2025年軟件設(shè)計(jì)師考試操作系統(tǒng)及答案一、單項(xiàng)選擇題（共15題，每題2分，共30分）1.某系統(tǒng)中有4個(gè)進(jìn)程P1-P4，都需要同類資源3個(gè)。若系統(tǒng)當(dāng)前剩余資源為2，且已為每個(gè)進(jìn)程分配了1個(gè)資源，則此時(shí)系統(tǒng)（）。A.處于安全狀態(tài)B.可能發(fā)生死鎖C.必然發(fā)生死鎖D.無(wú)法判斷狀態(tài)2.進(jìn)程從運(yùn)行態(tài)轉(zhuǎn)換為阻塞態(tài)的可能原因是（）。A.時(shí)間片用完B.被更高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程搶占C.等待I/O完成D.進(jìn)程執(zhí)行完畢3.某虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)采用頁(yè)式管理，頁(yè)大小為4KB。若進(jìn)程的邏輯地址為0x123456（十六進(jìn)制），則頁(yè)號(hào)為（）。A.0x123B.0x1234C.0x12D.0x4564.下列關(guān)于PV操作的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.PV操作是低級(jí)進(jìn)程通信原語(yǔ)B.P操作對(duì)應(yīng)資源申請(qǐng)，V操作對(duì)應(yīng)資源釋放C.多個(gè)進(jìn)程對(duì)同一信號(hào)量的PV操作需互斥執(zhí)行D.生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題中，empty和full的初始值分別為緩沖區(qū)大小和05.某磁盤(pán)轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分，平均尋道時(shí)間為8ms，每個(gè)磁道有1000個(gè)扇區(qū)，扇區(qū)大小為512B。則讀取一個(gè)扇區(qū)的平均訪問(wèn)時(shí)間約為（）。A.8.5msB.9.3msC.12.7msD.15.2ms6.下列文件物理結(jié)構(gòu)中，支持隨機(jī)訪問(wèn)且有利于文件擴(kuò)展的是（）。A.連續(xù)結(jié)構(gòu)B.鏈接結(jié)構(gòu)C.索引結(jié)構(gòu)D.散列結(jié)構(gòu)7.某系統(tǒng)采用可變分區(qū)存儲(chǔ)管理，當(dāng)前內(nèi)存分配情況如下（單位：KB）：0-100（已分配）、100-200（空閑）、200-350（已分配）、350-500（空閑）。若有一個(gè)進(jìn)程需要120KB內(nèi)存，采用最佳適應(yīng)算法會(huì)選擇（）。A.100-200的空閑區(qū)B.350-500的空閑區(qū)C.無(wú)法分配D.合并相鄰空閑區(qū)后分配8.下列關(guān)于死鎖的說(shuō)法中，正確的是（）。A.死鎖的四個(gè)必要條件同時(shí)滿足時(shí)，系統(tǒng)必然發(fā)生死鎖B.銀行家算法通過(guò)預(yù)分配資源來(lái)避免死鎖C.死鎖檢測(cè)的時(shí)間復(fù)雜度較低，適合頻繁執(zhí)行D.解除死鎖時(shí)，應(yīng)終止所有死鎖進(jìn)程9.某頁(yè)面置換算法在訪問(wèn)序列為1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5時(shí)，若分配3個(gè)頁(yè)框，缺頁(yè)次數(shù)為9次；若分配4個(gè)頁(yè)框，缺頁(yè)次數(shù)為10次。該算法是（）。A.FIFOB.LRUC.OPTD.最近未使用（NRU）10.設(shè)備管理中，SPOOLing技術(shù)的主要目的是（）。A.提高CPU與設(shè)備的并行度B.實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)訪問(wèn)C.減少設(shè)備中斷次數(shù)D.解決獨(dú)占設(shè)備的虛擬共享11.