整理计算机考研真题操作系统部分.docx
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整理计算机考研真题操作系统部分
2014年计算机学科研究生入学统一考试
计算机科学与技术学科联考计算机学科专业基础综合
考试大纲
Ⅰ.考试性质
计算机学科专业基础综合考试是为高等院校和科研院所招收计算机科学与技术学科的硕士研究生而设置的具有选拔性质的联考科目，其目的是科学、公平、有效地测试学生掌握计算机科学与技术学科大学本科阶段专业基础知识、基本理论、基本方法的水平和分析问题、解决问题的能力，评价的标准是高等院校计算机科学与技术学科优秀本科毕业生所能达到的及格或及格以上水平，以利于各高等院校和科研院所择优选拔，确保硕士研究生的招生质量。
Ⅱ.考查目标
计算机学科专业基础综合考试涵盖数据结构、计算机组成原理、操作系统和计算机网络等学科专业基础课程。
要求考生系统地掌握上述专业基础课程的基本概念、基本原理和基本方法，能够综合运用所学的基本原理和基本方法分析、判断和解决有关理论问题和实际问题。
Ⅲ.考试形式和试卷结构
一、试卷满分及考试时间
本试卷满分为150分，考试时间为180分钟
二、答题方式
答题方式为闭卷、笔试
三、试卷内容结构
数据结构45分
计算机组成原理45分
操作系统35分
计算机网络25分
四、试卷题型结构
单项选择题80分（40小题，每小题2分）
综合应用题70分
Ⅳ.考查内容
操作系统
【考查目标】
1.掌握操作系统的基本概念、基本原理和基本功能，理解操作系统的整体运行过程。
2.掌握操作系统进程、内存、文件和I/O管理的策略、算法、机制以及相互关系。
3.能够运用所学的操作系统原理、方法与技术分析问题和解决问题，并能利用C语言描述相关算法。
一、操作系统概述
（一）操作系统的概念、特征、功能和提供的服务
（二）操作系统的发展与分类
（三）操作系统的运行环境
1.内核态与用户态
2.中断、异常
3.系统调用
（四）操作系统体系结构
二、进程管理
（一）进程与线程
1.进程概念
2.进程的状态与转换
3.进程控制
4.进程组织
5.进程通信
共享存储系统，消息传递系统，管道通信。
6.线程概念与多线程模型
（二）处理机调度
1.调度的基本概念
2.调度时机、切换与过程
3.调度的基本准则
4.调度方式
5.典型调度算法
先来先服务调度算法，短作业（短进程、短线程）优先调度算法，时间片轮转调度算法，优先级调度算法，高响应比优先调度算法，多级反馈队列调度算法。
（三）同步与互斥
1.进程同步的基本概念
2.实现临界区互斥的基本方法
软件实现方法，硬件实现方法。
3.信号量
4.管程
5.经典同步问题
生产者-消费者问题，读者-写者问题，哲学家进餐问题。
（四）死锁
1.死锁概念
2.死锁处理策略
3.死锁预防
4.死锁避免
系统安全状态，银行家算法。
5.死锁检测和解除
三、内存管理
（一）内存管理基础
1.内存管理概念
程序装入与链接，逻辑地址与物理地址空间，内存保护。
2.交换与覆盖
3.连续分配管理方式
4.非连续分配管理方式
分页管理方式，分段管理方式，段页式管理方式。
（二）虚拟内存管理
1.虚拟内存基本概念
2.请求分页管理方式
3.页面置换算法
最佳置换算法（OPT），先进先出置换算法（FIFO），最近最少使用置换算法（LRU），时钟置换算法（CLOCK）。
4.页面分配策略
5.工作集
6.抖动
四、文件管理
（一）文件系统基础
1.文件概念
2.文件的逻辑结构
顺序文件，索引文件，索引顺序文件。
3.目录结构
文件控制块和索引节点，单级目录结构和两级目录结构，树形目录结构，图形目录结构。
4.文件共享
5.文件保护
访问类型，访问控制。
（二）文件系统实现
1.文件系统层次结构
2.目录实现
3.文件实现
（三）磁盘组织与管理
1.磁盘的结构
2.磁盘调度算法
3.磁盘的管理
五、输入输出（I/O）管理
（一）I/O管理概述
1.I/O控制方式
2.I/O软件层次结构
（二）I/O核心子系统
1.I/O调度概念
2.高速缓存与缓冲区
3.设备分配与回收
4.假脱机技术（SPOOLing）
Ⅴ.题型示例
一、单项选择题：
第1～40小题，每小题2分，共80分。
下列每题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。
操作系统
1.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
2.中断处理和子程序调用都需要压栈以保护现场，中断处理一定会保存而子程序调用不需要保存其内容的是
A.程序计数器B.程序状态字寄存器
C.通用数据寄存器D.通用地址寄存器
3.有两个并发执行的进程P1和P2，共享初值为1的变量x。
P1对x加1，P2对x减1。
