巢湖學(xué)院《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)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程同步中，信號(hào)量是一種常用的同步工具。信號(hào)量可以分為整型信號(hào)量和記錄型信號(hào)量。整型信號(hào)量存在“忙等”問(wèn)題，而記錄型信號(hào)量則通過(guò)阻塞和喚醒操作避免了這一問(wèn)題。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)緩沖區(qū)，P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，P2負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證緩沖區(qū)的正確使用，需要使用信號(hào)量進(jìn)行同步。那么，應(yīng)該設(shè)置的信號(hào)量數(shù)量以及初始值分別為（）A.1個(gè)，0B.1個(gè)，1C.2個(gè)，0D.2個(gè)，12、在一個(gè)采用先來(lái)先服務(wù)（FCFS）磁盤(pán)調(diào)度算法的系統(tǒng)中，假設(shè)磁盤(pán)請(qǐng)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(kāi)始向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)，請(qǐng)問(wèn)磁頭移動(dòng)的總距離是多少？（）A.565B.649C.708D.7563、在一個(gè)采用死鎖檢測(cè)算法的系統(tǒng)中，資源分配圖中包含了四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，以及三類(lèi)資源R1、R2和R3。資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源尚需資源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211請(qǐng)問(wèn)該系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？如果是，哪些進(jìn)程處于死鎖中？（請(qǐng)給出詳細(xì)的分析過(guò)程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P44、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方式，將內(nèi)存分為4個(gè)分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB。現(xiàn)有4個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們所需的內(nèi)存空間分別為350KB、200KB、500KB和450KB。請(qǐng)問(wèn)采用首次適應(yīng)算法，這些進(jìn)程能否全部裝入內(nèi)存？如果能，給出裝入的分區(qū)情況；如果不能，說(shuō)明原因。（）A.能，P1裝入第3分區(qū)，P2裝入第1分區(qū)，P3裝入第4分區(qū)，P4裝入第2分區(qū)B.能，P1裝入第4分區(qū)，P2裝入第1分區(qū)，P3裝入第3分區(qū)，P4裝入第2分區(qū)C.否，沒(méi)有足夠大的連續(xù)分區(qū)滿(mǎn)足P3的需求D.否，沒(méi)有足夠大的連續(xù)分區(qū)滿(mǎn)足P4的需求5、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程包括硬件初始化、內(nèi)核加載、驅(qū)動(dòng)程序加載和用戶(hù)空間服務(wù)啟動(dòng)等階段。假設(shè)系統(tǒng)在啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)故障，分析可能導(dǎo)致故障的原因，如硬件問(wèn)題、配置錯(cuò)誤、驅(qū)動(dòng)程序不兼容等，并討論如何進(jìn)行故障診斷和修復(fù)，以及如何優(yōu)化系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程以提高啟動(dòng)速度。A.硬件問(wèn)題是最常見(jiàn)的故障原因B.配置錯(cuò)誤是最常見(jiàn)的故障原因C.驅(qū)動(dòng)程序不兼容是最常見(jiàn)的故障原因D.不同故障原因在不同情況下都可能出現(xiàn)6、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.32MB7、在操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中，負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行通信和控制。假設(shè)一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要處理設(shè)備的中斷請(qǐng)求。以下關(guān)于中斷處理的描述，正確的是：（）A.設(shè)備中斷發(fā)生時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)立即暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程，轉(zhuǎn)去處理中斷B.中斷處理程序的執(zhí)行時(shí)間應(yīng)該盡量短，以免影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在處理中斷時(shí)，可以阻塞其他設(shè)備的中斷請(qǐng)求D.中斷處理完成后，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度執(zhí)行8、某操作系統(tǒng)支持多種文件系統(tǒng)，包括FAT32、NTFS和EXT4等?，F(xiàn)在有一個(gè)文件需要在不同的文件系統(tǒng)之間進(jìn)行復(fù)制，假設(shè)文件大小為10GB，源文件系統(tǒng)為FAT32，目標(biāo)文件系統(tǒng)為NTFS。在復(fù)制過(guò)程中，需要考慮文件系統(tǒng)的特性，如最大文件大小限制、簇大小、文件屬性支持等。以下關(guān)于這個(gè)文件復(fù)制過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制為4GB，所以無(wú)法直接復(fù)制這個(gè)10GB的文件B.文件復(fù)制時(shí)，簇大小的差異不會(huì)影響文件的內(nèi)容和存儲(chǔ)效率C.NTFS支持更多的文件屬性，復(fù)制過(guò)程中源文件系統(tǒng)中不支持的屬性會(huì)被自動(dòng)丟棄D.復(fù)制過(guò)程中，文件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以適應(yīng)目標(biāo)文件系統(tǒng)的要求，無(wú)需用戶(hù)干預(yù)9、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤(pán)空間，磁盤(pán)塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個(gè)表項(xiàng)占12位。