段頁(yè)式存儲(chǔ)管理中，地址轉(zhuǎn)換的步驟是（）。A.段號(hào)→頁(yè)號(hào)→物理塊號(hào)→物理地址B.段號(hào)→段內(nèi)偏移→頁(yè)號(hào)→物理地址C.頁(yè)號(hào)→頁(yè)內(nèi)偏移→段號(hào)→物理地址D.段號(hào)→段表項(xiàng)→頁(yè)號(hào)→頁(yè)表項(xiàng)→物理地址12.某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點(diǎn)（i-node）管理文件，每個(gè)i-node包含10個(gè)直接地址項(xiàng)、1個(gè)一次間接地址項(xiàng)、1個(gè)二次間接地址項(xiàng)。若盤(pán)塊大小為4KB，盤(pán)塊號(hào)占4B，則該文件最大大小為（）。A.40KB+4MB+4GBB.40KB+1024KB+1024MBC.40KB+1MB+1GBD.40KB+4MB+4GB13.中斷處理過(guò)程中，CPU響應(yīng)中斷的必要條件是（）。A.中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求B.CPU處于用戶態(tài)C.中斷屏蔽位被清除D.有更高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求14.下列關(guān)于進(jìn)程和線程的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.進(jìn)程是資源分配的基本單位，線程是調(diào)度的基本單位B.同一進(jìn)程中的線程共享進(jìn)程的地址空間C.線程的創(chuàng)建開(kāi)銷大于進(jìn)程的創(chuàng)建開(kāi)銷D.線程可以并發(fā)執(zhí)行，提高系統(tǒng)吞吐量15.某系統(tǒng)中有3類資源（A、B、C），數(shù)量分別為10、5、7。當(dāng)前分配情況如下：進(jìn)程|已分配（A,B,C）|最大需求（A,B,C）P1|(2,1,2)|(5,2,3)P2|(3,0,1)|(3,2,2)P3|(2,1,1)|(4,2,2)則系統(tǒng)剩余資源為（）。A.(3,3,3)B.(2,2,3)C.(1,1,2)D.(4,4,4)二、綜合分析題（共4題，共70分）16.進(jìn)程調(diào)度與死鎖分析（18分）某系統(tǒng)中有5個(gè)進(jìn)程P1-P5，到達(dá)時(shí)間和執(zhí)行時(shí)間如下表所示：進(jìn)程|到達(dá)時(shí)間（ms）|執(zhí)行時(shí)間（ms）P1|0|8P2|1|4P3|2|9P4|3|5P5|4|2（1）分別計(jì)算FCFS（先來(lái)先服務(wù)）和SJF（短作業(yè)優(yōu)先，非搶占）調(diào)度算法下的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間（周轉(zhuǎn)時(shí)間=完成時(shí)間-到達(dá)時(shí)間）。（10分）（2）若系統(tǒng)采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度（優(yōu)先級(jí)數(shù)值越小優(yōu)先級(jí)越高），P1-P5的優(yōu)先級(jí)分別為5、3、4、2、1，且為搶占式調(diào)度。計(jì)算P5的完成時(shí)間及所有進(jìn)程的平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間（帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間=周轉(zhuǎn)時(shí)間/執(zhí)行時(shí)間）。（8分）17.虛擬內(nèi)存與頁(yè)面置換（20分）某虛擬內(nèi)存系統(tǒng)采用頁(yè)式管理，頁(yè)框數(shù)為4，頁(yè)面訪問(wèn)序列為：7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1。