加1和减1操作的指令序列分别如下所示。
两个操作完成后，x的值
A.不可能是-1或3B.只能为0
C.可能为0、1或2D.可能为-1、0、1或2
4.设与某资源关联的信号量初值为3，当前值为1。
若M表示该资源的可用个数，N表示等待该资源的进程数，则M、N分别是
A.0、1B.1、0C.1、2D.2、0
5.在支持多线程的系统中，进程P创建的若干个线程不能共享的是
A.进程P的代码段B.进程P中打开的文件
C.进程P的全局变量D.进程P中某线程的栈指针
6.下列选项中，满足短任务优先且不会发生饥饿现象的调度算法是（）
A.先来先服务B.高响应比优先
C.时间片轮转D.非抢占式短任务优先
7.若某单处理器多进程系统中有多个就绪态进程，则下列关于处理机调度的叙述中，错误的是
A.在进程结束时能进行处理机调度
B.创建新进程后能进行处理机调度
C.在进程处于临界区时不能进行处理机调度
D.在系统调用完成并返回用户态时能进行处理机调度
8.在虚拟内存管理中，地址变换机构将逻辑地址变换为物理地址，形成该逻辑地址的阶段是
A.编辑B.编译C.链接D.装载
9.某计算机采用二级页表的分页存储管理方式，按字节编址，页大小为210字节，页表项大小为2字节，逻辑地址结构为：
页目录号
页号
页内偏移量
逻辑地址空间大小为216页，则表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含表项的个数至少是
A.64B.128C.256D.512
10.在缺页处理过程中，操作系统执行的操作可能是
Ⅰ.修改页表Ⅱ.磁盘I/OⅢ.分配页框
A.仅Ⅰ、ⅡB.仅Ⅱ
C.仅ⅢD.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
11.当系统发生抖动（thrashing）时，可以采取的有效措施是
Ⅰ.撤销部分进程Ⅱ.增加磁盘交换区的容量
Ⅲ.提高用户进程的优先级
A.仅ⅠB.仅ⅡC.仅ⅢD.仅Ⅰ、Ⅱ
二、综合应用题：
第41～47小题，共70分。
1．假设计算机系统采用CSCAN（循环扫描）磁盘调度策略，使用2KB的内存空间记录16,384个磁盘块的空闲状态。
（1）请说明在上述条件下如何进行磁盘块空闲状态的管理。
（2）设某单面磁盘旋转速度为每分钟6,000转，每个磁道有100个扇区，相邻磁道间的平均移动时间为1ms。
若在某时刻，磁头位于100号磁道处，并沿着磁道号增大的方向移动（如下图所示），磁道号请求队列为50、90、30、120，对请求队列中的每个磁道需要读取1个随机分布的扇区，则读完这4个扇区总共需要多少时间？
要求给出计算过程。
（3）如果将磁盘替换为随机访问的Flash半导体存储器（如U盘，SSD等），是否有比CSCAN更高效的磁盘调度策略？
若有，给出磁盘调度策略的名称并说明理由；若无，说明理由。
2．请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下表所示：
页号
页框（PageFrame）号
有效位（存在位）
磁盘地址
0
101H
1
33AH
1
－
0
326H
2
254H
1
776H
3
－
0
120H
页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ns，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，换入一个页面的平均时间为108ns（已含更新TLB和页表的时间）。
进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略（假设TLB初始为空，地址转换时先访问TLB，再访问页表；有效位为0表示页面不在内存）。
（1）依次访问上述三个虚地址：
2362H、1565H、25A5H，各需多少访问时间？
给出计算过程。
（2）基于上述访问序列，计算1565H的物理地址，并说明理由。
附录
2012年全国硕士研究生入学统一考试
计算机科学与技术学科联考
计算机学科专业基础综合试题
（操作系统部分）
一、单项选择题：
1～40小题，每小题2分，共80分。
下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。
23.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
24.中断处理和子程序调用都需要压栈以保护现场，中断处理一定会保存而子程序调用不需要保存的是
A.程序计数器B.程序状态字寄存器
C.通用数据寄存器D.通用地址寄存器
25.下列关于虚拟存储器的叙述中，正确的是
A.虚拟存储器只能基于连续分配技术
B.虚拟存储器只能基于非连续分配技术
C.虚拟存储器只受外存容量的限制
D.虚拟存储器只受内存容量的限制
