中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）《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(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(xiàn)…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）

《操作系統(tǒng)原理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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)采用先來(lái)先服務(wù)（FCFS）磁盤(pán)調(diào)度算法的系統(tǒng)中，假設(shè)磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列的順序?yàn)?8，183，37，122，14，124，65，67。磁頭初始位置在53磁道，磁頭移動(dòng)方向從0磁道開(kāi)始向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)，請(qǐng)問(wèn)磁頭移動(dòng)的總距離是多少？（）A.565B.649C.708D.7562、操作系統(tǒng)中的死鎖問(wèn)題是一個(gè)重要的研究課題。假設(shè)有三個(gè)進(jìn)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(qǐng)求對(duì)方占用的資源。以下關(guān)于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會(huì)導(dǎo)致死鎖，因?yàn)槿齻€(gè)進(jìn)程都無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行B.死鎖的發(fā)生是因?yàn)橘Y源分配不當(dāng)和進(jìn)程推進(jìn)順序不合理C.只要其中一個(gè)進(jìn)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(guò)預(yù)先分配所有資源的方式來(lái)完全避免死鎖的出現(xiàn)3、文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有順序存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和索引存儲(chǔ)等方式。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，文件的大小為100KB，每個(gè)索引項(xiàng)指向一個(gè)4KB的磁盤(pán)塊。初始時(shí)，文件系統(tǒng)為該文件分配了一個(gè)包含10個(gè)索引項(xiàng)的索引表。當(dāng)文件需要擴(kuò)展時(shí)，以下關(guān)于文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.如果文件的擴(kuò)展不超過(guò)40KB，系統(tǒng)可以直接在現(xiàn)有的索引表中分配新的磁盤(pán)塊B.索引存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在文件的隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)方面性能較差，不如順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)C.當(dāng)文件擴(kuò)展超過(guò)10個(gè)磁盤(pán)塊時(shí)，系統(tǒng)需要為文件分配一個(gè)新的更大的索引表D.鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(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?chǔ)4、操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理功能對(duì)于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。以下關(guān)于內(nèi)存分配方式的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.連續(xù)分配方式將內(nèi)存空間劃分為連續(xù)的區(qū)域，分配給進(jìn)程B.分頁(yè)分配方式將內(nèi)存空間劃分為固定大小的頁(yè)，進(jìn)程的地址空間也被劃分為頁(yè)C.分段分配方式將進(jìn)程的地址空間劃分為不同的段，每個(gè)段有不同的用途D.動(dòng)態(tài)分配方式可以根據(jù)進(jìn)程的需求動(dòng)態(tài)地調(diào)整內(nèi)存分配，不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存碎片問(wèn)題5、在一個(gè)具有多個(gè)緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，假定從磁盤(pán)把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的時(shí)間為T(mén)1，把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到用戶(hù)區(qū)的時(shí)間為T(mén)2，CPU對(duì)這一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)間為T(mén)3。若采用單緩沖技術(shù)，系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的總時(shí)間是多少？若采用雙緩沖技術(shù)呢？（請(qǐng)分別給出計(jì)算過(guò)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)6、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設(shè)有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲(chǔ)采用連續(xù)分配方式。當(dāng)用戶(hù)創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，以下關(guān)于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)會(huì)在磁盤(pán)上找到連續(xù)的空閑空間來(lái)存儲(chǔ)新文件的數(shù)據(jù)B.新文件的目錄項(xiàng)會(huì)立即被添加到父目錄中，無(wú)論文件數(shù)據(jù)是否完全存儲(chǔ)C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴(kuò)展可能會(huì)導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)移動(dòng)D.文件的刪除會(huì)立即釋放其占用的所有磁盤(pán)空間，包括可能存在的碎片7、在一個(gè)單CPU的操作系統(tǒng)中，有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們的到達(dá)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間和優(yōu)先級(jí)如下表所示。進(jìn)程到達(dá)時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（ms）優(yōu)先級(jí)P1053P2142P3261P4334假設(shè)系統(tǒng)采用搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，當(dāng)時(shí)間片為2ms時(shí)，進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.12.5msB.13.5msC.14.5msD.15.5ms8、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(fǎng)問(wèn)速度，但存在外部碎片問(wèn)題；鏈接分配方式解決了外部碎片問(wèn)題，但隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)速度較慢；索引分配方式則結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個(gè)索引節(jié)點(diǎn)包含13個(gè)直接地址項(xiàng)、1個(gè)一級(jí)間接地址項(xiàng)、1個(gè)二級(jí)間接地址項(xiàng)和1個(gè)三級(jí)間接地址項(xiàng)，每個(gè)地址項(xiàng)大小為4字節(jié)，盤(pán)塊大小為1KB。若要訪(fǎng)問(wèn)文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤(pán)I/O操作（）A.1B.2C.3D.49、在一個(gè)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，采用頁(yè)面置換算法時(shí)，把最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面淘汰。