中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）《操作系統(tǒng)原理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）

《操作系統(tǒng)原理》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20個(gè)小題，每小題2分，共40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、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信中，消息傳遞是一種常見的方式。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2通過消息隊(duì)列進(jìn)行通信。P1向消息隊(duì)列發(fā)送了一條消息，P2從消息隊(duì)列接收消息。以下關(guān)于消息傳遞通信的描述中，正確的是：（）A.消息隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的結(jié)構(gòu)，P2接收消息的順序一定與P1發(fā)送消息的順序相同B.當(dāng)消息隊(duì)列已滿時(shí)，P1發(fā)送消息會(huì)被阻塞，直到隊(duì)列中有空間可用C.P2從消息隊(duì)列接收消息時(shí)，如果隊(duì)列為空，P2會(huì)一直等待，直到有消息到來D.消息傳遞通信只能在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程之間使用，不能用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的進(jìn)程通信2、有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13個(gè)地址項(xiàng)，其中0-9個(gè)地址項(xiàng)為直接地址，第10個(gè)地址項(xiàng)為一次間接地址，第11個(gè)地址項(xiàng)為二次間接地址，第12個(gè)地址項(xiàng)為三次間接地址。若每個(gè)盤塊的大小為512B，每個(gè)盤塊號(hào)占4B，則該文件系統(tǒng)允許的最大文件長度是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.10+512+512×512+512×512×512B.10×512+512×512+512×512×512C.10×512+512×512+512×512×512×512D.10+512×512+512×512×512+512×512×512×5123、文件系統(tǒng)的文件共享是指多個(gè)用戶可以同時(shí)訪問同一個(gè)文件。以下關(guān)于文件共享的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系統(tǒng)的效率B.文件共享可以通過硬鏈接和軟鏈接兩種方式實(shí)現(xiàn)C.文件共享需要解決文件的同步和一致性問題D.文件共享只對(duì)文本文件有效，對(duì)二進(jìn)制文件沒有作用4、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備管理負(fù)責(zé)對(duì)各類設(shè)備進(jìn)行有效的控制和分配。假設(shè)系統(tǒng)中有一臺(tái)打印機(jī)，采用獨(dú)占式分配策略。當(dāng)多個(gè)進(jìn)程同時(shí)申請(qǐng)使用該打印機(jī)時(shí)，以下關(guān)于設(shè)備分配的說法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)按照申請(qǐng)的先后順序，依次將打印機(jī)分配給各個(gè)進(jìn)程B.只有一個(gè)進(jìn)程能夠獲得打印機(jī)的使用權(quán)，其他進(jìn)程會(huì)被阻塞等待C.操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，決定將打印機(jī)分配給哪個(gè)進(jìn)程D.所有申請(qǐng)打印機(jī)的進(jìn)程會(huì)同時(shí)共享使用該打印機(jī)，以提高設(shè)備利用率5、文件系統(tǒng)的文件訪問控制可以限制用戶對(duì)文件的訪問權(quán)限。以下關(guān)于文件訪問控制的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件訪問控制可以通過用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)B.文件訪問控制可以限制用戶對(duì)文件的讀、寫、執(zhí)行等操作C.文件訪問控制可以采用訪問控制列表（ACL）或能力列表等方式實(shí)現(xiàn)D.文件訪問控制只對(duì)本地文件系統(tǒng)有效，對(duì)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)沒有作用6、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)無關(guān)7、在操作系統(tǒng)中，線程是比進(jìn)程更小的執(zhí)行單位。以下關(guān)于線程的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.線程是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行路徑，共享進(jìn)程的地址空間和資源B.線程的創(chuàng)建和銷毀比進(jìn)程更快，因?yàn)榫€程不需要分配獨(dú)立的內(nèi)存空間C.多線程可以提高程序的并發(fā)性，但也會(huì)增加程序的復(fù)雜性和調(diào)試難度D.線程之間的通信可以通過共享內(nèi)存和消息傳遞兩種方式進(jìn)行，其中共享內(nèi)存方式效率更高，但也更容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)競爭問題8、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進(jìn)程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)存碎片問題。假設(shè)系統(tǒng)采用了首次適應(yīng)、最佳適應(yīng)和最壞適應(yīng)等內(nèi)存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內(nèi)存碎片的數(shù)量、內(nèi)存利用率和分配速度等方面的特點(diǎn)，并討論如何通過算法的選擇和優(yōu)化來減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存管理的效率。A.首次適應(yīng)算法最優(yōu)B.最佳適應(yīng)算法最優(yōu)C.最壞適應(yīng)算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣9、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備獨(dú)立性是指用戶程序在使用設(shè)備時(shí)不依賴于具體的物理設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，系統(tǒng)引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備的概念，并通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有三種類型的設(shè)備：打印機(jī)、磁盤和掃描儀。用戶程序通過邏輯設(shè)備名請(qǐng)求使用設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備分配表進(jìn)行設(shè)備分配。現(xiàn)在有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)請(qǐng)求使用打印機(jī)和磁盤，為了有效地進(jìn)行設(shè)備分配，系統(tǒng)采用的策略應(yīng)該是（）A.先來先服務(wù)B.優(yōu)先級(jí)分配C.短作業(yè)優(yōu)先D.隨機(jī)分配10、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進(jìn)行交互的接口。