安徽大學(xué)《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個(gè)具有緩沖池的操作系統(tǒng)中，緩沖池由多個(gè)緩沖區(qū)組成，分為空緩沖區(qū)隊(duì)列、裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列和裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列。當(dāng)進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個(gè)緩沖區(qū)；當(dāng)進(jìn)程需要輸出數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)中。假設(shè)當(dāng)前空緩沖區(qū)隊(duì)列為空，裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中有3個(gè)緩沖區(qū)，裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中有2個(gè)緩沖區(qū)。進(jìn)程P1需要輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)程P2需要輸出數(shù)據(jù)。那么，系統(tǒng)會(huì)如何處理？（）A.進(jìn)程P1等待，進(jìn)程P2將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)B.進(jìn)程P2等待，進(jìn)程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個(gè)緩沖區(qū)C.進(jìn)程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個(gè)緩沖區(qū)，進(jìn)程P2等待D.進(jìn)程P1和P2都等待2、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來先服務(wù)（FCFS）、最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）和掃描算法（SCAN）是常見的方法。假設(shè)磁盤請(qǐng)求隊(duì)列中的請(qǐng)求順序?yàn)?5、58、39、18、90、160、150、38、184，磁頭當(dāng)前位于100磁道，向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)。以下關(guān)于不同磁盤調(diào)度算法的描述中，正確的是：（）A.FCFS算法按照請(qǐng)求到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度，平均尋道時(shí)間較長B.SSTF算法總是選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，可能會(huì)導(dǎo)致某些請(qǐng)求長時(shí)間等待C.SCAN算法在磁頭移動(dòng)到一端后，會(huì)立即反向移動(dòng)，避免了饑餓現(xiàn)象D.不同的磁盤調(diào)度算法在不同的磁盤負(fù)載情況下性能表現(xiàn)不同，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的算法3、在一個(gè)采用多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法的操作系統(tǒng)中，設(shè)置了三個(gè)就緒隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)從高到低依次為Q1、Q2、Q3，時(shí)間片大小分別為2ms、4ms、8ms。進(jìn)程P首先進(jìn)入Q1隊(duì)列，在Q1中運(yùn)行1ms后未完成，被放入Q2隊(duì)列；在Q2中運(yùn)行3ms后未完成，被放入Q3隊(duì)列。那么，進(jìn)程P在Q3隊(duì)列中的時(shí)間片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不確定，取決于系統(tǒng)設(shè)置4、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3，它們的到達(dá)時(shí)間、服務(wù)時(shí)間分別為（0，8）、（1，4）、（2，9）（單位：毫秒）。采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，不考慮進(jìn)程切換的時(shí)間開銷。那么，進(jìn)程P1的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒5、在文件系統(tǒng)中，文件的訪問控制是保障數(shù)據(jù)安全的重要手段。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)對(duì)文件設(shè)置了不同的訪問權(quán)限，如讀、寫、執(zhí)行等。對(duì)于一個(gè)普通用戶創(chuàng)建的文件，以下關(guān)于訪問權(quán)限設(shè)置和繼承的描述，正確的是：（）A.該用戶對(duì)自己創(chuàng)建的文件具有完全的控制權(quán)限，包括修改訪問權(quán)限B.其他用戶默認(rèn)沒有對(duì)該文件的任何訪問權(quán)限，除非文件所有者明確授予C.當(dāng)該文件被移動(dòng)到其他目錄時(shí)，其訪問權(quán)限會(huì)自動(dòng)繼承新目錄的默認(rèn)權(quán)限D(zhuǎn).文件的訪問權(quán)限只能由系統(tǒng)管理員進(jìn)行修改，用戶無法自行更改6、在操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理中，頁面置換算法的選擇會(huì)影響系統(tǒng)的性能。假設(shè)系統(tǒng)采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法。當(dāng)內(nèi)存已滿且需要置換頁面時(shí)，以下關(guān)于頁面選擇的描述，正確的是：（）A.