若磁盤(pán)容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB10、在操作系統(tǒng)的虛擬存儲(chǔ)管理中，頁(yè)面置換算法的選擇對(duì)系統(tǒng)性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用最近未使用（NRU）頁(yè)面置換算法，以下關(guān)于NRU算法的描述中，正確的是：（）A.NRU算法根據(jù)頁(yè)面最近是否被使用以及是否被修改來(lái)選擇置換頁(yè)面B.NRU算法總是選擇最長(zhǎng)時(shí)間未被使用的頁(yè)面進(jìn)行置換C.NRU算法在選擇置換頁(yè)面時(shí)，不考慮頁(yè)面的訪(fǎng)問(wèn)頻率D.NRU算法比先進(jìn)先出（FIFO）算法更能避免Belady異?，F(xiàn)象11、在一個(gè)具有虛擬存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的虛擬地址空間大小為4GB，其中用戶(hù)空間為3GB，內(nèi)核空間為1GB。系統(tǒng)采用請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，頁(yè)面置換算法為最近最少使用（LRU）算法。假設(shè)當(dāng)前系統(tǒng)物理內(nèi)存為2GB，進(jìn)程開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，已將部分頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存。在運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)程又需要訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)新的頁(yè)面，而此時(shí)內(nèi)存中沒(méi)有空閑頁(yè)框。那么，操作系統(tǒng)會(huì)如何處理這種情況？（）A.立即終止該進(jìn)程，因?yàn)閮?nèi)存不足無(wú)法滿(mǎn)足其頁(yè)面請(qǐng)求B.選擇一個(gè)最近最少使用的頁(yè)面換出到外存，將新頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存C.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面換出到外存，將新頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存D.拒絕該頁(yè)面請(qǐng)求，等待用戶(hù)釋放其他頁(yè)面后再進(jìn)行調(diào)入12、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)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)需要分配到不同的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)任務(wù)分配的描述中，正確的是：（）A.任務(wù)分配只考慮節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，不考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲B.分布式操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將任務(wù)平均分配到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，以保證負(fù)載均衡C.在任務(wù)分配過(guò)程中，需要考慮節(jié)點(diǎn)的資源狀態(tài)、任務(wù)的需求以及網(wǎng)絡(luò)通信開(kāi)銷(xiāo)等因素D.一旦任務(wù)被分配到某個(gè)節(jié)點(diǎn)上，就不能再遷移到其他節(jié)點(diǎn)，即使該節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障13、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，磁盤(pán)調(diào)度算法采用最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）算法。當(dāng)前磁頭位于磁道50，磁道訪(fǎng)問(wèn)請(qǐng)求序列為80、40、90、10、60。那么，磁頭移動(dòng)的總距離是多少？（）A.150B.160C.170D.18014、在一個(gè)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘的操作系統(tǒng)中，時(shí)鐘中斷的頻率為100Hz。進(jìn)程P需要在每隔50ms執(zhí)行一次特定操作。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可以采用以下哪種方法？（）A.設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，在定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)觸發(fā)操作B.在時(shí)鐘中斷處理程序中判斷時(shí)間間隔，執(zhí)行操作C.利用系統(tǒng)調(diào)用，在需要執(zhí)行操作的時(shí)刻主動(dòng)請(qǐng)求執(zhí)行D.以上方法均可15、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(huì)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(huì)被立即調(diào)度執(zhí)行C.進(jìn)程A會(huì)一直占用CPU直到其計(jì)算任務(wù)完成，不會(huì)被調(diào)度切換D.操作系統(tǒng)一定會(huì)選擇等待時(shí)間最長(zhǎng)的進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度16、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17、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.128GB18、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(yè)中斷時(shí)，操作系統(tǒng)需要從磁盤(pán)中將所需的頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁(yè)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(yè)面，分別是頁(yè)面A、B、C，最近訪(fǎng)問(wèn)的順序?yàn)锽、C、A。現(xiàn)在需要調(diào)入頁(yè)面D，而內(nèi)存已滿(mǎn)，那么會(huì)置換出哪個(gè)頁(yè)面？（）A.