西安電子科技大學(xué)長(zhǎng)安學(xué)院《操作系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30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)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關(guān)于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復(fù)技術(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術(shù)來(lái)記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時(shí)進(jìn)行恢復(fù)C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術(shù)來(lái)提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設(shè)備的質(zhì)量，與軟件設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)2、在操作系統(tǒng)的安全機(jī)制中，用戶認(rèn)證和授權(quán)是重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)用戶，每個(gè)用戶具有不同的權(quán)限。以下關(guān)于用戶認(rèn)證和授權(quán)的描述中，正確的是：（）A.用戶認(rèn)證只需要在用戶登錄時(shí)進(jìn)行一次，后續(xù)操作無(wú)需再次認(rèn)證B.授權(quán)是確定用戶可以訪問哪些資源和執(zhí)行哪些操作的過(guò)程C.一旦用戶通過(guò)認(rèn)證，就擁有對(duì)系統(tǒng)所有資源的完全訪問權(quán)限D(zhuǎn).用戶認(rèn)證和授權(quán)的信息通常存儲(chǔ)在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，以提高安全性3、假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，根目錄下有文件夾A和B，文件夾A下有文件1.txt和文件夾C，文件夾C下有文件2.txt，文件夾B下有文件3.txt。當(dāng)前工作目錄為文件夾A，請(qǐng)問要訪問文件3.txt的相對(duì)路徑和絕對(duì)路徑分別是什么？（）A.../B/3.txt，/A/B/3.txtB.../B/3.txt，/B/3.txtC.B/3.txt，/A/B/3.txtD.B/3.txt，/B/3.txt4、在一個(gè)具有三級(jí)頁(yè)表的分頁(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，頁(yè)面大小為4KB，邏輯地址空間為64GB。若各級(jí)頁(yè)表的長(zhǎng)度均為4B，則頁(yè)表占用的內(nèi)存空間是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB5、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級(jí)。假設(shè)系統(tǒng)中有三個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級(jí)依次降低。當(dāng)多個(gè)任務(wù)同時(shí)就緒時(shí)，以下關(guān)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.總是調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)T1執(zhí)行，直到它完成或阻塞B.如果任務(wù)T1正在執(zhí)行，而更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)T2就緒，操作系統(tǒng)會(huì)立即搶占T1并調(diào)度T2執(zhí)行C.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)只考慮任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間和資源需求D.低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)T3永遠(yuǎn)不會(huì)得到執(zhí)行機(jī)會(huì)，除非高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)都處于阻塞狀態(tài)6、在一個(gè)具有虛擬存儲(chǔ)功能的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的部分頁(yè)面被換出到外存。當(dāng)該進(jìn)程再次訪問這些被換出的頁(yè)面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。以下關(guān)于缺頁(yè)中斷處理的說(shuō)法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)立即將所需頁(yè)面從外存調(diào)入內(nèi)存，然后恢復(fù)進(jìn)程的執(zhí)行B.缺頁(yè)中斷處理過(guò)程中，進(jìn)程會(huì)被一直阻塞，直到頁(yè)面調(diào)入完成C.操作系統(tǒng)會(huì)先選擇一個(gè)合適的頁(yè)面進(jìn)行置換，然后將所需頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存D.缺頁(yè)中斷的處理優(yōu)先級(jí)低于其他硬件中斷，會(huì)在其他中斷處理完成后再進(jìn)行7、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點(diǎn)（inode）來(lái)管理文件，每個(gè)inode包含12個(gè)直接地址指針、1個(gè)一級(jí)間接地址指針、1個(gè)二級(jí)間接地址指針和1個(gè)三級(jí)間接地址指針。每個(gè)盤塊大小為1KB，每個(gè)盤塊號(hào)占4B。若文件最大長(zhǎng)度為4TB，則三級(jí)間接地址指針指向的盤塊數(shù)是多少？（請(qǐng)?jiān)敿?xì)計(jì)算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^268、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信中，共享內(nèi)存是一種高效的方式。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2通過(guò)共享內(nèi)存進(jìn)行通信，以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內(nèi)存區(qū)域的大小是固定的，不能動(dòng)態(tài)調(diào)整B.進(jìn)程P1和P2對(duì)共享內(nèi)存的訪問是互斥的，避免了數(shù)據(jù)沖突C.共享內(nèi)存通信需要操作系統(tǒng)提供額外的同步機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)的一致性D.共享內(nèi)存通信只適用于同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程，不能用于不同計(jì)算機(jī)之間的進(jìn)程通信9、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(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)行在用戶模式下10、在一個(gè)采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，一個(gè)文件的大小為100KB，盤塊大小為4KB，每個(gè)盤塊號(hào)占用4個(gè)字節(jié)。