安徽大學(xué)《操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于樹形目錄結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)文件的共享，但會增加文件查找的時間復(fù)雜度B.在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個目錄時，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹形目錄結(jié)構(gòu)不允許文件或目錄重名，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪問性2、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用了虛擬內(nèi)存技術(shù)，虛擬地址空間大小為4GB，物理內(nèi)存大小為2GB，頁面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生缺頁中斷時，需要替換的頁面在內(nèi)存中駐留的時間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請問應(yīng)該替換哪個頁面？（）A.駐留時間為100ms的頁面B.駐留時間為200ms的頁面C.駐留時間為300ms的頁面D.駐留時間為400ms的頁面3、操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度算法對于系統(tǒng)性能有很大影響。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度算法的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法按照進(jìn)程到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法優(yōu)先調(diào)度執(zhí)行時間短的進(jìn)程C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法將CPU時間劃分為固定大小的時間片，每個進(jìn)程輪流執(zhí)行一個時間片D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法只考慮進(jìn)程的等待時間，不考慮執(zhí)行時間4、設(shè)備管理中的設(shè)備獨(dú)立性是指程序與具體的設(shè)備無關(guān)。以下關(guān)于設(shè)備獨(dú)立性的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.設(shè)備獨(dú)立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率B.設(shè)備獨(dú)立性可以通過設(shè)備驅(qū)動程序和邏輯設(shè)備表來實(shí)現(xiàn)C.設(shè)備獨(dú)立性意味著程序可以不考慮設(shè)備的具體類型和特性，直接使用設(shè)備D.設(shè)備獨(dú)立性只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用5、在一個具有緩沖池的操作系統(tǒng)中，緩沖池由多個緩沖區(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，從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個緩沖區(qū)；當(dāng)進(jìn)程需要輸出數(shù)據(jù)時，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個緩沖區(qū)，裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中有2個緩沖區(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)列中取出一個緩沖區(qū)，進(jìn)程P2等待D.進(jìn)程P1和P2都等待6、在一個采用段頁式存儲管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下所示：段號頁表長度（頁）頁表始址032001240021500若邏輯地址為（1，100），其中段號為1，頁號為100，頁面大小為1KB，請問其對應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.500B.600C.700D.8007、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關(guān)于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復(fù)技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術(shù)來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時進(jìn)行恢復(fù)C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術(shù)來提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設(shè)備的質(zhì)量，與軟件設(shè)計(jì)無關(guān)8、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一個需要避免的問題。假設(shè)有四個進(jìn)程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數(shù)量分別為5、4、3，每個進(jìn)程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進(jìn)程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果當(dāng)前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源A已分配資源B已分配資源CP1100P2010P3110P4101那么，系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？A.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如C.系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)，不存在安全序列D.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如9、設(shè)備管理中的設(shè)備分配策略可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于設(shè)備分配策略的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.設(shè)備分配可以采用先來先服務(wù)、優(yōu)先級高者優(yōu)先等策略B.設(shè)備分配策略需要考慮設(shè)備的特性和進(jìn)程的需求C.設(shè)備分配策略可以采用獨(dú)占式分配和共享式分配兩種方式D.設(shè)備分配策略只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用10、在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址空間為32GB。則該進(jìn)程的頁表項(xiàng)數(shù)量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M11、在文件系統(tǒng)中，文件的目錄結(jié)構(gòu)對于文件的組織和查找非常重要。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，根目錄下有多個子目錄和文件。當(dāng)用戶要查找一個特定文件時，以下關(guān)于查找過程的描述，正確的是：（）A.從根目錄開始，按照目錄層次逐層向下查找，直到找到目標(biāo)文件B.系統(tǒng)會同時在多個目錄中進(jìn)行并行查找，以加快查找速度C.先在當(dāng)前目錄查找，如果找不到再回溯到上一級目錄繼續(xù)查找D.可以直接根據(jù)文件的名稱快速定位到文件所在的目錄，無需逐層查找12、在一個采用分頁存儲管理的系統(tǒng)中，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。