長沙醫(yī)學(xué)院《操作系統(tǒng)原理》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頁長沙醫(yī)學(xué)院

《操作系統(tǒng)原理》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25個小題，每小題1分，共25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、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一個需要避免的問題。假設(shè)有四個進(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)，存在一個安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，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)，存在一個安全序列，如2、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結(jié)構(gòu)（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當(dāng)進(jìn)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(shí)際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結(jié)構(gòu)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(diǎn)。A.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當(dāng)D.取決于具體的應(yīng)用和系統(tǒng)配置3、在一個實(shí)時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務(wù)的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個任務(wù)能否在各自的周期內(nèi)完成執(zhí)行？（給出詳細(xì)的計算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對4、在一個具有虛擬存儲管理的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的虛擬地址空間大小為4GB，其中用戶空間為3GB，內(nèi)核空間為1GB。系統(tǒng)采用請求分頁存儲管理方式，頁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)程開始運(yùn)行時，已將部分頁面調(diào)入內(nèi)存。在運(yùn)行過程中，進(jìn)程又需要訪問一個新的頁面，而此時內(nèi)存中沒有空閑頁框。那么，操作系統(tǒng)會如何處理這種情況？（）A.立即終止該進(jìn)程，因?yàn)閮?nèi)存不足無法滿足其頁面請求B.選擇一個最近最少使用的頁面換出到外存，將新頁面調(diào)入內(nèi)存C.隨機(jī)選擇一個頁面換出到外存，將新頁面調(diào)入內(nèi)存D.拒絕該頁面請求，等待用戶釋放其他頁面后再進(jìn)行調(diào)入5、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，邏輯地址由段號和段內(nèi)偏移量組成。若某進(jìn)程的段表如下：段號0對應(yīng)的段長為1000，基址為5000；段號1對應(yīng)的段長為2000，基址為3000；段號2對應(yīng)的段長為3000，基址為12000。當(dāng)進(jìn)程訪問的邏輯地址為1，1500時，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.4500B.5500C.6500D.出錯6、在一個操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是非常重要的一部分。假設(shè)有兩個進(jìn)程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)。以下幾種進(jìn)程通信方式中，哪種方式最適合這種情況？（）A.共享內(nèi)存：兩個進(jìn)程可以直接訪問同一塊共享的內(nèi)存區(qū)域，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換B.消息傳遞：通過發(fā)送和接收消息來傳遞數(shù)據(jù)，每個消息有固定的大小和格式C.管道：一種單向的、基于字節(jié)流的通信方式，數(shù)據(jù)只能從一端流向另一端D.信號量：用于進(jìn)程之間的同步，而不是直接的數(shù)據(jù)交換7、在一個具有進(jìn)程優(yōu)先級調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的優(yōu)先級分為高、中、低三個級別。高優(yōu)先級進(jìn)程可以搶占中、低優(yōu)先級進(jìn)程的CPU資源，中優(yōu)先級進(jìn)程可以搶占低優(yōu)先級進(jìn)程的CPU資源。當(dāng)前有三個進(jìn)程P1（高優(yōu)先級）、P2（中優(yōu)先級）、P3（低優(yōu)先級），P3正在運(yùn)行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運(yùn)行P1B.等待P3運(yùn)行完當(dāng)前時間片，再運(yùn)行P1C.讓P1等待，直到P3主動放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)8、文件的存儲結(jié)構(gòu)有順序存儲、鏈?zhǔn)酱鎯退饕鎯Φ确绞?。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引存儲結(jié)構(gòu)，文件的大小為100KB，每個索引項指向一個4KB的磁盤塊。初始時，文件系統(tǒng)為該文件分配了一個包含10個索引項的索引表。當(dāng)文件需要擴(kuò)展時，以下關(guān)于文件存儲結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.如果文件的擴(kuò)展不超過40KB，系統(tǒng)可以直接在現(xiàn)有的索引表中分配新的磁盤塊B.索引存儲結(jié)構(gòu)在文件的隨機(jī)訪問方面性能較差，不如順序存儲結(jié)構(gòu)C.當(dāng)文件擴(kuò)展超過10個磁盤塊時，系統(tǒng)需要為文件分配一個新的更大的索引表D.鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)更適合文件的頻繁擴(kuò)展和刪除操作，因此在這種情況下應(yīng)該將文件轉(zhuǎn)換為鏈?zhǔn)酱鎯?、在一個支持多線程的操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設(shè)有兩個線程T1和T2共享一個全局變量count，初始值為0。T1負(fù)責(zé)對count進(jìn)行加1操作，T2負(fù)責(zé)對count進(jìn)行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機(jī)制。以下關(guān)于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進(jìn)行加1操作，T2不需要獲取鎖進(jìn)行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會導(dǎo)致線程的切換，從而降低系統(tǒng)性能D.可以使用多個鎖來分別保護(hù)count的加操作和減操作，提高并發(fā)度10、在一個操作系統(tǒng)中，進(jìn)程間通信（IPC）是實(shí)現(xiàn)進(jìn)程協(xié)作和數(shù)據(jù)交換的重要手段。假設(shè)有兩個進(jìn)程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在有多種IPC機(jī)制可供選擇，如管道、消息隊列、共享內(nèi)存和信號量等。分析每種IPC機(jī)制在數(shù)據(jù)傳輸量、同步方式、通信效率和編程復(fù)雜性等方面的特點(diǎn)，并根據(jù)具體的應(yīng)用場景選擇最合適的IPC機(jī)制。A.管道最適合B.消息隊列最適合C.共享內(nèi)存最適合D.應(yīng)根據(jù)具體場景選擇11、在一個實(shí)時操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級的任務(wù)能夠及時得到處理。假設(shè)當(dāng)前有三個任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當(dāng)T1和T2同時就緒時，以下關(guān)于任務(wù)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(yuǎn)不會得到執(zhí)行機(jī)會12、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150KB的空閑分區(qū)和一個400KB的空閑分區(qū)B.一個200KB的空閑分區(qū)和一個350KB的空閑分區(qū)C.一個350KB的空閑分區(qū)和一個150KB的空閑分區(qū)D.一個550KB的空閑分區(qū)13、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的優(yōu)先級可以用來決定進(jìn)程的執(zhí)行順序。以下關(guān)于進(jìn)程優(yōu)先級的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進(jìn)程的優(yōu)先級可以分為靜態(tài)優(yōu)先級和動態(tài)優(yōu)先級兩種類型B.靜態(tài)優(yōu)先級在進(jìn)程創(chuàng)建時確定，不會隨著時間的變化而改變C.動態(tài)優(yōu)先級可以根據(jù)進(jìn)程的執(zhí)行情況和等待時間等因素進(jìn)行調(diào)整D.進(jìn)程的優(yōu)先級越高，執(zhí)行的時間就越長14、在一個單核CPU的操作系統(tǒng)中，同時有多個進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。假設(shè)系統(tǒng)采用先來先服務(wù)（FCFS）的調(diào)度算法，進(jìn)程P1、P2、P3、P4、P5的到達(dá)時間和服務(wù)時間如下表所示：（）進(jìn)程到達(dá)時間服務(wù)時間P1010P228P346P464P582那么，平均等待時間和平均周轉(zhuǎn)時間分別是多少？A.平均等待時間為8，平均周轉(zhuǎn)時間為14B.平均等待時間為6，平均周轉(zhuǎn)時間為12C.平均等待時間為4，平均周轉(zhuǎn)時間為10D.平均等待時間為2，平均周轉(zhuǎn)時間為815、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16、在一個操作系統(tǒng)中，有進(jìn)程P1、P2、P3，它們的資源需求分別為（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系統(tǒng)可用資源為（2，1，1）。采用銀行家算法判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？（）A.安全B.不安全C.無法確定D.以上都不對17、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)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(shù)，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(shè)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(jìn)程進(jìn)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18、在一個具有多個緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，假定從磁盤把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的時間為T1，把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)的時間為T2，CPU對這一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時間為T3。若采用單緩沖技術(shù)，系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的總時間是多少？若采用雙緩沖技術(shù)呢？（請分別給出計算過程）（）A.T1+T2+T3和max(T1,T2)+T3B.T1+T2+T3和T1+max(T2,T3)C.T1+max(T2,T3)和T1+T2+T3D.max(T1,T2)+T3和T1+max(T2,T3)19、設(shè)備管理中的設(shè)備獨(dú)立性是指程序與具體的設(shè)備無關(guān)。