安陽(yáng)師范學(xué)院《操作系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)安陽(yáng)師范學(xué)院

《操作系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個(gè)任務(wù)。假設(shè)一個(gè)計(jì)算任務(wù)可以被分解為多個(gè)子任務(wù)，并分配到不同的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，需要進(jìn)行進(jìn)程間的通信和同步。以下哪種方式最適合用于進(jìn)程間的通信？（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.信號(hào)量D.管道2、操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)于進(jìn)程通信的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.進(jìn)程通信可以分為共享內(nèi)存、消息傳遞和管道等方式B.共享內(nèi)存方式速度快，但需要解決同步和互斥問(wèn)題C.消息傳遞方式比較靈活，但開(kāi)銷(xiāo)較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進(jìn)程之間的通信3、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)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)。現(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(kāi)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(wú)法恢復(fù)4、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)有進(jìn)程P1、P2和P3，它們的到達(dá)時(shí)間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時(shí)間分別為8、4和6毫秒。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，那么平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（）A.7毫秒B.8毫秒C.9毫秒D.10毫秒5、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一種可能發(fā)生的嚴(yán)重問(wèn)題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別占用了部分資源，并請(qǐng)求其他資源，從而形成了一個(gè)死鎖的局面。已知進(jìn)程P1占用了資源R1，并請(qǐng)求資源R2；進(jìn)程P2占用了資源R2，并請(qǐng)求資源R3；進(jìn)程P3占用了資源R3，并請(qǐng)求資源R1；進(jìn)程P4占用了資源R4，并請(qǐng)求資源R1。分析這種死鎖情況是如何產(chǎn)生的，以及可以采用哪些死鎖預(yù)防、避免和檢測(cè)恢復(fù)的策略來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，并比較這些策略在系統(tǒng)性能和資源利用率方面的影響（）A.采用死鎖預(yù)防策略最優(yōu)B.采用死鎖避免策略最優(yōu)C.采用死鎖檢測(cè)恢復(fù)策略最優(yōu)D.不同策略在不同情況下各有優(yōu)劣6、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用DMA方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，DMA控制器每次能夠傳輸一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。若要傳輸1000字節(jié)的數(shù)據(jù)，DMA初始化設(shè)置的時(shí)間為100μs，DMA傳輸一個(gè)字節(jié)的時(shí)間為1μs，中斷處理的時(shí)間為50μs，請(qǐng)問(wèn)完成這次數(shù)據(jù)傳輸總共需要多長(zhǎng)時(shí)間？（）A.1150μsB.1550μsC.2050μsD.2150μs7、操作系統(tǒng)的死鎖檢測(cè)和恢復(fù)是解決死鎖問(wèn)題的重要手段。以下關(guān)于死鎖檢測(cè)和恢復(fù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.死鎖檢測(cè)可以通過(guò)資源分配圖或矩陣等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)B.死鎖恢復(fù)可以通過(guò)剝奪資源、終止進(jìn)程等方式來(lái)解決死鎖問(wèn)題C.死鎖檢測(cè)和恢復(fù)可以在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)進(jìn)行，不需要人工干預(yù)D.死鎖檢測(cè)和恢復(fù)可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，因?yàn)樾枰加靡欢ǖ南到y(tǒng)資源8、在一個(gè)采用請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，頁(yè)面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址空間為32GB。若該進(jìn)程的頁(yè)表項(xiàng)中，有效位為1表示頁(yè)面在內(nèi)存中，為0表示頁(yè)面不在內(nèi)存中。假設(shè)頁(yè)表存放在內(nèi)存中，每頁(yè)可存放1024個(gè)頁(yè)表項(xiàng)。那么，該進(jìn)程頁(yè)表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB9、在一個(gè)采用動(dòng)態(tài)分區(qū)存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，初始時(shí)內(nèi)存為空?