访问过程中发生的缺页次数和缺页率。（1）先进先出置换算法（FIFO）。（2）最近最久未使用置换算法（LRU）。（要求：写出详细的置换过程，包括每次访问时内存中页面的情况、是否缺页以及置换情况。）43.（死锁分析综合类应用题）某系统有A、B、C、D四类资源，五个进程P0、P1、P2、P3、P4。当前系统资源分配情况如下表所示：（表1：最大需求矩阵Max）ABCDP00012P11750P22356P30652P40656（表2：已分配矩阵Allocation）ABCDP00012P11000P21354P30632P40014（表3：可用资源向量Available）ABCD1520请回答以下问题：（1）计算每个进程的还需资源矩阵Need（Need=MaxAllocation）。（2）判断当前系统状态是否安全？请给出详细的安全性检查过程。若安全，请给出一个安全序列。（3）如果此时进程P1提出资源请求Request1=(0,4,2,0)，系统能否立即满足该请求？为什么？【参考答案及评分标准】一、单项选择题1.C2.C3.A4.A5.A6.A7.B8.C9.A10.B11.C12.C13.A14.C15.C16.C17.B18.C19.D20.B二、多项选择题21.ABCD22.ABCDE23.CDE24.ABCD25.ABD（注：25题原题中C选项重复，正确选项为A、B、D以及第二个C选项所指的“在抢占式调度中，有更高优先级的进程进入就绪队列”。）三、填空题26.硬件资源（或资源）、软件资源（或应用程序/用户程序）（顺序可调）27.就绪态28.阻塞（或等待）29.置换（或页面置换、对换）30.块31.流式32.最短寻道时间优先（SSTF）33.不剥夺（或不可抢占）34.响应时间35.块设备四、简答题36.临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。（2分）管理临界区应遵循的准则：（1）空闲让进：当无进程处于临界区时，应允许一个请求进入临界区的进程立即进入。（1分）（2）忙则等待：当已有进程进入其临界区时，其他试图进入临界区的进程必须等待。（1分）（3）有限等待：对要求进入临界区的进程，应在有限时间内使之进入，避免“死等”。（1分）（4）让权等待：当进程不能进入临界区时，应立即释放处理机，防止“忙等”。（1分）37.主要区别：（1）页是信息的物理单位，分页是系统管理的需要，对用户透明；段是信息的逻辑单位，分段是为了更好地满足用户（程序员）的需要，通常对用户可见。（2分）（2）页的大小固定且由系统决定；段的长度不固定，取决于用户编写的程序。（1分）（3）分页的地址空间是一维的，程序员只需给出一个记忆符（地址）；分段的地址空间是二维的，程序员在标识一个地址时，既要给出段名，又要给出段内地址。（1分）（4）分页管理难以实现共享和保护；分段管理则易于实现。（1分）（5）通常，分页管理产生的内部碎片较小；分段管理可能产生较大的外部碎片。（1分）38.设备驱动程序：是I/O进程与设备控制器之间的通信程序，是直接控制硬件设备操作的软件模块。（2分）作用：（1）接收来自上层与设备无关的软件提出的抽象I/O请求，并将其转化为具体的要求和命令，发送给设备控制器。（1分）（2）监督设备是否正确执行命令，并对设备发来的中断信号进行及时响应和处理。（1分）（3）对设备进行初始化，检查设备状态，管理硬件缓冲区和进行必要的错误处理。（1分）（4）向上层软件提供统一的、与设备无关的接口，隐藏硬件设备的特性和操作细节。（1分）39.文件的外存分配方式：指为文件分配外存磁盘块的方法。（1分）三种主要方式：（1）连续分配：为每一个文件分配一组相邻接的盘块。文件目录中记录起始块号和文件长度。（1分）（2）链接分配：为文件分配离散的盘块，每个盘块中设有链接指针，指向下一个盘块。文件目录中记录起始块号和结束块号。（1分）（3）索引分配：为每个文件建立一个索引表，索引表中的每个表项指向文件所占用的物理块。文件目录中记录索引表所在的盘块号。（1分）（注：若答出“混合索引分配”等可酌情给分，但需简要说明。）40.