北京理工大學(xué)《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》2021-2022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)》2021-2022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1分，共20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)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的工作集為當(dāng)前時(shí)刻t之前的10毫秒內(nèi)訪問過的頁面集合。若頁面訪問序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請問在t=10毫秒時(shí)，進(jìn)程的工作集中包含哪些頁面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,12、考慮一個(gè)具有8個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)，每個(gè)進(jìn)程需要3個(gè)資源實(shí)例才能完成其任務(wù)。系統(tǒng)總共有18個(gè)資源實(shí)例可用。使用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果是，給出一個(gè)安全序列；如果不是，說明原因。（）A.是，安全序列為P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8B.是，安全序列為P2,P4,P1,P3,P5,P7,P6,P8C.否，資源不足D.否，存在進(jìn)程請求資源無法滿足導(dǎo)致死鎖3、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)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對設(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)行在用戶模式下4、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進(jìn)程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)存碎片問題。假設(shè)系統(tǒng)采用了首次適應(yīng)、最佳適應(yīng)和最壞適應(yīng)等內(nèi)存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內(nèi)存碎片的數(shù)量、內(nèi)存利用率和分配速度等方面的特點(diǎn)，并討論如何通過算法的選擇和優(yōu)化來減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存管理的效率。A.首次適應(yīng)算法最優(yōu)B.最佳適應(yīng)算法最優(yōu)C.最壞適應(yīng)算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣5、在一個(gè)具有虛擬存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的邏輯地址空間被劃分為若干頁面，物理內(nèi)存被劃分為相同大小的頁框。當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行時(shí)，如果所需頁面不在物理內(nèi)存中，就會(huì)產(chǎn)生缺頁中斷。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程正在執(zhí)行，其頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，分配給該進(jìn)程的物理內(nèi)存頁框數(shù)量為3。那么，在此過程中發(fā)生的缺頁次數(shù)是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次6、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式采用鏈接分配。假設(shè)一個(gè)文件由5個(gè)盤塊組成，盤塊號(hào)依次為100、50、120、80、20。如果要?jiǎng)h除這個(gè)文件，需要進(jìn)行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項(xiàng)B.依次釋放5個(gè)盤塊C.從后向前依次釋放盤塊，并修改前一個(gè)盤塊的指針D.從前向后依次釋放盤塊，并修改后一個(gè)盤塊的指針7、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式會(huì)影響文件的讀寫效率和存儲(chǔ)空間的利用。連續(xù)分配方式將文件存儲(chǔ)在連續(xù)的磁盤塊中，便于順序訪問，但容易產(chǎn)生外部碎片；鏈?zhǔn)椒峙浞绞酵ㄟ^指針將文件的磁盤塊鏈接起來，解決了外部碎片問題，但隨機(jī)訪問效率較低；索引分配方式則通過索引表來管理文件的磁盤塊。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引分配方式，索引表項(xiàng)中包含直接地址和間接地址。每個(gè)磁盤塊大小為1KB，文件大小為100KB，直接地址項(xiàng)可以指向10個(gè)磁盤塊，一個(gè)一級(jí)間接地址項(xiàng)可以指向256個(gè)磁盤塊。那么，至少需要多少個(gè)一級(jí)間接地址（）項(xiàng)來存儲(chǔ)該文件（）A.0個(gè)B.1個(gè)C.2個(gè)D.3個(gè)8、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)周期性任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms和60ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個(gè)任務(wù)能否被正確調(diào)度？如果能，給出調(diào)度順序；如果不能，說明原因。（）A.能，調(diào)度順序?yàn)門1,T2,T3B.能，調(diào)度順序?yàn)門1,T3,T2C.否，T2和T3的執(zhí)行時(shí)間超過其周期的一半D.否，系統(tǒng)總負(fù)載超過處理器處理能力9、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，請問完成這次數(shù)據(jù)傳輸總共需要多長時(shí)間？（）A.1150μsB.1550μsC.2050μsD.2150μs10、在一個(gè)單處理機(jī)系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級(jí)分別為3、2和1（數(shù)值越大優(yōu)先級(jí)越高），到達(dá)時(shí)間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時(shí)間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，且非搶占式，那么平均等待時(shí)間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒11、在一個(gè)采用請求分頁存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的頁面訪問序列為4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。