，F(xiàn)有作業(yè)J1、J2、J3、J4、J5依次請(qǐng)求裝入內(nèi)存，它們所需的內(nèi)存空間大小分別為200KB、150KB、100KB、50KB、250KB。若采用最佳適應(yīng)算法分配內(nèi)存，請(qǐng)問(wèn)作業(yè)J5能否裝入內(nèi)存？（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對(duì)10、在一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)CPU資源。假設(shè)系統(tǒng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個(gè)進(jìn)程被分配相同長(zhǎng)度的時(shí)間片。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在其時(shí)間片內(nèi)未完成任務(wù)時(shí)，會(huì)被掛起并放入就緒隊(duì)列等待下一輪調(diào)度?，F(xiàn)在有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們的運(yùn)行時(shí)間分別為20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系統(tǒng)的時(shí)間片長(zhǎng)度為10毫秒，那么這三個(gè)進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間（從進(jìn)程開(kāi)始到完成的時(shí)間）大約是多少？需要考慮進(jìn)程的切換時(shí)間和等待時(shí)間，并分析這種調(diào)度算法在不同場(chǎng)景下的優(yōu)缺點(diǎn)。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒11、在一個(gè)具有多核處理器的操作系統(tǒng)中，線程的調(diào)度需要考慮處理器的親和性。假設(shè)一個(gè)多線程應(yīng)用程序的線程在不同的核心上頻繁切換，分析這種核心切換對(duì)性能的影響，包括緩存命中率的降低、上下文切換開(kāi)銷(xiāo)等，并討論如何通過(guò)設(shè)置線程的處理器親和性來(lái)提高性能，以及在什么情況下需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整親和性。A.核心切換總是降低性能，應(yīng)避免B.核心切換在某些情況下有益，某些情況下有害C.核心切換對(duì)性能影響不大，無(wú)需關(guān)注D.取決于應(yīng)用程序的特點(diǎn)和系統(tǒng)負(fù)載12、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，設(shè)備管理是一項(xiàng)重要的功能。假設(shè)有一個(gè)磁盤(pán)設(shè)備，其傳輸速率為100MB/s，平均尋道時(shí)間為10毫秒，旋轉(zhuǎn)延遲為5毫秒?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程需要連續(xù)讀取100個(gè)大小均為4KB的數(shù)據(jù)塊。分析在不同的磁盤(pán)調(diào)度算法（如先來(lái)先服務(wù)、最短尋道時(shí)間優(yōu)先、電梯算法等）下，進(jìn)程完成數(shù)據(jù)讀取所需的時(shí)間，并比較這些算法在磁盤(pán)I/O性能方面的優(yōu)劣。A.先來(lái)先服務(wù)算法最優(yōu)B.最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法最優(yōu)C.電梯算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣13、某操作系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)分區(qū)分配方式管理內(nèi)存，初始時(shí)內(nèi)存為空?，F(xiàn)有一系列內(nèi)存分配請(qǐng)求和釋放請(qǐng)求，分配請(qǐng)求依次為：300KB、200KB、150KB、400KB，釋放請(qǐng)求依次為：200KB、300KB。采用最佳適應(yīng)算法進(jìn)行內(nèi)存分配和回收，請(qǐng)問(wèn)最終內(nèi)存的空閑分區(qū)情況是怎樣的？（）A.一個(gè)150KB的空閑分區(qū)和一個(gè)400KB的空閑分區(qū)B.一個(gè)200KB的空閑分區(qū)和一個(gè)350KB的空閑分區(qū)C.一個(gè)350KB的空閑分區(qū)和一個(gè)150KB的空閑分區(qū)D.一個(gè)550KB的空閑分區(qū)14、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)是操作系統(tǒng)中用于擴(kuò)展內(nèi)存容量的重要手段。在請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，當(dāng)訪問(wèn)的頁(yè)面不在內(nèi)存時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。假設(shè)系統(tǒng)的頁(yè)面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，某進(jìn)程的頁(yè)面訪問(wèn)序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統(tǒng)分配給該進(jìn)程的物理頁(yè)面數(shù)為3。那么，缺頁(yè)次數(shù)至少為（）A.6次B.7次C.8次D.9次15、在一個(gè)采用段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下所示：段號(hào)頁(yè)表長(zhǎng)度（頁(yè)）頁(yè)表始址032001240021500若邏輯地址為（1，100），其中段號(hào)為1，頁(yè)號(hào)為100，頁(yè)面大小為1KB，請(qǐng)問(wèn)其對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.500B.600C.700D.80016、文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有順序存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和索引存儲(chǔ)等方式。