26.操作系统的I/O子系统通常由四个层次组成，每一层明确定义了与邻近层次的接口，其合理的层次组织排列顺序是
A.用户级I/O软件、设备无关软件、设备驱动程序、中断处理程序
B.用户级I/O软件、设备无关软件、中断处理程序、设备驱动程序
C.用户级I/O软件、设备驱动程序、设备无关软件、中断处理程序
D.用户级I/O软件、中断处理程序、设备无关软件、设备驱动程序
27.假设5个进程P0、P1、P2、P3、P4的共享3类资源R1、R2、R3，这些资源总数分别为18、6、22。
T0时刻的资源分配情况如下表所示，此时存在的一个安全序列是
进程
已分配资源
资源最大需求
R1
R2
R3
R1
R2
R3
P0
3
2
3
5
5
10
P1
4
0
3
5
3
6
P2
4
0
5
4
0
11
P3
2
0
4
4
2
5
P4
3
2
4
4
2
4
A.P0，P2，P4，P1，P3B.P1，P0，P3，P4，P2
C.P2，P1，P0，P3，P4D.P3，P4，P2，P1，P0
28.若一个用户过程通过read系统调用读取一个磁盘文件中的数据，则下列关于此过程的叙述中，正确的是
Ⅰ.若该文件的数据不在内存，则该进程进入睡眠等待状态
Ⅱ.请求read系统调用会导致CPU从用户态切换到核心态
Ⅲ.read系统调用的参数应包含文件的名称
A.仅Ⅰ、ⅡB.仅Ⅰ、ⅢC.仅Ⅱ、ⅢD.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
29.一个多道批处理系统中仅有P1和P2两个作业，P2比P1晚5ms到达。
它们的计算和I/O操作顺序如下：
P1：
计算60ms，I/O80ms，计算20ms
P2：
计算120ms，I/O40ms，计算40ms
若不考虑调度和切换时间，则完成两个作业需要的时间最少是
A.240msB.260msC.340msD.360ms
30.若某单处理器多进程系统中有多个就绪态进程，则下列关于处理机调度的叙述中错误的是
A.在进程结束时能进行处理机调度
B.创建新进程后能进行处理机调度
C.在进程处于临界区时不能进行处理机调度
D.在系统调用完成并返回用户态时能进行处理机调度
31.下列关于进程和线程的叙述中，正确的是
A.不管系统是否支持线程，进程都是资源分配的基本单位
B.线程是资源分配的基本单位，进程是调度的基本单位
C.系统级线程和用户级线程的切换都需要内核的支持
D.同一进程中的各个线程拥有各自不同的地址空间
（1）建设项目概况。
32.下列选项中，不能改善磁盘设备I/O性能的是
（3）专项规划环境影响报告书的内容。
除包括上述内容外，还应当包括环境影响评价结论。
主要包括规划草案的环境合理性和可行性，预防或者减轻不良环境影响的对策和措施的合理性与有效性，以及规划草案的调整建议。
A.重排I/O请求次序B.在一个磁盘上设置多个分区
另外，故障树分析（FTA）和日本劳动省六阶段安全评价方法可用于定性、定量评价。
C.预读和滞后写D.优化文件物理的分布
二、综合应用题：
第41～47小题，共70分。
45．（7分）某请求分页系统的页面置换策略如下：
系统从0时刻开始扫描，每隔5个时间单位扫描一轮驻留集（扫描时间忽略不计），本轮没有被访问过的页框将被系统回收，并放入到空闲页框链尾，其中内容在下一次被分配之前不被清空。
当发生缺页时，如果该页曾被使用过且还在空闲页框链表中，则重新放回进程的驻留集中；否则，从空闲页框链表头部取出一个页框。
（3）环境影响技术评估。
假设不考虑其它进程的影响和系统开销，初始时进程驻留集为空。
目前系统空闲页框链表中页框号依次为：
32、15、21、41。
进程P依次访问的<虚拟页号，访问时刻>是：
<1，1>、<3，2>、<0，4>、<0，6>、<1，11>、<0，13>、<2，14>。
请回答下列问题。
（1）访问<0，4>时，对应的页框号是什么？
综合性规划
（1）土地利用的有关规划；
（2）访问<1，11>时，对应的页框号是什么？
说明理由。
（3）访问<2，14>时，对应的页框号是什么？
说明理由。
（4）该策略是否适合于时间局部性好的程序？
说明理由。
46．（8分）某文件系统空间的最大容量为4TB（1T=240），以磁盘块为基本分配单位，磁盘块大小为1KB。
文件控制块（FCB）包含一个512B的索引表区。
请回答下列问题。
（二）规划环境影响评价的技术依据和基本内容
（1）假设索引表区仅采用直接索引结构，索引表区存放文件占用的磁盘块号。
索引表项中块号最少占多少字节？
可支持的单个文件最大长度是多少字节？
（1）资质等级。
评价机构的环评资质分为甲、乙两个等级。
环评证书在全国范围内使用，有效期为4年。
（2）假设索引表区采用如下结构：