若分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，且初始時(shí)均為空，采用最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，那么發(fā)生的缺頁次數(shù)是多少？（）A.7B.8C.9D.1012、操作系統(tǒng)中的設(shè)備管理負(fù)責(zé)對系統(tǒng)中的各類I/O設(shè)備進(jìn)行有效的管理和控制。假設(shè)有一個(gè)磁盤系統(tǒng)，其旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘7200轉(zhuǎn)，平均尋道時(shí)間為10ms，每個(gè)磁道包含500個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)?，F(xiàn)在要讀取一個(gè)100KB的文件，且文件數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)在磁盤上。那么，讀取該文件所需的平均時(shí)間大約為（）A.15msB.20msC.25msD.30ms13、在一個(gè)采用先來先服務(wù)（FCFS）磁盤調(diào)度算法的系統(tǒng)中，假設(shè)磁盤請求隊(duì)列的順序?yàn)?8，183，37，122，14，124，65，67。磁頭初始位置在53磁道，磁頭移動(dòng)方向從0磁道開始向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)，請問磁頭移動(dòng)的總距離是多少？（）A.565B.649C.708D.75614、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)15、在一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，有兩個(gè)周期性任務(wù)T1和T2，T1的周期為20ms，執(zhí)行時(shí)間為10ms；T2的周期為50ms，執(zhí)行時(shí)間為20ms。采用最早截止時(shí)間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法，在0時(shí)刻兩個(gè)任務(wù)同時(shí)到達(dá)，請問哪個(gè)任務(wù)會(huì)先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時(shí)執(zhí)行16、設(shè)備管理是操作系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。以下關(guān)于設(shè)備管理的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備管理負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)中的各種外部設(shè)備，如硬盤、打印機(jī)、鍵盤等B.設(shè)備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動(dòng)I/O和DMA方式等C.設(shè)備管理可以通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制和操作D.設(shè)備管理可以將所有設(shè)備都看作是文件，通過文件系統(tǒng)來進(jìn)行管理17、某磁盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，平均尋道時(shí)間為8ms，每個(gè)磁道包含1000個(gè)扇區(qū)，傳輸速率為50MB/s。若要讀取一個(gè)50MB的文件，其平均訪問時(shí)間約為多少？（請給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms18、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(shí)，需要替換的頁面在內(nèi)存中駐留的時(shí)間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請問應(yīng)該替換哪個(gè)頁面？（）A.駐留時(shí)間為100ms的頁面B.駐留時(shí)間為200ms的頁面C.駐留時(shí)間為300ms的頁面D.駐留時(shí)間為400ms的頁面19、在一個(gè)具有內(nèi)存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁相結(jié)合的存儲(chǔ)管理方式。進(jìn)程的邏輯地址由段號(hào)、段內(nèi)頁號(hào)和頁內(nèi)偏移量組成。假設(shè)段表項(xiàng)中包含段的起始地址、段長和頁表起始地址，頁表項(xiàng)中包含頁框號(hào)。當(dāng)進(jìn)程訪問邏輯地址為（2，1，500）時(shí)（假設(shè)段號(hào)、段內(nèi)頁號(hào)和頁內(nèi)偏移量均從0開始計(jì)數(shù)），系統(tǒng)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。已知段表中第2段的起始地址為10000，段長為5000，頁表起始地址為2000，頁表中第1頁對應(yīng)的頁框號(hào)為3。那么，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.1850020、在一個(gè)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)中，進(jìn)程之間通過消息傳遞進(jìn)行通信。假設(shè)進(jìn)程P1向進(jìn)程P2發(fā)送了一條消息，消息在發(fā)送過程中可能會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)或亂序的情況。為了保證消息傳遞的可靠性，通常需要采取哪些措施？（）A.為消息添加序列號(hào)、確認(rèn)機(jī)制和超時(shí)重傳B.使用共享內(nèi)存進(jìn)行通信C.增加緩沖區(qū)大小D.提高網(wǎng)絡(luò)帶寬二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的優(yōu)先級(jí)繼承。2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存分配的首次適應(yīng)算法。3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理進(jìn)程的資源競爭？4、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的安全審計(jì)。5、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的訪問控制標(biāo)記。三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)的資源虛擬化技術(shù)，如CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化等。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的文件屬性存儲(chǔ)和檢索效率。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)的進(jìn)程遷移策略如何考慮網(wǎng)絡(luò)延遲和帶寬因素。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對文件系統(tǒng)的快速文件查找和定位功能。5、（本題5分）分析文件系統(tǒng)的加密和訪問控制機(jī)制。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）探討在多核環(huán)境下操作系統(tǒng)的線程調(diào)度策略