北京化工大學(xué)《操作系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)》2023-2024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、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲(chǔ)采用連續(xù)分配方式。當(dāng)用戶(hù)創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，以下關(guān)于文件系統(tǒng)操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統(tǒng)首先在目錄中為新文件創(chuàng)建一個(gè)條目，然后在磁盤(pán)上為其分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間B.由于采用連續(xù)分配方式，文件系統(tǒng)需要從頭開(kāi)始查找足夠的連續(xù)空間來(lái)存儲(chǔ)新文件C.文件系統(tǒng)會(huì)為新文件隨機(jī)分配存儲(chǔ)空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續(xù)分配方式會(huì)導(dǎo)致文件的擴(kuò)展非常困難，所以文件系統(tǒng)通常會(huì)拒絕創(chuàng)建較大的新文件2、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點(diǎn)（inode）來(lái)存儲(chǔ)文件的屬性和磁盤(pán)塊的指針。假設(shè)一個(gè)inode占用128字節(jié)，其中10個(gè)直接磁盤(pán)塊指針，1個(gè)一級(jí)間接磁盤(pán)塊指針，1個(gè)二級(jí)間接磁盤(pán)塊指針，1個(gè)三級(jí)間接磁盤(pán)塊指針。每個(gè)磁盤(pán)塊大小為4KB，每個(gè)磁盤(pán)塊指針占用4字節(jié)。請(qǐng)問(wèn)該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB3、在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程管理是核心功能之一。以下關(guān)于進(jìn)程狀態(tài)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.就緒狀態(tài)表示進(jìn)程已經(jīng)準(zhǔn)備好執(zhí)行，但還需要等待CPU分配時(shí)間片B.運(yùn)行狀態(tài)表示進(jìn)程正在CPU上執(zhí)行C.阻塞狀態(tài)表示進(jìn)程因?yàn)榈却硞€(gè)事件而暫停執(zhí)行D.終止?fàn)顟B(tài)表示進(jìn)程已經(jīng)完成執(zhí)行，但還占用系統(tǒng)資源4、以下關(guān)于操作系統(tǒng)中進(jìn)程概念的描述，進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過(guò)程，它具有動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性等特征。在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通常由程序段、數(shù)據(jù)段和進(jìn)程控制塊（PCB）組成。其中，PCB包含了進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符、狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、程序計(jì)數(shù)器等重要信息。那么，進(jìn)程與程序的本質(zhì)區(qū)別在于（）A.進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進(jìn)程存儲(chǔ)在內(nèi)存，程序存儲(chǔ)在外存C.進(jìn)程能被多個(gè)程序共享，程序不能被多個(gè)進(jìn)程共享D.進(jìn)程有多個(gè)執(zhí)行狀態(tài)，程序只有一個(gè)執(zhí)行狀態(tài)5、文件系統(tǒng)的文件保護(hù)可以防止文件被非法訪問(wèn)和修改。以下關(guān)于文件保護(hù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件保護(hù)可以通過(guò)訪問(wèn)控制列表（ACL）來(lái)實(shí)現(xiàn)，指定不同用戶(hù)對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫(xiě)或讀寫(xiě)三種訪問(wèn)權(quán)限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會(huì)增加系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)D.文件保護(hù)只需要在文件系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分6、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一個(gè)需要避免的問(wèn)題。假設(shè)有四個(gè)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(gè)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(lái)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(gè)安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)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(gè)安全序列，如7、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶(hù)程序與內(nèi)核進(jìn)行交互的接口。假設(shè)一個(gè)用戶(hù)程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，它通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請(qǐng)求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過(guò)程，包括從用戶(hù)態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶(hù)態(tài)的機(jī)制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)小，無(wú)需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)大，可通過(guò)緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)大，可通過(guò)合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)適中，無(wú)需特別優(yōu)化8、在操作系統(tǒng)中，死鎖是一種常見(jiàn)的問(wèn)題。死鎖發(fā)生的必要條件包括互斥條件、請(qǐng)求和保持條件、不可剝奪條件以及循環(huán)等待條件。假設(shè)系統(tǒng)中有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們分別申請(qǐng)了資源R1、R2和R3。現(xiàn)在P1持有R1并申請(qǐng)R2，P2持有R2并申請(qǐng)R3，P3持有R3并申請(qǐng)R1。此時(shí)，系統(tǒng)可能會(huì)陷入死鎖狀態(tài)。那么，為了避免死鎖，可以采用的方法不包括（）A.破壞互斥條件B.一次性分配所有資源C.按序分配資源D.剝奪某些進(jìn)程的資源9、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方式，系統(tǒng)內(nèi)存被劃分為4個(gè)分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB?，F(xiàn)有四個(gè)作業(yè)J1、J2、J3和J4，它們的大小分別為150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次適應(yīng)算法分配內(nèi)存，作業(yè)的裝入順序?yàn)镴1、J2、J3、J4，請(qǐng)問(wèn)哪個(gè)作業(yè)無(wú)法裝入內(nèi)存？（）A.J1B.J2C.J3D.J410、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類(lèi)型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問(wèn)硬件資源，但需要通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運(yùn)行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運(yùn)行在用戶(hù)模式下11、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備與CPU之間的并行性。假設(shè)一個(gè)設(shè)備向緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，CPU從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。以下關(guān)于緩沖區(qū)的作用的描述，正確的是：（）A.緩沖區(qū)可以減少設(shè)備等待CPU處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，提高設(shè)備利用率B.緩沖區(qū)可以保證數(shù)據(jù)的順序一致性，避免數(shù)據(jù)混亂C.緩沖區(qū)可以增大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，提高?shù)據(jù)傳輸速度D.緩沖區(qū)可以消除設(shè)備與CPU之間的速度差異，實(shí)現(xiàn)同步工作12、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，I/O控制方式有多種，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動(dòng)I/O、DMA方式和通道控制方式。假設(shè)一個(gè)磁盤(pán)正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以下關(guān)于不同I/O控制方式的描述中，正確的是：（）A.程序控制I/O方式下，CPU會(huì)一直等待I/O操作完成，導(dǎo)致CPU利用率很低B.中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式中，CPU在I/O操作開(kāi)始后可以去執(zhí)行其他任務(wù)，直到收到中斷信號(hào)C.DMA方式下，數(shù)據(jù)的傳輸完全由DMA控制器控制，CPU無(wú)需參與D.通道控制方式是最復(fù)雜的I/O控制方式，因此在實(shí)際應(yīng)用中很少使用13、在操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是保證多線程程序正確執(zhí)行的關(guān)鍵。以下關(guān)于線程同步和互斥的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.線程同步是指多個(gè)線程之間協(xié)調(diào)執(zhí)行，避免出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)條件和數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題B.線程互斥是指多個(gè)線程之間對(duì)共享資源的訪問(wèn)進(jìn)行互斥控制，保證同一時(shí)間只有一個(gè)線程訪問(wèn)共享資源C.線程同步和互斥可以通過(guò)鎖、信號(hào)量和條件變量等機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)D.線程同步和互斥只對(duì)多線程程序有效，對(duì)單線程程序沒(méi)有作用14、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)將大部分系統(tǒng)服務(wù)功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更高C.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)服務(wù)之間通信效率高，因?yàn)樗鼈兌荚趦?nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務(wù)15、文件系統(tǒng)的文件共享是指多個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)文件。以下關(guān)于文件共享的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系統(tǒng)的效率B.文件共享可以通過(guò)硬鏈接和軟鏈接兩種方式實(shí)現(xiàn)C.文件共享需要解決文件的同步和一致性問(wèn)題D.文件共享只對(duì)文本文件有效，對(duì)二進(jìn)制文件沒(méi)有作用16、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17、假設(shè)一個(gè)操作系統(tǒng)的頁(yè)表項(xiàng)大小為4字節(jié)，頁(yè)面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁(yè)表需要占用多少內(nèi)存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB18、設(shè)備管理中的緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備的I/O性能。以下關(guān)于緩沖技術(shù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.緩沖技術(shù)可以減少設(shè)備和CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐量B.緩沖技術(shù)可以分為單緩沖、雙緩沖和循環(huán)緩沖等不同類(lèi)型C.緩沖技術(shù)可以通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒(méi)有作用19、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20、在操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理中，頁(yè)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(yè)面置換算法。當(dāng)內(nèi)存已滿且需要置換頁(yè)面時(shí)，以下關(guān)于頁(yè)面選擇的描述，正確的是：（）A.會(huì)選擇最長(zhǎng)時(shí)間未被訪問(wèn)的頁(yè)面進(jìn)行置換B.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面進(jìn)行置換C.選擇剛剛被訪問(wèn)過(guò)的頁(yè)面進(jìn)行置換D.選擇最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面進(jìn)行置換二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述文件目錄的組織方式。2、（本題5分）進(jìn)程的調(diào)度時(shí)機(jī)有哪些？3、（本題5分）簡(jiǎn)述段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的特點(diǎn)。三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理的頁(yè)面錯(cuò)誤的統(tǒng)計(jì)和分析。2、（本題5分）分析內(nèi)存管理中的分頁(yè)和分段存儲(chǔ)管理方式，闡述它們的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理云計(jì)算環(huán)境下的文件系統(tǒng)