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2025年南京理工大学数据科学与大数据技术专业《操作系统》科目期末试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填入括号内）

1.在操作系统中，进程可以被定义为（）。

A.一个正在运行的程序

B.一个存储在磁盘上的文件

C.一个抽象的数据结构

D.操作系统内核的一部分

2.以下关于进程状态转换的描述，错误的是（）。

A.就绪态的进程可以获得CPU

B.运行态的进程可能转换为等待态

C.等待态的进程可以直接转换为运行态

D.进程执行完毕后转换为终止态

3.信号量机制中，P操作和V操作（）。

A.必须成对出现

B.只能在进程创建时使用

C.是操作系统内核调用来实现

D.会使信号量的值变为负数

4.下列哪种内存管理方式会产生内部碎片？（）

A.固定分区分配

B.动态分区首次适应分配

C.分页存储管理

D.分段存储管理

5.虚拟内存的主要目的是（）。

A.实现内存共享

B.提高内存利用率

C.实现设备独立性

D.加快CPU速度

6.页面置换算法中，总是选择最近最少使用（LRU）页进行置换的算法是（）。

A.FIFO

B.LRU

C.Clock

D.最久未使用（LFU）

7.在文件系统中，文件控制块（FCB）通常包含（）。

A.文件内容

B.文件物理结构信息

C.文件逻辑结构信息

D.文件的元数据（如文件名、大小、类型、权限等）

8.下列哪种I/O控制方式是CPU与设备控制器之间通过中断进行通信的？（）

A.程序查询方式

B.中断驱动方式

C.直接存储器访问（DMA）方式

D.缓冲方式

9.在多道程序环境中，操作系统通过（）来实现对CPU和内存等资源的有效管理。

A.进程调度

B.内存分配

C.设备分配

D.文件管理

10.死锁产生的四个必要条件是（）。

A.互斥、占有并等待、非抢占、循环等待

B.互斥、占有并等待、抢占、循环等待

C.互斥、请求并占用、非抢占、循环等待

D.互斥、请求并占用、抢占、循环等待

二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填入横线上）

1.进程的基本状态包括________、________和________。

2.用于实现进程同步的信号量S的初值通常设置为________。

3.在分页存储管理中，实现地址变换需要使用________和________。

4.文件系统中，目录结构用于实现________功能。

5.I/O系统中，设备控制器通常由________、I/O接口电路和设备控制器本身三部分组成。

6.页面置换算法中，FIFO算法简单，但可能出现Belady现象，即增加内存页面数反而导致缺页率________。

7.虚拟内存允许进程使用比实际物理内存________的地址空间。

8.在操作系统中，进程调度算法的目标主要是提高________和________。

9.文件系统实现中，FAT是指________。

10.若一个进程正在执行系统调用，则该进程当前处于________状态。

三、简答题（每小题5分，共20分）

1.简述进程与线程的区别。

2.什么是死锁？请简述死锁产生的四个必要条件。

3.简述分页存储管理和分段存储管理的区别。

4.解释什么是设备独立性，操作系统如何实现设备独立性？

四、分析计算题（每小题10分，共20分）

1.假设有三个进程P1、P2、P3需要使用同一台打印机。为了防止进程互斥使用打印机，需要使用信号量S，其初值为1。请用伪代码描述进程P1和P2请求使用打印机以及使用完毕释放打印机的操作（P操作和V操作）。

2.假设系统只有一个内存块，大小为100KB。当前内存中已有一个大小为80KB的进程A和一个大小为40KB的进程B。请分别计算以下内存分配策略下的内部碎片大小：

a.首次适应分配（FirstFit）

b.最佳适应分配（BestFit）

五、综合应用题（10分）

假设一个大数据处理任务需要执行大量I/O操作以读取存储在磁盘上的大规模数据文件。请从操作系统的角度分析，该任务在执行过程中可能遇到的