北京體育職業(yè)學(xué)院《操作系統(tǒng)實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁北京體育職業(yè)學(xué)院

《操作系統(tǒng)實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備與CPU之間的并行性。假設(shè)一個(gè)設(shè)備向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，CPU從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。以下關(guān)于緩沖區(qū)的作用的描述，正確的是：（）A.緩沖區(qū)可以減少設(shè)備等待CPU處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，提高設(shè)備利用率B.緩沖區(qū)可以保證數(shù)據(jù)的順序一致性，避免數(shù)據(jù)混亂C.緩沖區(qū)可以增大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，提高?shù)據(jù)傳輸速度D.緩沖區(qū)可以消除設(shè)備與CPU之間的速度差異，實(shí)現(xiàn)同步工作2、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是進(jìn)程之間交換信息和協(xié)調(diào)工作的重要手段。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們通過共享內(nèi)存進(jìn)行通信。以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.共享內(nèi)存通信速度快，但需要進(jìn)程之間進(jìn)行復(fù)雜的同步和互斥操作B.共享內(nèi)存通信不需要操作系統(tǒng)的干預(yù)，進(jìn)程可以直接讀寫共享區(qū)域C.共享內(nèi)存的大小是固定的，不能動態(tài)調(diào)整D.多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)訪問共享內(nèi)存，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的問題3、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）包含了文件的各種屬性信息，如文件名、文件大小、文件創(chuàng)建時(shí)間等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)中有1000個(gè)文件，每個(gè)文件的FCB占用128字節(jié)，磁盤塊大小為1024字節(jié)。那么，存儲這些文件的FCB至少需要多少個(gè)磁盤塊？（）A.125B.128C.256D.5124、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？（請給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms5、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用連續(xù)分配方式。已知一個(gè)文件的起始物理塊號為100，文件長度為50個(gè)物理塊。如果要在文件中間插入10個(gè)物理塊的內(nèi)容，需要進(jìn)行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長度B.將文件后半部分內(nèi)容向后移動10個(gè)物理塊的位置，然后插入新內(nèi)容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內(nèi)容和新內(nèi)容一起寫入D.無法在連續(xù)分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式6、在一個(gè)具有多個(gè)緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，假定從磁盤把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的時(shí)間為T1，把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)的時(shí)間為T2，CPU對這一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)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(shí)間是多少？若采用雙緩沖技術(shù)呢？（請分別給出計(jì)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)7、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)核負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的核心資源和提供基本的服務(wù)。假設(shè)有兩種內(nèi)核結(jié)構(gòu)：微內(nèi)核和宏內(nèi)核。微內(nèi)核將系統(tǒng)的核心功能放在內(nèi)核空間，而將大部分服務(wù)放在用戶空間；宏內(nèi)核則將更多的功能集成在內(nèi)核空間。分析微內(nèi)核和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)性能、可擴(kuò)展性、安全性和開發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，并討論在不同應(yīng)用場景下哪種內(nèi)核結(jié)構(gòu)更合適。A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)B.宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)C.兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無法確定哪種結(jié)構(gòu)更好8、在一個(gè)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(gè)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(gè)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(shí)，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(shí)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)9、在操作系統(tǒng)的安全機(jī)制中，用戶認(rèn)證和授權(quán)是重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)用戶，每個(gè)用戶具有不同的權(quán)限。以下關(guān)于用戶認(rèn)證和授權(quán)的描述中，正確的是：（）A.用戶認(rèn)證只需要在用戶登錄時(shí)進(jìn)行一次，后續(xù)操作無需再次認(rèn)證B.授權(quán)是確定用戶可以訪問哪些資源和執(zhí)行哪些操作的過程C.一旦用戶通過認(rèn)證，就擁有對系統(tǒng)所有資源的完全訪問權(quán)限D(zhuǎn).用戶認(rèn)證和授權(quán)的信息通常存儲在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，以提高安全性10、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有一個(gè)磁盤，轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，每個(gè)磁道有160個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)。