（1）分別用FIFO（先進(jìn)先出）和LRU（最近最久未使用）算法計(jì)算缺頁(yè)次數(shù)和缺頁(yè)率（假設(shè)初始頁(yè)框?yàn)榭眨?。?2分）（2）若頁(yè)框數(shù)增加到5，F(xiàn)IFO算法是否會(huì)出現(xiàn)Belady異常？請(qǐng)結(jié)合計(jì)算說(shuō)明。（8分）18.文件系統(tǒng)與磁盤(pán)管理（20分）某文件系統(tǒng)采用樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)，根目錄為“/”，目錄結(jié)構(gòu)如下：/├─home│├─user1││├─doc（目錄）││└─temp.txt（文件）│└─user2│└─project（目錄）└─etc└─config.conf（文件）（1）若當(dāng)前工作目錄為“/home/user1/doc”，寫(xiě)出“user2/project”的絕對(duì)路徑和相對(duì)路徑。（5分）（2）該文件系統(tǒng)采用位示圖管理磁盤(pán)空間，磁盤(pán)塊大小為4KB，磁盤(pán)總?cè)萘繛?TB。位示圖中每個(gè)字占32位，計(jì)算位示圖需要的存儲(chǔ)空間大?。▎挝唬篗B）。（7分）（3）若某文件的邏輯塊號(hào)為1000，位示圖中第20個(gè)字的第15位（從0開(kāi)始計(jì)數(shù)）表示的磁盤(pán)塊已被占用，計(jì)算該邏輯塊對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)（假設(shè)采用隱式鏈接分配）。（8分）19.設(shè)備管理與I/O控制（12分）某系統(tǒng)有一個(gè)磁盤(pán)和一個(gè)打印機(jī)，均為獨(dú)占設(shè)備。當(dāng)前進(jìn)程狀態(tài)如下：-P1：運(yùn)行中，占用磁盤(pán)，請(qǐng)求打印機(jī)-P2：阻塞態(tài)，等待磁盤(pán)-P3：就緒態(tài)，無(wú)資源占用-P4：阻塞態(tài)，等待打印機(jī)（1）畫(huà)出當(dāng)前系統(tǒng)的資源分配圖，并判斷是否存在死鎖。（6分）（2）若系統(tǒng)采用SPOOLing技術(shù)管理打印機(jī)，說(shuō)明該技術(shù)如何解決打印機(jī)的獨(dú)占問(wèn)題。（6分）答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.B。系統(tǒng)總資源為4×1+2=6個(gè)。每個(gè)進(jìn)程還需2個(gè)資源，若剩余2個(gè)資源無(wú)法滿足任何一個(gè)進(jìn)程的需求（每個(gè)需要2個(gè)），可能進(jìn)入死鎖狀態(tài)（但非必然，因進(jìn)程可能在釋放資源前完成）。2.C。運(yùn)行態(tài)→阻塞態(tài)的原因是進(jìn)程等待某個(gè)事件（如I/O），其他選項(xiàng)中A→就緒態(tài)，B→就緒態(tài)，D→終止態(tài)。3.A。頁(yè)大小4KB=2^12B，邏輯地址0x123456的二進(jìn)制為000100100011010001010110，頁(yè)號(hào)為前20位（32位地址），即0x123（十六進(jìn)制前三位）。4.C。PV操作本身是原子操作，無(wú)需額外互斥；多個(gè)進(jìn)程對(duì)同一信號(hào)量的操作是互斥的，由PV原語(yǔ)保證。5.B。平均訪問(wèn)時(shí)間=平均尋道時(shí)間+平均旋轉(zhuǎn)延遲+數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。轉(zhuǎn)速7200轉(zhuǎn)/分=120轉(zhuǎn)/秒，旋轉(zhuǎn)延遲=0.5/120≈4.17ms；傳輸時(shí)間=1/(1000×120)≈8.33μs（可忽略）?？倳r(shí)間≈8+4.17≈12.17ms（接近選項(xiàng)B的9.3ms可能計(jì)算有誤，正確應(yīng)為約12.7ms，選C）。（注：原計(jì)算中可能誤將旋轉(zhuǎn)延遲算為60/(7200×2)=4.17ms，尋道8ms，總約12.17ms，正確選項(xiàng)應(yīng)為C。）6.C。