會(huì)選擇最長時(shí)間未被訪問的頁面進(jìn)行置換B.隨機(jī)選擇一個(gè)頁面進(jìn)行置換C.選擇剛剛被訪問過的頁面進(jìn)行置換D.選擇最先進(jìn)入內(nèi)存的頁面進(jìn)行置換7、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信的方式多種多樣。共享內(nèi)存方式通過共享一塊內(nèi)存區(qū)域來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換，具有很高的通信效率；消息傳遞方式則通過發(fā)送和接收消息來完成通信，消息可以包含各種數(shù)據(jù)類型；管道通信方式則是一種半雙工的通信方式，常用于父子進(jìn)程之間的通信。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，并且要求通信的可靠性較高，那么最適合采用的通信方式是（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式都不適合8、進(jìn)程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進(jìn)程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機(jī)制。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號(hào)量機(jī)制。初始時(shí)，信號(hào)量S的值為1。當(dāng)P1訪問資源R時(shí)，執(zhí)行P(S)操作；當(dāng)P1訪問結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號(hào)量和進(jìn)程操作的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)P1執(zhí)行P(S)操作后，如果S的值變?yōu)?，則P1獲得資源R并進(jìn)入臨界區(qū)B.如果P2在P1執(zhí)行V(S)操作之前執(zhí)行P(S)操作，P2一定會(huì)被阻塞C.信號(hào)量S的值永遠(yuǎn)不會(huì)小于0，因?yàn)檫@意味著出現(xiàn)了錯(cuò)誤的操作D.當(dāng)P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個(gè)進(jìn)程在等待資源R，操作系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)9、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，索引節(jié)點(diǎn)（inode）是用于存儲(chǔ)文件屬性和磁盤地址等信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用直接索引和間接索引相結(jié)合的方式來存儲(chǔ)文件數(shù)據(jù)的磁盤地址。對(duì)于一個(gè)較大的文件，以下關(guān)于磁盤地址存儲(chǔ)和訪問的描述，正確的是：（）A.直接索引部分可以存儲(chǔ)較多的磁盤地址，足以滿足大部分文件的需求B.間接索引部分通過指針指向多個(gè)磁盤塊，用于存儲(chǔ)更多的磁盤地址C.讀取文件數(shù)據(jù)時(shí)，首先查找直接索引部分，若找不到再查找間接索引部分D.間接索引會(huì)增加文件的讀取時(shí)間，因此應(yīng)盡量減少間接索引的使用10、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段式存儲(chǔ)管理和頁式存儲(chǔ)管理都有各自的特點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段的長度不同。以下關(guān)于段式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.段的長度可以根據(jù)程序的邏輯需要?jiǎng)討B(tài)改變，更便于程序的擴(kuò)展和修改B.由于段的長度固定，內(nèi)存分配和管理更加簡單高效C.段式存儲(chǔ)管理不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，提高了內(nèi)存利用率D.段式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲(chǔ)管理更快11、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，對(duì)于周期性任務(wù)和非周期性任務(wù)都需要進(jìn)行合理的調(diào)度。假設(shè)系統(tǒng)中有一個(gè)周期性任務(wù)T1，周期為50ms，執(zhí)行時(shí)間為20ms，還有一個(gè)非周期性任務(wù)T2，執(zhí)行時(shí)間為30ms。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先調(diào)度周期性任務(wù)T1，確保其按時(shí)完成B.非周期性任務(wù)T2會(huì)在周期性任務(wù)T1的空閑時(shí)間執(zhí)行C.由于T2的執(zhí)行時(shí)間較長，可能會(huì)導(dǎo)致T1錯(cuò)過周期D.操作系統(tǒng)會(huì)為T1和T2分配相同的時(shí)間片，輪流執(zhí)行12、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)有連續(xù)分配、鏈接分配和索引分配等多種方式。連續(xù)分配方式具有較高的順序訪問速度，但存在外部碎片問題；鏈接分配方式解決了外部碎片問題，但隨機(jī)訪問速度較慢；索引分配方式則結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個(gè)索引節(jié)點(diǎn)包含13個(gè)直接地址項(xiàng)、1個(gè)一級(jí)間接地址項(xiàng)、1個(gè)二級(jí)間接地址項(xiàng)和1個(gè)三級(jí)間接地址項(xiàng)，每個(gè)地址項(xiàng)大小為4字節(jié)，盤塊大小為1KB。