假設(shè)一個(gè)用戶程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，它通過系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請(qǐng)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(jī)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11、某磁盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，平均尋道時(shí)間為8ms，每個(gè)磁道包含1000個(gè)扇區(qū)，傳輸速率為50MB/s。若要讀取一個(gè)50MB的文件，其平均訪問時(shí)間約為多少？（請(qǐng)給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms12、設(shè)備管理是操作系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。以下關(guān)于設(shè)備管理的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備管理負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)中的各種外部設(shè)備，如硬盤、打印機(jī)、鍵盤等B.設(shè)備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動(dòng)I/O和DMA方式等C.設(shè)備管理可以通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制和操作D.設(shè)備管理可以將所有設(shè)備都看作是文件，通過文件系統(tǒng)來進(jìn)行管理13、在一個(gè)具有死鎖檢測(cè)和恢復(fù)機(jī)制的操作系統(tǒng)中，有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3、P4，它們分別占用了資源R1、R2、R3的數(shù)量為（2，1，0）、（1，2，1）、（0，1，1）、（1，0，1），系統(tǒng)中可用的資源數(shù)量為（1，1，2）。那么，系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？（）A.是，存在死鎖B.否，系統(tǒng)安全C.不確定，需要進(jìn)一步分析進(jìn)程的等待情況D.以上都不對(duì)14、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，但需要通過驅(qū)動(dòng)程序來實(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15、在一個(gè)具有進(jìn)程優(yōu)先級(jí)調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)分為高、中、低三個(gè)級(jí)別。高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可以搶占中、低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的CPU資源，中優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可以搶占低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的CPU資源。當(dāng)前有三個(gè)進(jìn)程P1（高優(yōu)先級(jí)）、P2（中優(yōu)先級(jí)）、P3（低優(yōu)先級(jí)），P3正在運(yùn)行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時(shí)，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會(huì)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(shí)間片，再運(yùn)行P1C.讓P1等待，直到P3主動(dòng)放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)16、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(jī)訪問速度較慢；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.417、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)提供的重要功能之一。以下關(guān)于文件系統(tǒng)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)中的文件和目錄，提供文件的存儲(chǔ)、檢索和訪問控制等功能B.常見的文件系統(tǒng)有FAT、NTFS、EXT等C.文件系統(tǒng)可以采用不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如順序存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和索引存儲(chǔ)等D.文件系統(tǒng)中的文件一旦創(chuàng)建，其大小就不能再改變18、在一個(gè)具有多個(gè)緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，從用戶進(jìn)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(jìn)程向緩沖區(qū)寫入一個(gè)數(shù)據(jù)的平均時(shí)間為T1，從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出一個(gè)數(shù)據(jù)的平均時(shí)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(yīng)滿足什么關(guān)系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對(duì)19、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，設(shè)備管理是一項(xiàng)重要的功能。假設(shè)有一個(gè)磁盤設(shè)備，其傳輸速率為100MB/s，平均尋道時(shí)間為10毫秒，旋轉(zhuǎn)延遲為5毫秒?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程需要連續(xù)讀取100個(gè)大小均為4KB的數(shù)據(jù)塊。分析在不同的磁盤調(diào)度算法（如先來先服務(wù)、最短尋道時(shí)間優(yōu)先、電梯算法等）下，進(jìn)程完成數(shù)據(jù)讀取所需的時(shí)間，并比較這些算法在磁盤I/O性能方面的優(yōu)劣。A.先來先服務(wù)算法最優(yōu)B.最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法最優(yōu)C.電梯算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣20、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段頁式存儲(chǔ)管理結(jié)合了段式和頁式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段又被分為多個(gè)頁。以下關(guān)于段頁式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換過程的描述，正確的是：（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換B.先進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過程只需要進(jìn)行一次，無需區(qū)分段和頁二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理進(jìn)程的資源競爭？2、（本題5分）解釋響應(yīng)比高者優(yōu)先調(diào)度算法的計(jì)算方法。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存分配的最佳適應(yīng)算法。三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的文件創(chuàng)建和刪除操作的并發(fā)性能。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理多核環(huán)境下的緩存一致性問題和解決方案。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的內(nèi)存池的資源回收優(yōu)化。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理多