頁(yè)面A，因?yàn)樗亲钤邕M(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面B.頁(yè)面B，因?yàn)樗亲罱L(fǎng)問(wèn)的頁(yè)面C.頁(yè)面C，因?yàn)樗谥虚g位置D.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面進(jìn)行置換19、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(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備分配可以采用先來(lái)先服務(wù)、優(yōu)先級(jí)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(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒(méi)有作用20、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對(duì)文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)文件的共享，但會(huì)增加文件查找的時(shí)間復(fù)雜度B.在樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個(gè)目錄時(shí)，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)不允許文件或目錄重名，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個(gè)文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪(fǎng)問(wèn)性21、操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理功能可以提高內(nèi)存的利用率。以下關(guān)于存儲(chǔ)管理的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.虛擬內(nèi)存是一種將硬盤(pán)空間作為內(nèi)存使用的技術(shù)，可以擴(kuò)大程序的可用內(nèi)存空間B.頁(yè)面置換算法用于在內(nèi)存不足時(shí)選擇哪些頁(yè)面被換出到硬盤(pán)上C.段頁(yè)式存儲(chǔ)管理結(jié)合了分段和分頁(yè)的優(yōu)點(diǎn)，可以更靈活地管理內(nèi)存D.存儲(chǔ)管理只需要考慮內(nèi)存的分配和回收，不需要考慮CPU的緩存管理22、在一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的上下文切換是經(jīng)常發(fā)生的。以下關(guān)于進(jìn)程上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)的描述，正確的是：（）A.進(jìn)程上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)主要包括保存和恢復(fù)寄存器的值、更新頁(yè)表等B.進(jìn)程上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)很小，可以忽略不計(jì)，不會(huì)影響系統(tǒng)性能C.上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)與進(jìn)程的數(shù)量成正比，進(jìn)程越多，開(kāi)銷(xiāo)越大D.減少進(jìn)程的數(shù)量可以完全消除上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)23、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24、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有一個(gè)磁盤(pán)，轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，每個(gè)磁道有160個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)。若磁頭從一個(gè)磁道移動(dòng)到相鄰磁道的平均時(shí)間為1ms，請(qǐng)問(wèn)讀取一個(gè)4KB的數(shù)據(jù)塊平均需要多長(zhǎng)時(shí)間？（假設(shè)不考慮旋轉(zhuǎn)延遲和傳輸時(shí)間）（）A.8.5msB.9.5msC.10.5msD.11.5ms25、在一個(gè)具有設(shè)備管理功能的操作系統(tǒng)中，有多種設(shè)備類(lèi)型，如磁盤(pán)、打印機(jī)、鍵盤(pán)等。假設(shè)系統(tǒng)采用中斷驅(qū)動(dòng)的I/O控制方式，當(dāng)一個(gè)設(shè)備完成I/O操作時(shí)，會(huì)向CPU發(fā)送中斷信號(hào)。現(xiàn)在有一個(gè)磁盤(pán)正在進(jìn)行讀操作，當(dāng)讀操作完成后，中斷處理程序需要完成哪些工作？（）A.保存當(dāng)前進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)，切換到中斷服務(wù)進(jìn)程，處理中斷請(qǐng)求，恢復(fù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)B.直接將讀取的數(shù)據(jù)傳遞給請(qǐng)求進(jìn)程，更新設(shè)備狀態(tài)，然后繼續(xù)執(zhí)行被中斷的進(jìn)程C.通知磁盤(pán)控制器停止操作，釋放相關(guān)資源，喚醒等待該I/O操作完成的進(jìn)程D.檢查中斷原因，獲取讀取的數(shù)據(jù)，進(jìn)行錯(cuò)誤處理，將控制權(quán)交回被中斷的進(jìn)程二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存分段保護(hù)機(jī)制。2、（本題5分）簡(jiǎn)述進(jìn)程阻塞和喚醒的原因和機(jī)制。3、（本題5分）文件系統(tǒng)的加密技術(shù)有哪些？4、（本題5分）解釋移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)的電源管理機(jī)制。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)中的緩沖區(qū)管理策略對(duì)I/O操作性能的提升作用。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隊(duì)列的高可用性實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進(jìn)程調(diào)度的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)整策略。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進(jìn)程間通信的信號(hào)量的優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS）的工作原理和性能優(yōu)化。四、論述題（本大題共3個(gè)