若采用一級(jí)索引，索引表項(xiàng)能夠容納的盤塊號(hào)數(shù)量為1024個(gè)。那么，該文件最多需要多少個(gè)索引塊？（）A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)11、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)可以用來(lái)決定進(jìn)程的執(zhí)行順序。以下關(guān)于進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)可以分為靜態(tài)優(yōu)先級(jí)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)兩種類型B.靜態(tài)優(yōu)先級(jí)在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)確定，不會(huì)隨著時(shí)間的變化而改變C.動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)可以根據(jù)進(jìn)程的執(zhí)行情況和等待時(shí)間等因素進(jìn)行調(diào)整D.進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)越高，執(zhí)行的時(shí)間就越長(zhǎng)12、操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是連接硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)內(nèi)核的橋梁。假設(shè)一個(gè)新的打印機(jī)設(shè)備被連接到計(jì)算機(jī)上，以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的作用和工作過(guò)程的描述中，正確的是：（）A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)的通用命令轉(zhuǎn)換為打印機(jī)特定的控制指令B.當(dāng)用戶打印文件時(shí)，操作系統(tǒng)直接控制打印機(jī)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不參與C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一旦安裝就不會(huì)更新，除非打印機(jī)硬件發(fā)生重大變化D.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)立于操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行，不受內(nèi)核的管理和控制13、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(duì)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(chǎng)景和用戶需求14、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)CPU和內(nèi)存資源。假設(shè)系統(tǒng)中有進(jìn)程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級(jí)分別為高、中、低，并且它們的運(yùn)行時(shí)間和內(nèi)存需求各不相同。P1需要運(yùn)行10分鐘，占用512MB內(nèi)存；P2需要運(yùn)行20分鐘，占用256MB內(nèi)存；P3需要運(yùn)行30分鐘，占用128MB內(nèi)存。當(dāng)前系統(tǒng)可用內(nèi)存為1GB，CPU采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時(shí)間片大小為5分鐘。在這種情況下，以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度和內(nèi)存分配的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.進(jìn)程P1會(huì)首先獲得CPU資源，因?yàn)樗膬?yōu)先級(jí)最高，并且會(huì)一次性分配512MB內(nèi)存B.由于內(nèi)存有限，進(jìn)程P3可能會(huì)因?yàn)閮?nèi)存不足而被阻塞，直到其他進(jìn)程釋放足夠的內(nèi)存C.CPU會(huì)按照P1、P2、P3的順序輪流執(zhí)行，每個(gè)進(jìn)程每次執(zhí)行5分鐘，內(nèi)存根據(jù)進(jìn)程需求逐步分配D.進(jìn)程P2可能會(huì)在P1運(yùn)行完第一個(gè)時(shí)間片后獲得CPU資源，內(nèi)存分配會(huì)優(yōu)先滿足運(yùn)行時(shí)間短的進(jìn)程15、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(hào)量等。假設(shè)一個(gè)線程需要等待另一個(gè)線程完成某個(gè)操作后才能繼續(xù)執(zhí)行。以下關(guān)于線程同步方式選擇的描述，正確的是：（）A.如果只是簡(jiǎn)單的互斥訪問資源，使用條件變量更合適B.信號(hào)量適合用于多個(gè)線程對(duì)多個(gè)資源的同步訪問C.互斥鎖適用于線程之間需要復(fù)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(shí)現(xiàn)線程的等待和喚醒二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）什么是系統(tǒng)調(diào)用？它的作用是什么？2、（本題5分）簡(jiǎn)述緩沖池的組成和工作原理。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的文檔編寫和維護(hù)。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討在操作系統(tǒng)中，如何優(yōu)化進(jìn)程的上下文切換時(shí)間，考慮寄存器保存和恢復(fù)、內(nèi)存映射切換等方面。研究上下文切換優(yōu)化對(duì)系統(tǒng)并發(fā)性能的提升效果。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的設(shè)備獨(dú)立性，研究設(shè)備獨(dú)立性的概念和實(shí)現(xiàn)原理。分析設(shè)備獨(dú)立性如何提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和設(shè)備的可移植性，以及在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的問題。3、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是多個(gè)進(jìn)程之間協(xié)同工作的重要手段。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述進(jìn)程通信的方式，如共享內(nèi)存、消息傳遞、管道等，分析它們的實(shí)現(xiàn)原理、適用場(chǎng)景和性能特點(diǎn)，以及在復(fù)雜系統(tǒng)中如何選擇合適的進(jìn)程通信方式來(lái)提高系統(tǒng)的效率和可靠性。4、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存技術(shù)，包括其原理、實(shí)現(xiàn)方式以及對(duì)系統(tǒng)性能的影響。分析虛擬內(nèi)存如何解決內(nèi)存不足的問題，以及在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的挑