索引結(jié)構(gòu)通過(guò)索引表記錄物理塊，支持隨機(jī)訪問(wèn)（直接查索引），擴(kuò)展時(shí)只需增加索引項(xiàng)，優(yōu)于連續(xù)（擴(kuò)展困難）和鏈接（隨機(jī)訪問(wèn)慢）。7.A。最佳適應(yīng)選擇最小的足夠空閑區(qū)。100-200（100KB）不足120KB？原分配情況中100-200是100KB，350-500是150KB。120KB需選150KB的350-500區(qū)（最佳適應(yīng)選最小足夠，即150KB），選B。（注：原空閑區(qū)100-200為100KB（200-100=100），350-500為150KB（500-350=150）。120KB需選150KB的區(qū)，選B。）8.B。銀行家算法通過(guò)預(yù)分配檢查安全性來(lái)避免死鎖；死鎖四條件是必要非充分條件；死鎖檢測(cè)開(kāi)銷大，不適合頻繁執(zhí)行；解除死鎖只需終止部分進(jìn)程。9.A。FIFO可能出現(xiàn)Belady異常（頁(yè)框增加缺頁(yè)次數(shù)增加），其他算法不會(huì)。10.D。SPOOLing將獨(dú)占設(shè)備虛擬為共享設(shè)備，如打印機(jī)通過(guò)輸入井和輸出井實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程共享。11.D。段頁(yè)式地址轉(zhuǎn)換：段號(hào)→段表項(xiàng)（得到頁(yè)表基址）→頁(yè)號(hào)→頁(yè)表項(xiàng)（得到物理塊號(hào)）→物理地址（塊號(hào)+頁(yè)內(nèi)偏移）。12.A。直接地址：10×4KB=40KB；一次間接：4KB/4B=1024個(gè)塊號(hào)，1024×4KB=4MB；二次間接：1024×1024×4KB=4GB?？偞笮?40KB+4MB+4GB。13.C。CPU響應(yīng)中斷需滿足：中斷請(qǐng)求存在、中斷未被屏蔽（中斷允許位=1）、CPU處于開(kāi)中斷狀態(tài)。14.C。線程創(chuàng)建開(kāi)銷小于進(jìn)程，因線程共享進(jìn)程資源，無(wú)需分配新地址空間。15.A。總資源A=10，已分配2+3+2=7，剩余3；B=5，已分配1+0+1=2，剩余3；C=7，已分配2+1+1=4，剩余3。剩余資源(3,3,3)。二、綜合分析題16.（1）FCFS調(diào)度：執(zhí)行順序：P1(0-8)→P2(8-12)→P3(12-21)→P4(21-26)→P5(26-28)。周轉(zhuǎn)時(shí)間：P1=8-0=8；P2=12-1=11；P3=21-2=19；P4=26-3=23；P5=28-4=24。平均周轉(zhuǎn)時(shí)間=(8+11+19+23+24)/5=85/5=17ms。SJF（非搶占）調(diào)度：到達(dá)順序：0(P1)→1(P2)→2(P3)→3(P4)→4(P5)。P1執(zhí)行到8ms時(shí)，就緒隊(duì)列有P2(剩余4)、P3(9)、P4(5)、P5(2)。選最短的P5（2ms），執(zhí)行8-10ms。P5完成后，就緒隊(duì)列有P2(4)、P4(5)、P3(9)。選P2（4ms），執(zhí)行10-14ms。P2完成后，選P4（5ms），執(zhí)行14-19ms。P4完成后，選P3（9ms），執(zhí)行19-28ms。最終順序：P1(0-8)→P5(8-10)→P2(10-14)→P4(14-19)→P3(19-28)。周轉(zhuǎn)時(shí)間：P1=8；P2=14-1=13；P3=28-2=26；P4=19-3=16；P5=10-4=6。平均周轉(zhuǎn)時(shí)間=(8+13+26+16+6)/5=69/5=13.8ms。（2）搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度（優(yōu)先級(jí)越小越高）：優(yōu)先級(jí)順序：P5(1)>P4(2)>P2(3)>P3(4)>P1(5)。時(shí)間線：0ms：P1運(yùn)行（優(yōu)先級(jí)5），1ms時(shí)P2到達(dá)（優(yōu)先級(jí)3），搶占P1，P1就緒。1-2ms：P2運(yùn)行（剩余3ms）。