以下關(guān)于設(shè)備獨(dú)立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備獨(dú)立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率B.設(shè)備獨(dú)立性可以通過設(shè)備驅(qū)動程序和邏輯設(shè)備表來實(shí)現(xiàn)C.設(shè)備獨(dú)立性意味著程序可以不考慮設(shè)備的具體類型和特性，直接使用設(shè)備D.設(shè)備獨(dú)立性只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用20、進(jìn)程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進(jìn)程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機(jī)制。假設(shè)有兩個進(jìn)程P1和P2，它們共享一個資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號量機(jī)制。初始時，信號量S的值為1。當(dāng)P1訪問資源R時，執(zhí)行P(S)操作；當(dāng)P1訪問結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號量和進(jìn)程操作的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)P1執(zhí)行P(S)操作后，如果S的值變?yōu)?，則P1獲得資源R并進(jìn)入臨界區(qū)B.如果P2在P1執(zhí)行V(S)操作之前執(zhí)行P(S)操作，P2一定會被阻塞C.信號量S的值永遠(yuǎn)不會小于0，因?yàn)檫@意味著出現(xiàn)了錯誤的操作D.當(dāng)P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個進(jìn)程在等待資源R，操作系統(tǒng)會隨機(jī)選擇一個進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)21、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是進(jìn)程之間交換信息的重要手段。常見的進(jìn)程通信方式有共享存儲、消息傳遞和管道通信等。共享存儲方式通過在內(nèi)存中開辟共享存儲區(qū)來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信；消息傳遞方式則通過發(fā)送和接收消息來完成；管道通信是一種半雙工的通信方式。現(xiàn)在有兩個進(jìn)程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，為了提高通信效率，最適合采用的通信方式是（）A.共享存儲B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式均可22、在內(nèi)存管理中，頁面置換算法用于決定當(dāng)內(nèi)存不足時替換哪些頁面。假設(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，物理內(nèi)存頁面數(shù)量為3，頁面引用序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。以下關(guān)于頁面置換過程的描述中，正確的是：（）A.FIFO算法可能會導(dǎo)致Belady異常，即增加物理內(nèi)存頁面數(shù)量反而會增加缺頁次數(shù)B.在這個引用序列中，F(xiàn)IFO算法的缺頁次數(shù)一定比最近最少使用（LRU）算法少C.FIFO算法總是替換最早進(jìn)入內(nèi)存的頁面，而不考慮頁面的使用頻率D.當(dāng)物理內(nèi)存已滿時，新頁面進(jìn)入一定會導(dǎo)致一個頁面被置換出去23、在一個多道程序設(shè)計的操作系統(tǒng)中，有多個進(jìn)程同時競爭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)先級分別為高、中、低，并且它們的運(yùn)行時間和內(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采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時間片大小為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，哪一項是正確的？（）A.進(jìn)程P1會首先獲得CPU資源，因?yàn)樗膬?yōu)先級最高，并且會一次性分配512MB內(nèi)存B.由于內(nèi)存有限，進(jìn)程P3可能會因?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會按照P1、P2、P3的順序輪流執(zhí)行，每個進(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可能會在P1運(yùn)行完第一個時間片后獲得CPU資源，內(nèi)存分配會優(yōu)先滿足運(yùn)行時間短的進(jìn)程24、文件系統(tǒng)的文件保護(hù)可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護(hù)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護(hù)可以通過訪問控制列表（ACL）來實(shí)現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權(quán)限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護(hù)只需要在文件系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分25、在一個實(shí)時操作系統(tǒng)中，任務(wù)的截止時間是一個關(guān)鍵因素。假設(shè)系統(tǒng)中有一個硬實(shí)時任務(wù)T1，其截止時間為100ms，當(dāng)前時間為50ms，任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行了40ms，還剩下20ms的計算量。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會暫停其他任務(wù)，優(yōu)先保證T1在截止時間前完成B.如果此時有一個更高優(yōu)先級的非實(shí)時任務(wù)就緒，操作系統(tǒng)會調(diào)度該任務(wù)執(zhí)行C.由于T1已經(jīng)花費(fèi)了較多時間，操作系統(tǒng)會判定其無法按時完成，將其放棄D.實(shí)時操作