浙江師范大學行知學院《操作系統(tǒng)實驗》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁浙江師范大學行知學院

《操作系統(tǒng)實驗》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20個小題，每小題2分，共40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、某操作系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們共享兩個資源R1和R2。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源最大需求資源R1R2R1R2P11032P20121P31131系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如果是，給出一個安全序列。（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P22、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。采用最佳適應算法進行內(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)3、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動過程包括硬件初始化、內(nèi)核加載、驅(qū)動程序加載和用戶空間服務啟動等階段。假設(shè)系統(tǒng)在啟動過程中出現(xiàn)故障，分析可能導致故障的原因，如硬件問題、配置錯誤、驅(qū)動程序不兼容等，并討論如何進行故障診斷和修復，以及如何優(yōu)化系統(tǒng)啟動過程以提高啟動速度。A.硬件問題是最常見的故障原因B.配置錯誤是最常見的故障原因C.驅(qū)動程序不兼容是最常見的故障原因D.不同故障原因在不同情況下都可能出現(xiàn)4、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.8MB5、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)負責管理存儲在磁盤上的文件和目錄。假設(shè)使用的是一種索引節(jié)點（inode）結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，每個文件都有一個對應的inode，其中包含了文件的屬性信息和指向文件數(shù)據(jù)塊的指針。現(xiàn)在有一個大文件，其數(shù)據(jù)分布在多個不連續(xù)的磁盤塊上。當讀取這個文件時，文件系統(tǒng)需要通過inode中的指針來定位數(shù)據(jù)塊。分析這種文件系統(tǒng)在處理大文件時的性能特點，包括磁盤尋道時間、數(shù)據(jù)傳輸速度和文件訪問的效率，并探討如何優(yōu)化文件系統(tǒng)以提高大文件的訪問性能。A.讀取大文件時性能較好，無需優(yōu)化B.讀取大文件時性能較差，可采用連續(xù)分配方式優(yōu)化C.讀取大文件時性能較差，可采用更大的磁盤緩存優(yōu)化D.讀取大文件時性能較差，可采用更高效的磁盤調(diào)度算法優(yōu)化6、在存儲管理中，頁面置換時，如果所有頁都在使用，優(yōu)先置換未被修改的頁，這是基于（）的考慮。A.減少I/O次數(shù)B.提高內(nèi)存利用率C.縮短置換時間D.以上都是7、在一個采用動態(tài)分區(qū)存儲管理的系統(tǒng)中，初始時內(nèi)存為空。現(xiàn)有作業(yè)J1、J2、J3、J4、J5依次請求裝入內(nèi)存，它們所需的內(nèi)存空間大小分別為200KB、150KB、100KB、50KB、250KB。若采用最佳適應算法分配內(nèi)存，請問作業(yè)J5能否裝入內(nèi)存？（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對8、在一個單核CPU的操作系統(tǒng)中，同時有多個進程處于就緒狀態(tài)。假設(shè)系統(tǒng)采用先來先服務（FCFS）的調(diào)度算法，進程P1、P2、P3、P4、P5的到達時間和服務時間如下表所示：（）進程到達時間服務時間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89、在一個具有設(shè)備管理功能的操作系統(tǒng)中，有多種設(shè)備類型，如磁盤、打印機、鍵盤等。假設(shè)系統(tǒng)采用中斷驅(qū)動的I/O控制方式，當一個設(shè)備完成I/O操作時，會向CPU發(fā)送中斷信號?，F(xiàn)在有一個磁盤正在進行讀操作，當讀操作完成后，中斷處理程序需要完成哪些工作？（）A.保存當前進程的現(xiàn)場，切換到中斷服務進程，處理中斷請求，恢復被中斷進程的現(xiàn)場B.直接將讀取的數(shù)據(jù)傳遞給請求進程，更新設(shè)備狀態(tài)，然后繼續(xù)執(zhí)行被中斷的進程C.通知磁盤控制器停止操作，釋放相關(guān)資源，喚醒等待該I/O操作完成的進程D.檢查中斷原因，獲取讀取的數(shù)據(jù)，進行錯誤處理，將控制權(quán)交回被中斷的進程10、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務的調(diào)度不僅要考慮任務的優(yōu)先級，還要滿足任務的時間約束。假設(shè)有一個周期性任務，其執(zhí)行周期為50毫秒，每次執(zhí)行時間為20毫秒。分析在不同的調(diào)度算法（如單調(diào)速率調(diào)度、最早截止時間優(yōu)先等）下，如何保證該任務能夠按時完成，并討論這些調(diào)度算法在處理周期性任務時的優(yōu)缺點。A.單調(diào)速率調(diào)度算法最優(yōu)B.最早截止時間優(yōu)先算法最優(yōu)C.兩種算法在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于任務的具體特點和系統(tǒng)負載11、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，索引節(jié)點（inode）是用于存儲文件屬性和磁盤地址等信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用直接索引和間接索引相結(jié)合的方式來存儲文件數(shù)據(jù)的磁盤地址。對于一個較大的文件，以下關(guān)于磁盤地址存儲和訪問的描述，正確的是：（）A.直接索引部分可以存儲較多的磁盤地址，足以滿足大部分文件的需求B.間接索引部分通過指針指向多個磁盤塊，用于存儲更多的磁盤地址C.讀取文件數(shù)據(jù)時，首先查找直接索引部分，若找不到再查找間接索引部分D.間接索引會增加文件的讀取時間，因此應盡量減少間接索引的使用12、在一個具有多級目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，用戶A在其主目錄下創(chuàng)建了一個子目錄subdir，并在subdir目錄下創(chuàng)建了文件file.txt。