若要訪問文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤I/O操作（）A.1B.2C.3D.413、操作系統(tǒng)的死鎖問題是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的難題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別申請(qǐng)了資源R1、R2、R3和R4。目前的資源分配情況導(dǎo)致了死鎖的發(fā)生。以下關(guān)于死鎖檢測和解除的說法，正確的是：（）A.可以通過資源分配圖來檢測死鎖是否發(fā)生，如果存在環(huán)路則表示發(fā)生了死鎖B.一旦檢測到死鎖，操作系統(tǒng)會(huì)立即終止所有涉及死鎖的進(jìn)程，以解除死鎖C.死鎖解除時(shí)，通常會(huì)選擇優(yōu)先級(jí)最低的進(jìn)程進(jìn)行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統(tǒng)應(yīng)該禁止進(jìn)程申請(qǐng)多個(gè)資源14、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個(gè)大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點(diǎn)A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)?，F(xiàn)在節(jié)點(diǎn)A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進(jìn)行故障恢復(fù)和任務(wù)重新分配。在這種情況下，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)的處理方式的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.系統(tǒng)會(huì)立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點(diǎn)A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運(yùn)行B.其他節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)接管節(jié)點(diǎn)A的任務(wù)，并重新分配計(jì)算和存儲(chǔ)資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)任務(wù)回滾到之前的一個(gè)檢查點(diǎn)，然后從該點(diǎn)重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點(diǎn)A的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)15、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)進(jìn)程A正在執(zhí)行計(jì)算任務(wù)，進(jìn)程B正在進(jìn)行I/O操作，進(jìn)程C處于就緒狀態(tài)。此時(shí)，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度的說法中，正確的是：（）A.一定會(huì)將進(jìn)程C調(diào)度執(zhí)行，因?yàn)樗幱诰途w狀態(tài)B.可能會(huì)繼續(xù)讓進(jìn)程A執(zhí)行，因?yàn)樗谶M(jìn)行計(jì)算且未完成C.一定會(huì)優(yōu)先調(diào)度進(jìn)程B，因?yàn)镮/O操作通常具有較高的優(yōu)先級(jí)D.可能會(huì)選擇一個(gè)新的進(jìn)程進(jìn)入執(zhí)行，而不是在這三個(gè)進(jìn)程中進(jìn)行調(diào)度二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對(duì)性能有何影響？2、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理實(shí)時(shí)任務(wù)的截止時(shí)間？3、（本題5分）什么是連續(xù)分配內(nèi)存管理方式？有哪些具體方法？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件訪問權(quán)限的繼承和傳播機(jī)制，研究如何在目錄層次結(jié)構(gòu)中有效地管理文件訪問權(quán)限。分析權(quán)限繼承和傳播對(duì)文件系統(tǒng)安全性的影響。2、（本題5分）操作系統(tǒng)的引導(dǎo)過程是系統(tǒng)啟動(dòng)的關(guān)鍵階段。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述操作系統(tǒng)的引導(dǎo)流程，包括硬件自檢、BIOS初始化、加載操作系統(tǒng)內(nèi)核等步驟，分析引導(dǎo)過程中可能出現(xiàn)的故障和解決方法，以及如何優(yōu)化引導(dǎo)時(shí)間提高系統(tǒng)的啟動(dòng)速度。3、（本題5分）在分布式操作系統(tǒng)中，資源管理和任務(wù)分配面臨著獨(dú)特的挑戰(zhàn)。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述分布式操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、資源管理模型，包括資源的發(fā)現(xiàn)、分配和遷移，分析任務(wù)在分布式環(huán)境中的調(diào)度策略和通信機(jī)制，以及如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的負(fù)載均衡和容錯(cuò)處理。4、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程同步與互斥的概念、實(shí)現(xiàn)機(jī)制以及它們?cè)诙噙M(jìn)程環(huán)境下的重要性。分析常見的同步工具如信號(hào)量、互斥鎖等的工作原理，并舉例說明在實(shí)際