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，文件的大小為100KB，每個(gè)索引項(xiàng)指向一個(gè)4KB的磁盤(pán)塊。初始時(shí)，文件系統(tǒng)為該文件分配了一個(gè)包含10個(gè)索引項(xiàng)的索引表。當(dāng)文件需要擴(kuò)展時(shí)，以下關(guān)于文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.如果文件的擴(kuò)展不超過(guò)40KB，系統(tǒng)可以直接在現(xiàn)有的索引表中分配新的磁盤(pán)塊B.索引存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在文件的隨機(jī)訪問(wèn)方面性能較差，不如順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)C.當(dāng)文件擴(kuò)展超過(guò)10個(gè)磁盤(pán)塊時(shí)，系統(tǒng)需要為文件分配一個(gè)新的更大的索引表D.鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(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?chǔ)17、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)核負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的核心資源和提供基本的服務(wù)。假設(shè)有兩種內(nèi)核結(jié)構(gòu)：微內(nèi)核和宏內(nèi)核。微內(nèi)核將系統(tǒng)的核心功能放在內(nèi)核空間，而將大部分服務(wù)放在用戶空間；宏內(nèi)核則將更多的功能集成在內(nèi)核空間。分析微內(nèi)核和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)性能、可擴(kuò)展性、安全性和開(kāi)發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，并討論在不同應(yīng)用場(chǎng)景下哪種內(nèi)核結(jié)構(gòu)更合適。A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)B.宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)C.兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無(wú)法確定哪種結(jié)構(gòu)更好18、在一個(gè)采用請(qǐng)求調(diào)頁(yè)存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中要訪問(wèn)的頁(yè)面序列為：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系統(tǒng)分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，且初始時(shí)進(jìn)程的頁(yè)面都不在內(nèi)存中。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)頁(yè)面3時(shí)發(fā)生缺頁(yè)中斷，采用先進(jìn)先出（FIFO）頁(yè)面置換算法，此時(shí)被淘汰的頁(yè)面是哪個(gè)？（）A.1B.2C.4D.519、在一個(gè)具有三級(jí)頁(yè)表的分頁(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，頁(yè)面大小為4KB，邏輯地址空間為64GB。若各級(jí)頁(yè)表的長(zhǎng)度均為4B，則頁(yè)表占用的內(nèi)存空間是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB20、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段式存儲(chǔ)管理將用戶程序按照邏輯分段，每個(gè)段具有不同的名字和長(zhǎng)度。與分頁(yè)存儲(chǔ)管理相比，段式存儲(chǔ)管理更便于實(shí)現(xiàn)程序的模塊化和動(dòng)態(tài)鏈接。假設(shè)一個(gè)段式存儲(chǔ)系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號(hào)占8位，段內(nèi)偏移量占24位，每個(gè)段最大長(zhǎng)度為2^24字節(jié)。那么，該系統(tǒng)最多可以有多少個(gè)段（）A.2^8個(gè)B.2^16個(gè)C.2^24個(gè)D.2^32個(gè)二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的定義和主要功能。2、（本題5分）文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對(duì)性能有何影響？3、（本題5分）什么是系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量？如何保證？三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）研究實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的資源預(yù)留機(jī)制。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進(jìn)程間通信中的消息傳遞的消息確認(rèn)和重傳機(jī)制。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何處理文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)管理和優(yōu)化。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)掛載點(diǎn)選擇原則。5、（本