用戶B沒有權(quán)限訪問用戶A的主目錄，但具有對subdir目錄的讀權(quán)限。請問用戶B能否讀取file.txt文件的內(nèi)容？（）A.能B.不能C.取決于文件的具體權(quán)限設(shè)置D.無法確定13、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)有連續(xù)分配、鏈接分配和索引分配等多種方式。連續(xù)分配方式具有較高的順序訪問速度，但存在外部碎片問題；鏈接分配方式解決了外部碎片問題，但隨機訪問速度較慢；索引分配方式則結(jié)合了兩者的優(yōu)點。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個索引節(jié)點包含13個直接地址項、1個一級間接地址項、1個二級間接地址項和1個三級間接地址項，每個地址項大小為4字節(jié)，盤塊大小為1KB。若要訪問文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤I/O操作（）A.1B.2C.3D.414、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號03152731則邏輯地址0x8000對應的物理地址是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.015、在一個具有多個緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，從用戶進程向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)和從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出數(shù)據(jù)可以并行操作。假設(shè)從用戶進程向緩沖區(qū)寫入一個數(shù)據(jù)的平均時間為T1，從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出一個數(shù)據(jù)的平均時間為T2，緩沖區(qū)的數(shù)量為N。若要使系統(tǒng)的并行度最高，T1和T2應滿足什么關(guān)系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對16、在文件系統(tǒng)中，文件目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。常見的文件目錄組織方式有單級目錄、兩級目錄和多級目錄。單級目錄結(jié)構(gòu)簡單，但不便于文件的分類管理；兩級目錄將用戶文件目錄和系統(tǒng)文件目錄分開，提高了安全性；多級目錄則形成了樹形結(jié)構(gòu)，便于文件的分類和查找。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結(jié)構(gòu)，目錄深度為3，每個目錄下最多有10個子目錄或文件。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.100000017、在操作系統(tǒng)的進程調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度算法可以根據(jù)進程的優(yōu)先級來決定其執(zhí)行順序。優(yōu)先級可以是靜態(tài)的，在進程創(chuàng)建時確定；也可以是動態(tài)的，根據(jù)進程的運行情況進行調(diào)整。假設(shè)系統(tǒng)中有三個進程P1、P2和P3，它們的靜態(tài)優(yōu)先級分別為3、5和7，當前時刻P1正在運行，P2和P3在就緒隊列中等待。突然，P1發(fā)生I/O等待，P2和P3的優(yōu)先級不變。那么，接下來應該被調(diào)度執(zhí)行的進程是（）A.P2B.P3C.繼續(xù)等待P1完成I/O操作D.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)18、在操作系統(tǒng)的虛擬存儲管理中，頁面置換算法的選擇對系統(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)頁面最近是否被使用以及是否被修改來選擇置換頁面B.NRU算法總是選擇最長時間未被使用的頁面進行置換C.NRU算法在選擇置換頁面時，不考慮頁面的訪問頻率D.NRU算法比先進先出（FIFO）算法更能避免Belady異?，F(xiàn)象19、某計算機系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲管理方式，將內(nèi)存分為4個分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB。現(xiàn)有4個進程P1、P2、P3和P4，它們所需的內(nèi)存空間分別為350KB、200KB、500KB和450KB。請問采用首次適應算法，這些進程能否全部裝入內(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，沒有足夠大的連續(xù)分區(qū)滿足P3的需求D.否，沒有足夠大的連續(xù)分區(qū)滿足P4的需求20、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進行交互的接口。假設(shè)一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，它通過系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程，包括從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶態(tài)的機制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開銷和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開銷小，無需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開銷適中，無需特別優(yōu)化二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的性能調(diào)優(yōu)工具和技術(shù)。2、（本題5分）解釋性能優(yōu)化的基本原則和方法。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存泄漏檢測方法。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程調(diào)度的動態(tài)優(yōu)先級調(diào)整策略。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持不同類型的文件系統(tǒng)快照恢復策略和其時間開銷。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的資源預約和分配策略。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理