西安工業(yè)大學(xué)《操作系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)西安工業(yè)大學(xué)

《操作系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(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、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2、在操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理中，頁(yè)面置換算法的選擇會(huì)影響系統(tǒng)的性能。假設(shè)系統(tǒng)采用最近最少使用（LRU）頁(yè)面置換算法。當(dāng)內(nèi)存已滿且需要置換頁(yè)面時(shí)，以下關(guān)于頁(yè)面選擇的描述，正確的是：（）A.會(huì)選擇最長(zhǎng)時(shí)間未被訪問(wèn)的頁(yè)面進(jìn)行置換B.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面進(jìn)行置換C.選擇剛剛被訪問(wèn)過(guò)的頁(yè)面進(jìn)行置換D.選擇最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面進(jìn)行置換3、操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理負(fù)責(zé)對(duì)用戶提交的作業(yè)進(jìn)行組織、調(diào)度和控制。作業(yè)通常由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制說(shuō)明書(shū)組成。作業(yè)調(diào)度算法的性能直接影響系統(tǒng)的效率和用戶的滿意度。假設(shè)有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間分別為8:00、8:30和9:00，運(yùn)行時(shí)間分別為2小時(shí)、1小時(shí)和0.5小時(shí)。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，且系統(tǒng)在10:00開(kāi)始調(diào)度作業(yè)，那么平均等待時(shí)間為（）A.0.5小時(shí)B.1小時(shí)C.1.5小時(shí)D.2小時(shí)4、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(wèn)過(guò)的頁(yè)面集合。若頁(yè)面訪問(wèn)序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁(yè)面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請(qǐng)問(wèn)在t=10毫秒時(shí)，進(jìn)程的工作集中包含哪些頁(yè)面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,15、某操作系統(tǒng)采用動(dòng)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(qǐng)求和釋放請(qǐng)求，分配請(qǐng)求依次為：300KB、200KB、150KB、400KB，釋放請(qǐng)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(qǐng)問(wèn)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)6、在一個(gè)多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在不同的處理器上并行執(zhí)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)處理器，進(jìn)程P1、P2、P3和P4同時(shí)就緒。以下關(guān)于多處理器操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)將這四個(gè)進(jìn)程平均分配到四個(gè)處理器上執(zhí)行，以保證負(fù)載均衡B.進(jìn)程調(diào)度的策略與單處理器操作系統(tǒng)完全相同，不需要考慮處理器的數(shù)量C.為了充分利用多處理器資源，操作系統(tǒng)可能會(huì)將一個(gè)進(jìn)程的不同部分分配到不同的處理器上執(zhí)行D.如果進(jìn)程P1是計(jì)算密集型，而進(jìn)程P2是I/O密集型，操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先將P1分配到處理器上執(zhí)行7、在一個(gè)具有文件共享功能的操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)文件。為了保證文件數(shù)據(jù)的一致性，系統(tǒng)采用了文件鎖機(jī)制。有進(jìn)程P1正在對(duì)文件進(jìn)行讀操作，并獲取了共享讀鎖，此時(shí)進(jìn)程P2想要對(duì)文件進(jìn)行寫(xiě)操作。那么，進(jìn)程P2會(huì)處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)，等待獲取寫(xiě)鎖B.阻塞狀態(tài)，直到P1釋放讀鎖C.運(yùn)行狀態(tài)，可以直接進(jìn)行寫(xiě)操作D.錯(cuò)誤狀態(tài)，不允許同時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)操作8、在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)采用分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，頁(yè)面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址空間為32GB。則該進(jìn)程的頁(yè)表項(xiàng)數(shù)量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M9、在一個(gè)具有多個(gè)線程的進(jìn)程中，線程之間共享進(jìn)程的資源，包括內(nèi)存、文件描述符等。但每個(gè)線程有自己獨(dú)立的?？臻g和線程控制塊。假設(shè)有線程T1、T2和T3，它們同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)全局變量X，X的初始值為0。T1執(zhí)行X=X+1，T2執(zhí)行X=X-2，T3執(zhí)行X=X*3，請(qǐng)問(wèn)最終X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能10、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一臺(tái)打印機(jī)被多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)使用。為了保證打印結(jié)果的正確，系統(tǒng)應(yīng)采用何種技術(shù)？