紹興文理學院元培學院《操作系統(tǒng)應用》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《操作系統(tǒng)應用》2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、操作系統(tǒng)的中斷機制是實現(xiàn)多任務和設備管理的關鍵。以下關于中斷的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.中斷是指CPU在執(zhí)行程序的過程中，由于外部事件的發(fā)生而暫停當前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理外部事件B.中斷可以分為硬件中斷和軟件中斷，硬件中斷是由外部設備產(chǎn)生的，軟件中斷是由程序中的指令產(chǎn)生的C.中斷處理程序負責處理中斷事件，通常會保存當前程序的狀態(tài)，然后執(zhí)行相應的處理操作D.中斷可以被屏蔽，即CPU可以忽略某些中斷請求，繼續(xù)執(zhí)行當前程序2、操作系統(tǒng)中的死鎖問題是一個重要的研究課題。假設有三個進程P1、P2和P3，它們分別需要資源A、B和C。目前，P1占用了資源A，P2占用了資源B，P3占用了資源C，并且它們都在請求對方占用的資源。以下關于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會導致死鎖，因為三個進程都無法繼續(xù)執(zhí)行B.死鎖的發(fā)生是因為資源分配不當和進程推進順序不合理C.只要其中一個進程釋放其占用的資源，就可以避免死鎖的發(fā)生D.操作系統(tǒng)可以通過預先分配所有資源的方式來完全避免死鎖的出現(xiàn)3、考慮一個具有多個進程的系統(tǒng)，進程之間存在資源競爭。假設有資源R1、R2和R3，進程P1已經(jīng)占用了資源R1，進程P2已經(jīng)占用了資源R2，進程P3申請資源R1和R2。此時系統(tǒng)處于什么狀態(tài)？（）A.安全狀態(tài)B.不安全狀態(tài)C.死鎖狀態(tài)D.無法確定4、在一個采用分段存儲管理的操作系統(tǒng)中，一個進程被分為三個段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。代碼段起始地址為0，長度為1000字節(jié)；數(shù)據(jù)段起始地址為1500，長度為500字節(jié)；堆棧段起始地址為2500，長度為800字節(jié)。系統(tǒng)的段表如下：段號起始地址段長1010002150050032500800。當進程訪問邏輯地址為2000的內(nèi)存單元時，會發(fā)生什么情況？（）A.正常訪問，對應的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)段內(nèi)B.產(chǎn)生越界錯誤，該地址超出了進程的地址空間C.進行地址轉(zhuǎn)換，將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址后訪問D.系統(tǒng)進行段的合并操作，然后再進行訪問5、在操作系統(tǒng)中，線程同步的方式有多種，如互斥鎖、條件變量、信號量等。假設一個線程需要等待另一個線程完成某個操作后才能繼續(xù)執(zhí)行。以下關于線程同步方式選擇的描述，正確的是：（）A.如果只是簡單的互斥訪問資源，使用條件變量更合適B.信號量適合用于多個線程對多個資源的同步訪問C.互斥鎖適用于線程之間需要復雜的交互和等待條件的情況D.條件變量通常與互斥鎖配合使用，以實現(xiàn)線程的等待和喚醒6、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結構（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當進行文件寫入操作時，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結構文件系統(tǒng)在面對系統(tǒng)崩潰或電源故障時如何保證文件系統(tǒng)的一致性，以及與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相比在性能和存儲空間使用方面的特點。A.日志結構文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結構文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結構文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當D.取決于具體的應用和系統(tǒng)配置7、在一個單處理機系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級分別為3、2和1（數(shù)值越大優(yōu)先級越高），到達時間分別為0、1和2毫秒，服務時間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級調(diào)度算法，且非搶占式，那么平均等待時間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒8、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負責管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務。以下關于內(nèi)核的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結構更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動程序來實現(xiàn)對設備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運行在特權模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下9、在一個多道程序設計的操作系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。假設進程A正在執(zhí)行計算任務，進程B正在進行I/O操作，進程C處于就緒狀態(tài)。此時，操作系統(tǒng)進行進程調(diào)度。以下關于進程調(diào)度的說法中，正確的是：（）A.一定會將進程C調(diào)度執(zhí)行，因為它處于就緒狀態(tài)B.