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2025年暨南大学计算机科学与技术专业《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、名词解释（每小题3分，共15分）

1.进程上下文

2.虚拟内存

3.信号量机制

4.死锁

5.文件系统

二、简答题（每小题5分，共25分）

1.简述操作系统在计算机系统中的地位和作用。

2.什么是进程？进程有哪些基本状态？简述进程状态之间的转换。

3.比较分页存储管理和分段存储管理的主要区别。

4.什么是同步？什么是互斥？请举例说明两者的区别。

5.简述磁盘调度算法FCFS和SSTF的基本思想及其可能存在的问题。

三、计算题（每小题10分，共20分）

1.假设系统中有5个进程，它们的到达时间和执行时间如下表所示（单位：时间片）：

|进程编号|到达时间|执行时间|

|:|:|:|

|P1|0|3|

|P2|1|6|

|P3|2|4|

|P4|3|5|

|P5|4|2|

请分别计算采用先来先服务（FCFS）调度算法和最短作业优先（SJF）调度算法（非抢占式）时，每个进程的等待时间、周转时间和带权周转时间，并比较两种算法的平均带权周转时间。

2.设有一个采用LRU页面置换算法的内存系统，内存容量为3页，初始时内存为空。当以下页面序列到达时：1,2,3,4,1,2,5,1,2,3，请画出内存页面变化情况，并计算缺页次数。

四、综合分析题（每小题10分，共20分）

1.系统中有多个进程需要共享一个临界资源。为了保证临界资源的正确使用，请设计一个基于信号量P、V操作的同步机制，要求描述清楚信号量的初值、P操作和V操作的执行位置。

2.设文件F有7个盘块，目录D下有两个文件F1和F2，F1有3个盘块，F2有4个盘块。请画出该目录的文件目录结构（类似于树形结构），并说明如何根据文件名查找文件F1和F2的数据盘块。

五、论述题（15分）

试述引入虚拟内存技术的主要目的及其对系统性能带来的影响。

试卷答案

一、名词解释

1.进程上下文：指保存进程当前状态的数据结构，主要包括程序计数器（PC）、寄存器值、堆栈指针、程序和数据地址空间等。当进程从运行状态转换到就绪或阻塞状态时，操作系统会保存其上下文；当进程从就绪或阻塞状态转换到运行状态时，操作系统会恢复其上下文。

2.虚拟内存：一种让操作系统为每个进程提供独立的、逻辑上连续的地址空间的技术，使得进程可以使用比实际物理内存更大的地址空间。它通过硬件（MMU）和软件（操作系统）的结合，将逻辑地址空间映射到物理地址空间，并利用磁盘空间来扩展内存容量。

3.信号量机制：由Dijkstra提出的用于实现进程同步和互斥的一种重要方法。它使用一个整数变量（信号量）S和一个伴随的操作P（等待，或称为P操作）、V（信号，或称为V操作）来控制共享资源的访问。信号量S的初值通常设为资源数，P操作用于请求资源，V操作用于释放资源。

4.死锁：在多道程序系统中，一组进程因相互等待对方持有的资源而无法向前推进的状态。每个进程都占用了某种资源，并请求其他进程占有的资源，导致循环等待，系统资源无法被任何进程使用。

5.文件系统：操作系统的一部分，负责管理和组织存储设备（如硬盘）上的文件。它提供文件的创建、删除、读写、共享和保护等操作，并维护文件目录结构，实现文件的按名存取。

二、简答题

1.操作系统在计算机系统中的地位和作用：操作系统是计算机系统中最核心的系统软件，位于硬件和应用软件之间。它负责管理计算机系统的所有硬件资源（如CPU、内存、磁盘、I/O设备等）和软件资源（如程序、数据等），并为用户和应用程序提供一个方便、有效、安全、易于使用的计算环境。其主要作用包括：资源管理（分配和回收资源）、进程管理（创建、调度和终止进程）、内存管理（分配和回收内存空间、实现地址映射）、文件管理（管理文件存储、目录结构和存取操作）、提供用户接口（命令接口、图形接口）以及实现系统安全与保护等。

2.进程与进程状态转换：进程是计算机系统中正在运行的程序的一个实例，是系统资源分配的基本单位。进程主要有三个基本状态：就绪状态（Ready）、运行状态（Running）、阻塞状态（Blocked）。状态转换：进程从就绪状态转换为运行状态，由操作系统