巢湖學(xué)院《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁巢湖學(xué)院

《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號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)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)中，進(jìn)程之間通過共享內(nèi)存進(jìn)行通信。假設(shè)共享內(nèi)存區(qū)域的大小為10MB，有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2同時(shí)對該共享內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，需要采用何種同步機(jī)制？（）A.信號量B.管程C.消息隊(duì)列D.條件變量2、在一個(gè)具有虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的地址空間被劃分為邏輯地址和物理地址。當(dāng)進(jìn)程訪問一個(gè)虛擬地址時(shí)，系統(tǒng)通過頁表將其轉(zhuǎn)換為物理地址。假設(shè)頁表的每個(gè)條目包含頁號、頁框號和一些訪問控制位?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程，其邏輯地址空間大小為4GB，頁面大小為4KB，頁表項(xiàng)大小為4字節(jié)。如果系統(tǒng)為該進(jìn)程分配了1GB的物理內(nèi)存，那么頁表的大小至少是多少？同時(shí)考慮頁表的存儲方式和對內(nèi)存訪問效率的影響。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB3、在一個(gè)支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)生缺頁中斷時(shí)，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁面置換算法為先進(jìn)先出（FIFO）算法，當(dāng)前內(nèi)存中有三個(gè)頁面，分別是頁面A、B、C，最近訪問的順序?yàn)锽、C、A?，F(xiàn)在需要調(diào)入頁面D，而內(nèi)存已滿，那么會置換出哪個(gè)頁面？（）A.頁面A，因?yàn)樗亲钤邕M(jìn)入內(nèi)存的頁面B.頁面B，因?yàn)樗亲罱L問的頁面C.頁面C，因?yàn)樗谥虚g位置D.隨機(jī)選擇一個(gè)頁面進(jìn)行置換4、在操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)被廣泛應(yīng)用。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁存儲管理，頁面大小為4KB。進(jìn)程的虛擬地址空間為8GB。當(dāng)進(jìn)程訪問一個(gè)虛擬地址時(shí)，操作系統(tǒng)需要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存和地址轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進(jìn)程可以使用比物理內(nèi)存更大的地址空間，但可能會導(dǎo)致內(nèi)存碎片的產(chǎn)生B.地址轉(zhuǎn)換過程中，操作系統(tǒng)通過頁表將虛擬地址直接映射為物理地址，無需其他操作C.虛擬內(nèi)存技術(shù)總是能夠提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率，無論進(jìn)程的實(shí)際內(nèi)存需求如何D.當(dāng)進(jìn)程訪問的虛擬地址對應(yīng)的頁面不在物理內(nèi)存中時(shí)，操作系統(tǒng)會立即將整個(gè)進(jìn)程換出到外存5、在一個(gè)請求分頁存儲管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，開始時(shí)進(jìn)程的頁面訪問序列為7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。采用最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，當(dāng)進(jìn)程訪問頁面4時(shí)產(chǎn)生缺頁中斷，此時(shí)應(yīng)淘汰的頁面是哪個(gè)？（）A.7B.0C.1D.26、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)競爭條件和數(shù)據(jù)不一致的問題B.線程互斥是指多個(gè)線程之間對共享資源的訪問進(jìn)行互斥控制，保證同一時(shí)間只有一個(gè)線程訪問共享資源C.線程同步和互斥可以通過鎖、信號量和條件變量等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)D.線程同步和互斥只對多線程程序有效，對單線程程序沒有作用7、某操作系統(tǒng)采用了文件的加密技術(shù)，對文件的內(nèi)容進(jìn)行加密存儲。在讀取文件時(shí)，需要先進(jìn)行解密操作。假設(shè)加密和解密算法的時(shí)間復(fù)雜度相同，且均為O(n)，其中n為文件的大小。如果讀取一個(gè)10MB的文件，加密算法的執(zhí)行時(shí)間為5秒，那么解密這個(gè)文件大約需要多長時(shí)間？（）A.5秒B.10秒C.15秒D.20秒8、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D.可能會選擇一個(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9、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)提供的重要功能之一。以下關(guān)于文件系統(tǒng)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)中的文件和目錄，提供文件的存儲、檢索和訪問控制等功能B.常見的文件系統(tǒng)有FAT、NTFS、EXT等C.文件系統(tǒng)可以采用不同的存儲結(jié)構(gòu)，如順序存儲、鏈?zhǔn)酱鎯退饕鎯Φ菵.文件系統(tǒng)中的文件一旦創(chuàng)建，其大小就不能再改變10、在一個(gè)分時(shí)操作系統(tǒng)中，多個(gè)用戶通過終端同時(shí)與系統(tǒng)交互。假設(shè)系統(tǒng)的時(shí)間片大小為20毫秒，用戶進(jìn)程A在一個(gè)時(shí)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(shí)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(gè)時(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)間11、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。