操作系统基础 - 软考真题题目与答案
本单元共 5 道题，每题给答案，部分带解析。
1. 单选题
前趋图是一个有向无环图，记为 DAG，用于描述进程之间执行的先后关系。假设系统中进程 P={P1，P2, P3, P4, P5, P6, P7}，且进程的前趋图如下：
那么，该前驱图可记为(1)。
A. →={(P1,P2),(P1,P3),(P2,P4),(P3,P4),(P4,P5),(P4,P6),(P5,P7),(P6,P7)}
B. →={(P1,P2),(P1,P3),(P2,P4),(P3,P4),(P4,P5),(P4,P6),(P5,P7),(P6,P7)}
C. →={(P1,P2),(P1,P3),(P2,P4),(P3,P4),(P4,P5),(P4,P6),(P5,P7),(P6,P7)}
D. →={(P1,P2),(P1,P3),(P2,P4),(P3,P4),(P4,P5),(P4,P6),(P5,P7),(P6,P7)}
答案：B
解析
**正确答案：B。**
该边集表示直接前趋关系：P1→P2、P1→P3，P2、P3→P4，P4→P5、P4→P6，P5、P6→P7，与有向无环的前趋图一致。
A、C、D：题面中展示的选项文本与 B 相同，属于选项重复或排版异常；按标准答案应选 B。若正常考试，只有与图中边一一对应且不多不漏的选项才正确。
**考点延伸**：前趋图是 DAG，边 \((P_i,P_j)\) 表示 \(P_i\) 必须先于 \(P_j\) 执行；可用拓扑排序判断是否存在环。入度为 0 的进程可最先执行，出度为 0 的进程最后结束。
2. 单选题
在支持多线程的操作系统中，假设进程 P 创建了线程 T1、T2 和 T3，那么下列说法正确的是(2)。
A. 该进程中已打开的文件是不能被 T1、T2 和 T3 共享的
B. 该进程中 T1 的栈指针是不能被 T2 共享的，但可被 T3 共享
C. 该进程中 T1 的栈指针是不能被 T2 和 T3 共享的
D. 该进程中某线程的栈指针是可以被 T1、T2 和 T3 共享的
答案：C
解析
**答案：C**
线程是进程内的执行单元，拥有独立的执行上下文：程序计数器、寄存器组、栈和栈指针等。因此，T1 的栈指针只属于 T1，不能被 T2、T3 共享，C 正确。
- **A 错**：已打开文件属于进程资源，T1、T2、T3 共享同一文件描述符表。
- **B 错**：栈指针是线程私有上下文，不能被 T2 共享，也不能被 T3 共享。
- **C 对**：每个线程有独立栈，栈指针随线程切换保存和恢复。
- **D 错**：不存在让所有线程共享某线程栈指针的常规机制。
**延伸**：线程共享代码段、数据段、堆、文件等；线程私有栈、寄存器、PC、线程局部存储。面试常考“线程共享/私有资源”的区分。
3. 单选题
假设某计算机的字长为 32 位，该计算机文件管理系统磁盘空间管理采用位示图(bitmap)记录磁盘的使用情况。若磁盘的容量为 300GB，物理块的大小为 4MB，那么位示图的大小为(3)个字。
A. 2400
B. 3200
C. 6400
D. 9600
答案：A
解析
**正确答案：A 2400**
位示图中每个物理块占 1 位。
物理块数 = 300GB / 4MB = (300×1024)MB / 4MB = 76800。
总位数为 76800 位，字长为 32 位，所以位示图大小 = 76800 / 32 = 2400 个字。因此选 A。
- **B 3200**：单位换算或字长除法错误，无法由 76800 位正确得到。
- **C 6400**：相当于错误地按更小字长计算，不符合 32 位字长。
- **D 9600**：相当于按 8 位一字计算，即 76800/8，忽略了字长为 32 位。
**考点延伸**：位示图大小 = 磁盘物理块数 / 字长；计算时需统一单位，并注意 1GB=1024MB。位示图管理磁盘空间节省存储，但磁盘容量增大时位示图也会线性增大。
4. 单选题
实时操作系统主要用于有实时要求的过程控制等领域。因此，在实时操作系统中，对于来自外部的事件必须在(4)。
A. 一个时间片内进行处理
B. 一个周转时间内进行处理
C. 一个机器周期内进行处理
D. 被控对象允许的时间范围内进行处理
答案：D
解析
**正确答案：D**
实时操作系统的核心是**满足时限要求**：来自外部的事件必须在被控对象允许的时间范围内得到处理，否则可能造成控制失效甚至事故。实时并不等于“越快越好”，而是**响应时间有确定上界**，能保证截止时间。
- **A 一个时间片内**：时间片是分时调度概念，不反映实时任务的截止期限。
- **B 一个周转时间内**：周转时间多用于批处理系统，强调作业完成，不是实时性指标。
- **C 一个机器周期内**：机器周期是硬件级极短时间，实际控制事件通常不可能也不要求在此内完成。
- **D 被控对象允许的时间范围内**：准确描述实时系统应按外部过程的时限处理事件，正确。
**延伸**：面试常考硬实时与软实时、可抢占内核、中断响应、优先级调度与截止时间。实时系统追求的是**确定性**，而非单纯高吞吐或短平均响应。
5. 简答题
请简述前趋图（Precedence Graph）的定义及其在操作系统中的作用。
答案：前趋图是一个有向无环图（DAG），用于描述进程之间执行的先后顺序。图中的每个结点表示一个进程或程序段，有向边表示两个结点之间的前趋关系，即一个结点必须在另一个结点之前完成。前趋图在操作系统中用于表示进程之间的同步和互斥关系，是分析进程并发执行的基础。
解析
**正确答案：** 前趋图是一个有向无环图（DAG），结点表示进程或程序段，有向边表示前趋关系，即某结点必须在另一结点之前完成。
**为什么正确：** DAG 保证前趋关系无循环等待，符合并发执行的偏序约束；有向边可清晰描述先后顺序，因此能表示进程同步、互斥关系，是分析并发执行的基础。
**选项说明：** 本题为简答题，无选项，故不涉及逐项辨析。答案要点应包含：DAG、结点含义、有向边含义、同步/互斥作用。
**考点延伸：** 前趋图常用于程序并发性分析、P/V 操作设计；需区别于资源分配图，前者描述执行顺序，后者可分析死锁。前趋关系是偏序，拓扑排序可能不唯一。