可能會繼續(xù)讓進程A執(zhí)行，因為它正在進行計算且未完成C.一定會優(yōu)先調(diào)度進程B，因為I/O操作通常具有較高的優(yōu)先級D.可能會選擇一個新的進程進入執(zhí)行，而不是在這三個進程中進行調(diào)度10、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務具有不同的優(yōu)先級。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級的任務能夠及時得到處理。假設當前有三個任務T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當T1和T2同時就緒時，以下關于任務調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調(diào)度T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會按照一定的時間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級最低，它將永遠不會得到執(zhí)行機會11、某磁盤共有200個柱面，每個柱面有20個磁道，每個磁道有10個扇區(qū)。假定磁盤旋轉(zhuǎn)一圈的時間為20ms，磁頭在每個磁道上的平均移動時間為10ms。若要讀取一個位于第150柱面、第5磁道、第8扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時間？（請說明計算過程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms12、操作系統(tǒng)中的設備管理負責對系統(tǒng)中的各類I/O設備進行有效的管理和控制。假設有一個磁盤系統(tǒng)，其旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘7200轉(zhuǎn)，平均尋道時間為10ms，每個磁道包含500個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)?，F(xiàn)在要讀取一個100KB的文件，且文件數(shù)據(jù)連續(xù)存儲在磁盤上。那么，讀取該文件所需的平均時間大約為（）A.15msB.20msC.25msD.30ms13、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個表項占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB14、在一個具有內(nèi)存保護機制的操作系統(tǒng)中，每個進程都被分配了獨立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結合來防止進程訪問其他進程的內(nèi)存區(qū)域。假設進程P1試圖訪問進程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護機制是如何實現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關處理邏輯，并討論內(nèi)存保護在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護機制作用有限，意義不大15、在操作系統(tǒng)的設備管理中，緩沖技術可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術，它由多個緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設一個系統(tǒng)中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個緩沖池包含10個緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個進程進行數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，輸入數(shù)據(jù)量為50KB，輸出數(shù)據(jù)量為30KB，每個緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的分布式文件系統(tǒng)。2、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的訪問控制標記。3、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)的兼容性測試和回歸測試。4、（本題5分）什么是消息傳遞系統(tǒng)？有哪些實現(xiàn)方式？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細探討操作系統(tǒng)中的虛擬設備技術，如虛擬打印機、虛擬網(wǎng)卡等，分析虛擬設備的實現(xiàn)原理和在資源共享、隔離和靈活性方面的優(yōu)勢。2、（本題5分）詳細闡述操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理中的slab分配器的原理和應用，探討其在對象管理和內(nèi)存效率方面的優(yōu)勢。分析slab分配器在內(nèi)核內(nèi)存管理中的作用。3、（本題5分）操作系統(tǒng)的內(nèi)存頁面置換算法對于提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)性能具有重要意義。請深入探討常見的頁面置換算法，如最佳置換算法（OPT）、先進先出置換算法（FIFO）、最近最少使用置換算法（LRU）等，分析它們的原理和優(yōu)缺點，并研究如何根據(jù)系統(tǒng)的運行狀況選擇合適的頁面置換算法。4、（本題5分）隨著云計算的發(fā)展，云操作系統(tǒng)成為研究的熱點。深入探討云操作系統(tǒng)的特點和架構，如虛擬化技術的應用、資源彈性分配、服務管理等，分析云操作系統(tǒng)與傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系，研究在云計算環(huán)境下如何保障云操作系統(tǒng)的性能、可用性和安全性。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的電源管理對于移動設備和節(jié)能型計算機系統(tǒng)至關重要。請詳細論述操作系統(tǒng)在電源管理方面的策略和技術