某進(jìn)程的頁表如下：頁號0對應(yīng)的物理塊號為5，頁號1對應(yīng)的物理塊號為8，頁號2對應(yīng)的物理塊號為10，頁號3對應(yīng)的物理塊號為12。當(dāng)進(jìn)程訪問的邏輯地址為0x8000時，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x2800013、文件的存儲結(jié)構(gòu)有順序存儲、鏈?zhǔn)酱鎯退饕鎯Φ确绞健＜僭O(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引存儲結(jié)構(gòu)，文件的大小為100KB，每個索引項(xiàng)指向一個4KB的磁盤塊。初始時，文件系統(tǒng)為該文件分配了一個包含10個索引項(xiàng)的索引表。當(dāng)文件需要擴(kuò)展時，以下關(guān)于文件存儲結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.如果文件的擴(kuò)展不超過40KB，系統(tǒng)可以直接在現(xiàn)有的索引表中分配新的磁盤塊B.索引存儲結(jié)構(gòu)在文件的隨機(jī)訪問方面性能較差，不如順序存儲結(jié)構(gòu)C.當(dāng)文件擴(kuò)展超過10個磁盤塊時，系統(tǒng)需要為文件分配一個新的更大的索引表D.鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)更適合文件的頻繁擴(kuò)展和刪除操作，因此在這種情況下應(yīng)該將文件轉(zhuǎn)換為鏈?zhǔn)酱鎯?4、在一個具有多級目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，用戶A在其主目錄下創(chuàng)建了一個子目錄subdir，并在subdir目錄下創(chuàng)建了文件file.txt。用戶B沒有權(quán)限訪問用戶A的主目錄，但具有對subdir目錄的讀權(quán)限。請問用戶B能否讀取file.txt文件的內(nèi)容？（）A.能B.不能C.取決于文件的具體權(quán)限設(shè)置D.無法確定15、某計(jì)算機(jī)采用虛擬存儲技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進(jìn)程提供了4GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB。假設(shè)某進(jìn)程的虛擬頁面訪問序列為1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳頁面置換算法（OPT），則發(fā)生缺頁中斷的次數(shù)是多少？（請?jiān)敿?xì)分析計(jì)算過程）（）A.7B.8C.9D.1016、進(jìn)程同步是操作系統(tǒng)中保證進(jìn)程協(xié)調(diào)運(yùn)行的重要機(jī)制。假設(shè)有兩個進(jìn)程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)。P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，需要使用信號量進(jìn)行同步。以下關(guān)于信號量操作的描述，正確的是：（）A.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作B.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作C.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行P操作，完成后都執(zhí)行V操作D.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行V操作，完成后都執(zhí)行P操作17、在一個分時操作系統(tǒng)中，多個用戶通過終端同時與系統(tǒng)交互。假設(shè)系統(tǒng)的時間片大小為20毫秒，用戶進(jìn)程A在一個時間片內(nèi)完成了一部分計(jì)算任務(wù)，還需要繼續(xù)執(zhí)行。以下關(guān)于分時操作系統(tǒng)和進(jìn)程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.在下一個時間片，操作系統(tǒng)一定會調(diào)度進(jìn)程A繼續(xù)執(zhí)行B.由于時間片較短，用戶會感覺到系統(tǒng)的響應(yīng)非常迅速，好像每個用戶都在獨(dú)占系統(tǒng)C.如果在進(jìn)程A等待調(diào)度的過程中有更高優(yōu)先級的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，進(jìn)程A可能會被延遲調(diào)度D.時間片的大小對系統(tǒng)的吞吐量沒有影響，只影響用戶的響應(yīng)時間18、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術(shù)，它由多個緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個系統(tǒng)中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個緩沖池包含10個緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個進(jìn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，輸入數(shù)據(jù)量為50KB，輸出數(shù)據(jù)量為30KB，每個緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個19、在一個操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是由各種事件引起的。假設(shè)進(jìn)程當(dāng)前處于就緒狀態(tài)，以下哪種事件會導(dǎo)致進(jìn)程進(jìn)入阻塞狀態(tài)？（）A.分配到CPU時間片B.等待的I/O操作完成C.等待獲取一個資源，而該資源當(dāng)前不可用D.時間片用完20、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核之間的接口。假設(shè)用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，通過系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)這個功能。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.用戶程序通過陷入指令（trap）進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，內(nèi)核執(zhí)行相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程，完成文件讀取操作后返回用戶態(tài)B.用戶程序直接在用戶態(tài)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，操作系統(tǒng)內(nèi)核監(jiān)測到后進(jìn)行相應(yīng)的處理C.用戶程序?qū)⑾到y(tǒng)調(diào)用請求發(fā)送到消息隊(duì)列，內(nèi)核從隊(duì)列中獲取請求并執(zhí)行D.用戶程序通過中斷信號通知內(nèi)核執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核暫停當(dāng)前任務(wù)進(jìn)行處理二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)如何優(yōu)化磁盤空間的利用？2、（本題5分）什么是系統(tǒng)容錯級別？3、（本題5分）簡述加密算法在文件保護(hù)中的應(yīng)用。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）研究磁盤調(diào)度算法（如FCFS、SSTF、SCAN等）對磁盤I/O性能的影響。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的內(nèi)存碎片的可視化和分析工具。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持不同類型的文件系統(tǒng)的加密密鑰更新策略。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的寫入緩沖和同步策略。5、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的slab分配器