假設(shè)系統(tǒng)同時(shí)支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系統(tǒng)，分析VFS的層次結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制，包括文件操作的轉(zhuǎn)換和不同文件系統(tǒng)的適配，并討論VFS在支持多種文件系統(tǒng)和提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴(kuò)展性B.VFS作用有限，對可擴(kuò)展性影響不大C.VFS增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，得不償失D.取決于系統(tǒng)的應(yīng)用場景和用戶需求12、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.1013、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。進(jìn)程A正在使用CPU進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)程B正在等待I/O操作完成，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)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)可能會將CPU分配給進(jìn)程C，暫停進(jìn)程A的執(zhí)行B.由于進(jìn)程B正在等待I/O操作，所以它會被立即調(diào)度執(zhí)行C.進(jìn)程A會一直占用CPU直到其計(jì)算任務(wù)完成，不會被調(diào)度切換D.操作系統(tǒng)一定會選擇等待時(shí)間最長的進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度14、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)磁盤請求隊(duì)列中的請求順序?yàn)?5、58、39、18、90、160、150、38、184，磁頭當(dāng)前位于100磁道，向磁道號增加的方向移動。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求進(jìn)行調(diào)度，可能會導(dǎo)致某些請求長時(shí)間等待C.SCAN算法在磁頭移動到一端后，會立即反向移動，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15、在文件系統(tǒng)中，文件目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。常見的文件目錄組織方式有單級目錄、兩級目錄和多級目錄。單級目錄結(jié)構(gòu)簡單，但不便于文件的分類管理；兩級目錄將用戶文件目錄和系統(tǒng)文件目錄分開，提高了安全性；多級目錄則形成了樹形結(jié)構(gòu)，便于文件的分類和查找。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用多級目錄結(jié)構(gòu)，目錄深度為3，每個(gè)目錄下最多有10個(gè)子目錄或文件。那么，該文件系統(tǒng)最多可以容納的文件和目錄數(shù)量為（）A.1000B.10000C.100000D.100000016、有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用連續(xù)分配方式存儲文件。已知文件A從磁盤地址1000開始，占用了5個(gè)連續(xù)的磁盤塊，每個(gè)磁盤塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個(gè)磁盤塊的內(nèi)容，需要訪問磁盤的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.358417、某操作系統(tǒng)采用動態(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)存分配請求和釋放請求，分配請求依次為：300KB、200KB、150KB、400KB，釋放請求依次為：200KB、300KB。采用最佳適應(yīng)算法進(jìn)行內(nèi)存分配和回收，請問最終內(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)18、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理是兩種常見的方式。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)于段式存儲管理和頁式存儲管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲管理更便于實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的共享，因?yàn)槎问前凑者壿媱澐值腂.頁式存儲管理的內(nèi)存碎片問題比段式存儲管理更嚴(yán)重C.段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲管理快，因?yàn)槎蔚拈L度是固定的D.頁式存儲管理比段式存儲管理更適合處理大程序，因?yàn)轫摰拇笮∈枪潭ǖ?9、在一個(gè)具有快表的分頁存儲管理系統(tǒng)中，快表的命中率為80%，訪問快表的時(shí)間為10ns，訪問主存的時(shí)間為100ns。若要訪問的頁面在快表中，那么一次有效地址轉(zhuǎn)換所需的平均時(shí)間是多少？若頁面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns20、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、安全性和開發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，并討論在不同應(yīng)用場景下哪種內(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.無法確定哪種結(jié)構(gòu)更好二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)如何管理多核處理器？2、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理進(jìn)程的資源競爭？3、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的分布式對象存儲。4、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存池技術(shù)。5、（本題5分）解釋請求分頁系統(tǒng)中的缺頁中斷處理流程。三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件碎片整理工具和效果。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的節(jié)能模式對系統(tǒng)響應(yīng)的影響。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）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。5、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的文件共享機(jī)制以及如何保證數(shù)據(jù)的一致性。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）詳細(xì)