第0～7字节采用<起始块号，块数>格式表示文件创建时预分配的连续存储空间，其中起始块号占6B，块数占2B；剩余504字节采用直接索引结构，一个索引项占6B，则可支持的单个文件最大长度是多少字节？
为了使单个文件的长度达到最大，请指出起始块号和块数分别所占字节数的合理值并说明理由。
2013年全国硕士研究生入学统一考试
计算机科学与技术学科联考
计算机学科专业基础综合试题
（5）建设项目对环境影响的经济损益分析。
（操作系统部分）
在可行性研究时应进行安全预评价的建设项目有：
一、单项选择题：
1～40小题，每小题2分，共80分。
下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。
3.完整性原则；23.用户在删除某文件的过程中，操作系统不可能执行的操作是
A.删除此文件所在的目录B.删除与此文件关联的目录项
C.删除与此文件对应的文件控制块D.释放与此文件关联的缓冲区
24.为支持CD-ROM中视频文件的快速随机播放，播放性能最好的文件数据块组织方式是
A.连续结构B.链式结构
C.直接索引结构D.多级索引结构
25.用户程序发出磁盘I/O请求后，系统的处理流程是：
用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序。
其中，计算数据所在磁盘的柱面号、磁头号、扇区号的程序是
A.用户程序B.系统调用处理程序
C.设备驱动程序D.中断处理程序
26.若某文件系统索引节点（inode）中有直接地址项和间接地址项，则下列选项中，与单个文件长度无关的因素是
A.索引节点总数B.间接地址索引的级数
C.地址项的个数D.文件块大小
27.设系统缓冲区和用户工作区均采用单缓冲，从外设读入1个数据块到系统缓冲区的时间为100，从系统缓冲区读入1个数据块到用户工作区的时间为5，对用户工作区的1个数据块进行分析的时间为90。
进程从外设读入并分析2个数据块的最短时间是
A.200B.295C.300D.390
28.下列选项中，会导致用户进程从用户态切换到核心态的操作是
Ⅰ.整数除以零Ⅱ.sin（）函数调用Ⅲ.read系统调用
A.仅Ⅰ、ⅡB.仅Ⅰ、ⅢC.仅Ⅱ、ⅢD.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
29.计算机开机后，操作系统最终被加载到
A.BIOSB.ROMC.EPROMD.RAM
30.若用户进程访问内存时产生缺页，则下列选项中，操作系统可能执行的操作是
Ⅰ处理越界错Ⅱ置换页Ⅲ访问内存
A.仅Ⅰ、ⅡB.仅Ⅱ、ⅢC.仅Ⅰ、ⅢD.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
31.某系统正在执行三个进程P1、P2和P3，各进程的计算（CPU）时间和I/O时间比例如下表所示。
为提高系统资源利用率，合理的进程优先级设置应为
A.P1＞P2＞P3B.P3＞P2＞P1C.P2＞P1＝P3D.P1＞P2＝P3
32.下列关于银行家算法的叙述中，正确的是
A.银行家算法可以预防死锁
B.当系统处于安全状态时，系统中一定无死锁进程
C.当系统处于不安全状态时，系统中一定会出现死锁进程
D.银行家算法破坏了死锁必要条件中的“请求和保持”条件
二、综合应用题：
第41～47小题，共70分。
45．（7分）某博物馆最多可容纳500人同时参观，有一个出入口，该出入口一次仅允许一个人通过。
参观者的活动描述如下：
Cobegin
参观者进程i；
{…
进门；
…
参观；
…
出门；
…
}
Coend
请添加必要的信号量和P、V（或wait（）、signal（））操作，以实现上述叙述中的互斥与同步。
要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。
46．（8分）某计算机主存按字节编址，逻辑地址和物理地址都是32位，页表项大小为4字节。
请回答下列问题。
（1）若使用一级页表的分页存储管理方式，逻辑地址结构为：
页号（20位）
页内偏移量（12位）
则页的大小是多少字节？
页表最大占用多少字节？
（2）若使用二级页表的分页存储管理方式，逻辑地址结构为：
页目录号（10位）
页表索引（10位）
页内偏移量（12位）
设逻辑地址为LA,请分别给出其对应的页目录号和页表索引的表达式。
（3）采用
（1）中的分页存储管理方式，一个代码段起始逻辑地址为00008000H,其长度为8KB，被装载到从物理地址00900000H开始的连续主存空间中。
页表从主存00200000H开始的物理地址处连续存放，如下图所示（地址大小自下向上递增）。
请计算出该代码段对应的两个页表项的物理地址，这两个页表项中的页框号以及代码页面2的起始物理地址。
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