已知系統(tǒng)為某進(jìn)程分配了3個(gè)物理頁(yè)框，頁(yè)面訪(fǎng)問(wèn)序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。假設(shè)初始時(shí)內(nèi)存為空，那么，缺頁(yè)次數(shù)是多少？（）A.9次B.10次C.11次D.12次10、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段式存儲(chǔ)管理和頁(yè)式存儲(chǔ)管理是兩種常見(jiàn)的方式。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段的長(zhǎng)度不同。以下關(guān)于段式存儲(chǔ)管理和頁(yè)式存儲(chǔ)管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲(chǔ)管理更便于實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的共享，因?yàn)槎问前凑者壿媱澐值腂.頁(yè)式存儲(chǔ)管理的內(nèi)存碎片問(wèn)題比段式存儲(chǔ)管理更嚴(yán)重C.段式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁(yè)式存儲(chǔ)管理快，因?yàn)槎蔚拈L(zhǎng)度是固定的D.頁(yè)式存儲(chǔ)管理比段式存儲(chǔ)管理更適合處理大程序，因?yàn)轫?yè)的大小是固定的11、在一個(gè)請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，開(kāi)始時(shí)進(jìn)程的頁(yè)面訪(fǎng)問(wèn)序列為7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。采用最近最久未使用（LRU）頁(yè)面置換算法，當(dāng)進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn)頁(yè)面4時(shí)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷，此時(shí)應(yīng)淘汰的頁(yè)面是哪個(gè)？（）A.7B.0C.1D.212、在操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中，負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行通信和控制。假設(shè)一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要處理設(shè)備的中斷請(qǐng)求。以下關(guān)于中斷處理的描述，正確的是：（）A.設(shè)備中斷發(fā)生時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)立即暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程，轉(zhuǎn)去處理中斷B.中斷處理程序的執(zhí)行時(shí)間應(yīng)該盡量短，以免影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在處理中斷時(shí)，可以阻塞其他設(shè)備的中斷請(qǐng)求D.中斷處理完成后，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度執(zhí)行13、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)環(huán)境中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成各種任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A和B，它們分別運(yùn)行著不同的進(jìn)程。進(jìn)程P1在節(jié)點(diǎn)A上產(chǎn)生了一些數(shù)據(jù)，需要傳輸給在節(jié)點(diǎn)B上運(yùn)行的進(jìn)程P2?，F(xiàn)在有多種數(shù)據(jù)傳輸方式可供選擇，如消息傳遞、共享內(nèi)存和遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（RPC）等。對(duì)于這種跨節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，哪種方式在數(shù)據(jù)一致性、傳輸效率和編程復(fù)雜性方面具有更好的綜合性能？需要詳細(xì)分析每種方式的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。A.消息傳遞B.共享內(nèi)存C.遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（RPC）D.以上方式在不同情況下各有優(yōu)劣14、在操作系統(tǒng)中，線(xiàn)程的同步和互斥是保證多線(xiàn)程程序正確執(zhí)行的關(guān)鍵。以下關(guān)于線(xiàn)程同步和互斥的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.線(xiàn)程同步是指多個(gè)線(xiàn)程之間協(xié)調(diào)執(zhí)行，避免出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)條件和數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題B.線(xiàn)程互斥是指多個(gè)線(xiàn)程之間對(duì)共享資源的訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行互斥控制，保證同一時(shí)間只有一個(gè)線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)共享資源C.線(xiàn)程同步和互斥可以通過(guò)鎖、信號(hào)量和條件變量等機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)D.線(xiàn)程同步和互斥只對(duì)多線(xiàn)程程序有效，對(duì)單線(xiàn)程程序沒(méi)有作用15、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對(duì)文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)文件的共享，但會(huì)增加文件查找的時(shí)間復(fù)雜度B.在樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個(gè)目錄時(shí)，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)不允許文件或目錄重名，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個(gè)文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪(fǎng)問(wèn)性二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)中的安全策略執(zhí)行。2、（本題5分）什么是連續(xù)分配內(nèi)存管理方式？有哪些具體方法？3、（本題5分）進(jìn)程通信有哪些方式？4、（本題5分）解釋移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)的電源管理機(jī)制。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（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(wèn)題，以及在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的挑戰(zhàn)。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進(jìn)程遷移的負(fù)載預(yù)測(cè)和決策模型，分析如何根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化準(zhǔn)確預(yù)測(cè)需要遷移的進(jìn)程和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)有效的負(fù)載均衡。3、（本題5分）操作系統(tǒng)中的設(shè)備熱插拔技術(shù)允許在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)添加或移除設(shè)備。全面論述設(shè)備熱插拔的支持機(jī)制、驅(qū)動(dòng)程序的處理方式、系統(tǒng)資源的重新分配等方面的技術(shù)，分析設(shè)備熱插拔對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能的影響，探討如何提高設(shè)備熱插拔的兼容性和可靠性。4、（本題5分）詳細(xì)論述操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存技術(shù)，包括其工作原理、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式，分析在不同硬件架構(gòu)下虛擬內(nèi)存的性能優(yōu)化策略以及對(duì)系統(tǒng)整體性能的影響。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的能源管理策略，研究如何在保證系統(tǒng)性能的前