（）A.進(jìn)程互斥B.進(jìn)程同步C.進(jìn)程通信D.死鎖避免11、在一個(gè)多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在多個(gè)CPU核心上并行執(zhí)行。假設(shè)有一個(gè)計(jì)算密集型的進(jìn)程，它可以被分解為多個(gè)子任務(wù)，并且這些子任務(wù)之間沒(méi)有數(shù)據(jù)依賴關(guān)系。現(xiàn)在系統(tǒng)中有4個(gè)可用的CPU核心，將這個(gè)進(jìn)程分配到這些核心上執(zhí)行。分析在不同的任務(wù)分配策略（如平均分配、自適應(yīng)分配等）下，進(jìn)程的執(zhí)行時(shí)間和系統(tǒng)資源利用率的變化情況，并討論哪種分配策略在不同負(fù)載條件下更具優(yōu)勢(shì)。A.平均分配策略更優(yōu)B.自適應(yīng)分配策略更優(yōu)C.兩種策略在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于進(jìn)程的具體特點(diǎn)12、在操作系統(tǒng)中，死鎖的檢測(cè)和恢復(fù)是處理死鎖問(wèn)題的重要手段。死鎖檢測(cè)可以通過(guò)資源分配圖或者矩陣的方法進(jìn)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)資源類型R1、R2、R3和R4，三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3。P1申請(qǐng)了R1和R2，P2申請(qǐng)了R2和R3，P3申請(qǐng)了R3和R4。現(xiàn)在通過(guò)資源分配圖進(jìn)行死鎖檢測(cè)，那么該系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)（）A.是B.否C.無(wú)法確定D.以上都不對(duì)13、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一個(gè)需要避免的問(wèn)題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數(shù)量分別為5、4、3，每個(gè)進(jìn)程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進(jìn)程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來(lái)判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果當(dāng)前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源A已分配資源B已分配資源CP1100P2010P3110P4101那么，系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？A.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)安全序列，如C.系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)，不存在安全序列D.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)安全序列，如14、在文件系統(tǒng)中，文件目錄的組織方式對(duì)文件的查找效率有很大影響。常見(jiàn)的文件目錄組織方式有單級(jí)目錄、兩級(jí)目錄和多級(jí)目錄。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不便于文件的分類管理；兩級(jí)目錄將用戶文件目錄和系統(tǒng)文件目錄分開(kāi)，提高了安全性；多級(jí)目錄則形成了樹(shù)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(jí)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.100000015、文件系統(tǒng)的文件訪問(wèn)控制可以限制用戶對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限。以下關(guān)于文件訪問(wèn)控制的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件訪問(wèn)控制可以通過(guò)用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)B.文件訪問(wèn)控制可以限制用戶對(duì)文件的讀、寫(xiě)、執(zhí)行等操作C.文件訪問(wèn)控制可以采用訪問(wèn)控制列表（ACL）或能力列表等方式實(shí)現(xiàn)D.文件訪問(wèn)控制只對(duì)本地文件系統(tǒng)有效，對(duì)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)沒(méi)有作用二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理異常和錯(cuò)誤？2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和應(yīng)對(duì)策略。3、（本題5分）簡(jiǎn)述進(jìn)程控制塊的內(nèi)容和作用。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理的分頁(yè)存儲(chǔ)管理和分段存儲(chǔ)管理方式的原理、優(yōu)缺點(diǎn)，并分析它們?cè)谔幚泶髢?nèi)存和多進(jìn)程環(huán)境下的性能差異以及如何進(jìn)行有效的地址轉(zhuǎn)換。2、（本題5分）內(nèi)存管理是操作系統(tǒng)的核心功能之一。深入探討各種內(nèi)存管理技術(shù)，如分區(qū)存儲(chǔ)管理、頁(yè)式存儲(chǔ)管理、段式存儲(chǔ)管理、段頁(yè)式存儲(chǔ)管理等，分析它們?cè)趦?nèi)存分配效率、內(nèi)存碎片處理、地址轉(zhuǎn)換等方面的特點(diǎn)和優(yōu)劣，以及如何在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中進(jìn)行選擇和優(yōu)化。3、（本題5分）在多核操作系統(tǒng)中，緩存一致性協(xié)議對(duì)于保證數(shù)據(jù)的一致性和系統(tǒng)性能至關(guān)重要。深入探討常見(jiàn)的緩存一致性協(xié)議，如MESI、MOESI等，分析它們的工作原理、實(shí)現(xiàn)機(jī)制和性能開(kāi)銷，研究在不同的多核架構(gòu)和應(yīng)用場(chǎng)景下如何選擇合適的緩存一致性協(xié)議，以及緩存一致性問(wèn)題對(duì)程序并行性的影響。4、（本題5分）隨著虛擬化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，操作系統(tǒng)需要支持虛擬機(jī)的運(yùn)行。論述操作系統(tǒng)在虛擬化環(huán)境中的角色和功能，如虛擬機(jī)監(jiān)控器接口、資源虛擬化等，分析虛擬化對(duì)操作系統(tǒng)性能和功能的影響，探討操作系