实时操作系统：是指使计算机能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的操作系统。（2分）与分时操作系统的主要区别：（1）设计目标不同：分时系统追求的是提供一种通用性很强的交互式计算环境，注重平均响应时间；实时系统追求的是对特定外部事件做出即时、确定的响应，注重截止时间的保证。（1分）（2）交互性不同：分时系统交互性强；实时系统交互性弱，其交互作用仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。（1分）（3）响应时间要求不同：分时系统响应时间通常以人能接受为准（秒级）；实时系统响应时间要求严格，从毫秒到微秒级，由被控对象决定。（1分）（4）可靠性要求不同：实时系统对可靠性的要求远高于分时系统，常采用多级容错措施。（1分）五、应用题41.解答：设置信号量如下：mutex：互斥信号量，用于互斥访问缓冲区，初值为1。（1分）empty：同步信号量，表示缓冲区中空单元的数量，初值为N。（1分）full_r：同步信号量，表示缓冲区中已存入但未处理的数据单元数量，初值为0。（1分）full_m：同步信号量，表示缓冲区中已处理但未取走的数据单元数量，初值为0。（1分）三个进程的描述如下：ProcessR(){while(TRUE){从输入设备读一个数据；P(empty);//申请一个空缓冲区单元P(mutex);//申请进入临界区将数据存入缓冲区B的某单元；V(mutex);//离开临界区V(full_r);//通知M进程有数据待处理}}（2分）ProcessM(){while(TRUE){P(full_r);//等待有数据待处理P(mutex);//申请进入临界区从缓冲区取一个数据单元进行处理；V(mutex);//离开临界区V(full_m);//通知P进程有数据已处理完}}（2分）ProcessP(){while(TRUE){P(full_m);//等待有数据已处理完P(mutex);//申请进入临界区从缓冲区取走处理后的数据并打印；V(mutex);//离开临界区V(empty);//释放一个空缓冲区单元}}（2分）42.解答：分配给进程的物理块数为4。（1）FIFO算法：（过程描述略，以下为关键结果）置换过程表需详细列出每次访问时内存中的页面（共4个位置）及是否缺页。根据给定引用串，FIFO算法产生的缺页次数为10次。（4分）缺页率=缺页次数/访问总次数=10/20=50%。（1分）（2）LRU算法：（过程描述略，以下为关键结果）置换过程表需详细列出每次访问时内存中的页面及是否缺页，并清晰标注最近使用情况。根据给定引用串，LRU算法产生的缺页次数为8次。（4分）缺页率=缺页次数/访问总次数=8/20=40%。（1分）（评分说明：详细置换过程占主要分值，结果正确但过程不完整酌情扣分。）43.解答：（1）计算Need矩阵（Need=MaxAllocation）：（2分）ABCDP00000P10750P21002P30020P40642（2）安全性检查：当前可用资源向量Available=(1,5,2,0)。初始化Work=Available=(1,5,2,0)。Finish=(false,false,false,false,false)。（1分）寻找满足Finish[i]=false且Need[i]≤Work的进程i。发现P0:Need(0,0,0,0)≤Work(1,5,2,0)，假设将资源分配给P0，P0完成后释放资源，则Work=Work+Allocation(P0)=(1,5,2,0)+(0,0,1,2)=(1,5,3,2)。Finish[0]=true。（1分）发现P3:Need(0,0,2,0)≤Work(1,5,3,2)，Work=(1,5,3,2)+(0,6,3,2)=(1,11,6,4)。Finish[3]=true。（1分）发现P4:Need(0,6,4,2)≤Work(1,11,6,4)，Work=(1,11,6,4)+(0,0,1,4)=(1,11,7,8)。Finish[4]=true。（1分）发现P2:Need(1,0,0,2)≤Work(1,11,7,8)，Work=(1,11,7