2ms時(shí)P3到達(dá)（優(yōu)先級(jí)4），P2優(yōu)先級(jí)更高，繼續(xù)運(yùn)行。3ms時(shí)P4到達(dá)（優(yōu)先級(jí)2），搶占P2，P2就緒（剩余2ms）。3-4ms：P4運(yùn)行（剩余4ms）。4ms時(shí)P5到達(dá)（優(yōu)先級(jí)1），搶占P4，P4就緒（剩余3ms）。4-6ms：P5運(yùn)行（2ms），6ms完成。6ms時(shí)，就緒隊(duì)列：P4(優(yōu)先級(jí)2)、P2(3)、P3(4)、P1(5)。選P4運(yùn)行。6-9ms：P4運(yùn)行（剩余3ms），9ms完成。9ms時(shí)，就緒隊(duì)列：P2(3)、P3(4)、P1(5)。選P2運(yùn)行（剩余2ms）。9-11ms：P2運(yùn)行，11ms完成。11ms時(shí)，就緒隊(duì)列：P3(4)、P1(5)。選P3運(yùn)行（剩余9ms）。11-20ms：P3運(yùn)行，20ms完成。20ms時(shí)，就緒隊(duì)列：P1(5)。P1運(yùn)行（剩余8ms，原執(zhí)行時(shí)間8ms，已運(yùn)行1ms（0-1ms），剩余7ms）。20-27ms：P1運(yùn)行，27ms完成。P5完成時(shí)間=6ms。各進(jìn)程周轉(zhuǎn)時(shí)間：P1：27-0=27，帶權(quán)=27/8=3.375；P2：11-1=10，帶權(quán)=10/4=2.5；P3：20-2=18，帶權(quán)=18/9=2；P4：9-3=6，帶權(quán)=6/5=1.2；P5：6-4=2，帶權(quán)=2/2=1。平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間=(3.375+2.5+2+1.2+1)/5=10.075/5=2.015。17.（1）FIFO算法（頁(yè)框4）：訪問(wèn)序列：7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1。頁(yè)框變化（初始空）：7（缺）→0（缺）→1（缺）→2（缺）→0（命中）→3（缺，替換7）→0（命中）→4（缺，替換0）→2（命中）→3（命中）→0（缺，替換1）→3（命中）→2（命中）→1（缺，替換2）→2（命中）→0（缺，替換3）→1（命中）→7（缺，替換4）→0（命中）→1（命中）。缺頁(yè)次數(shù)：12次（標(biāo)記“缺”的步驟），缺頁(yè)率=12/20=60%。LRU算法（頁(yè)框4）：頁(yè)框按最近使用排序：7（缺）→0（缺）→1（缺）→2（缺）→0（最近使用，移到隊(duì)首）→3（缺，替換最久未使用的7）→0（移到隊(duì)首）→4（缺，替換最久未使用的1）→2（移到隊(duì)首）→3（移到隊(duì)首）→0（移到隊(duì)首）→3（移到隊(duì)首）→2（移到隊(duì)首）→1（缺，替換最久未使用的4）→2（移到隊(duì)首）→0（移到隊(duì)首）→1（移到隊(duì)首）→7（缺，替換最久未使用的3）→0（移到隊(duì)首）→1（移到隊(duì)首）。缺頁(yè)次數(shù)：10次，缺頁(yè)率=10/20=50%。（2）頁(yè)框數(shù)=5時(shí)，F(xiàn)IFO算法：訪問(wèn)序列前5個(gè)頁(yè)框：7,0,1,2,3（缺頁(yè)5次）。后續(xù)訪問(wèn)0（命中）、4（缺，替換7）、2（命中）、3（命中）、0（命中）、3（命中）、2（命中）、1（缺，替換0）、2（命中）、0（缺，替換1）、1（命中）、7（缺，替換2）、0（命中）、1（命中）。缺頁(yè)次數(shù)=5（前5次）+1（4）+1（1）+1（0）+1（7）=9次。原頁(yè)框4時(shí)缺頁(yè)12次，頁(yè)框增加后缺頁(yè)減少，未出現(xiàn)Belady異常（Belady異常要求頁(yè)框增加缺頁(yè)次數(shù)增加）。18.（1）絕對(duì)路徑：/home/user2/project；相對(duì)路徑：../../user2/project（從/home/user1/doc向上兩級(jí)到/home，再進(jìn)入user2/project）。（2）磁盤(pán)總塊數(shù)=2TB/