若磁頭從一個(gè)磁道移動到相鄰磁道的平均時(shí)間為1ms，請問讀取一個(gè)4KB的數(shù)據(jù)塊平均需要多長時(shí)間？（假設(shè)不考慮旋轉(zhuǎn)延遲和傳輸時(shí)間）（）A.8.5msB.9.5msC.10.5msD.11.5ms11、某計(jì)算機(jī)采用虛擬存儲技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進(jìn)程提供了4GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB。假設(shè)某進(jìn)程的虛擬頁面訪問序列為1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳頁面置換算法（OPT），則發(fā)生缺頁中斷的次數(shù)是多少？（請?jiān)敿?xì)分析計(jì)算過程）（）A.7B.8C.9D.1012、在一個(gè)采用請求分段存儲管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下：段號0對應(yīng)的段長為500，段起始地址為1000；段號1對應(yīng)的段長為800，段起始地址為2000；段號2對應(yīng)的段長為1000，段起始地址為5000。當(dāng)進(jìn)程訪問的邏輯地址為1，600時(shí)，會發(fā)生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪問C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤13、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進(jìn)程管理模塊負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止等操作。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程由于等待資源而進(jìn)入阻塞狀態(tài)。以下關(guān)于阻塞進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述，正確的是：（）A.當(dāng)所需資源可用時(shí)，阻塞進(jìn)程會直接轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)B.阻塞進(jìn)程首先轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，然后等待調(diào)度程序分配CPUC.阻塞進(jìn)程會一直保持阻塞狀態(tài)，直到系統(tǒng)強(qiáng)制終止D.阻塞進(jìn)程在等待一段時(shí)間后會自動轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)14、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)程過程調(diào)用（RPC）等。對于這種跨節(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)和適用場景。A.消息傳遞B.共享內(nèi)存C.遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）D.以上方式在不同情況下各有優(yōu)劣15、在一個(gè)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)中，進(jìn)程之間通過共享內(nèi)存進(jìn)行通信。假設(shè)共享內(nèi)存區(qū)域的大小為10MB，有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2同時(shí)對該共享內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，需要采用何種同步機(jī)制？（）A.信號量B.管程C.消息隊(duì)列D.條件變量16、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理是兩種常見的方式。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段的長度不同。以下關(guān)于段式存儲管理和頁式存儲管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲管理更便于實(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.頁式存儲管理的內(nèi)存碎片問題比段式存儲管理更嚴(yán)重C.段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲管理快，因?yàn)槎蔚拈L度是固定的D.頁式存儲管理比段式存儲管理更適合處理大程序，因?yàn)轫摰拇笮∈枪潭ǖ?7、某操作系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，用戶A創(chuàng)建了一個(gè)文件/home/A/doc.txt，用戶B想要訪問該文件，但是沒有權(quán)限。若用戶A賦予用戶B對該文件的讀權(quán)限，用戶B應(yīng)該如何訪問該文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不對18、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3，它們的到達(dá)時(shí)間、服務(wù)時(shí)間分別為（0，8）、（1，4）、（2，9）（單位：毫秒）。采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，不考慮進(jìn)程切換的時(shí)間開銷。那么，進(jìn)程P1的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒19、操作系統(tǒng)的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制可以防止進(jìn)程之間的內(nèi)存訪問沖突。以下關(guān)于內(nèi)存保護(hù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.內(nèi)存保護(hù)可以通過地址映射和訪問控制等方式實(shí)現(xiàn)B.內(nèi)存保護(hù)可以防止進(jìn)程訪問不屬于自己的內(nèi)存區(qū)域C.內(nèi)存保護(hù)可以提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性D.內(nèi)存保護(hù)只對用戶進(jìn)程有效，對內(nèi)核進(jìn)程沒有作用20、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21、在一個(gè)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘的操作系統(tǒng)中，時(shí)鐘中斷是系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間管理和任務(wù)調(diào)度的重要依據(jù)。假設(shè)系統(tǒng)的時(shí)鐘中斷頻率為100Hz，分析時(shí)鐘中斷對系統(tǒng)性能的影響，包括中斷處理的開銷和對任務(wù)執(zhí)行的干擾等，并討論如何合理設(shè)置時(shí)鐘中斷頻率以平衡系統(tǒng)的時(shí)間精度和性能，以及在不同應(yīng)用場景下的最佳實(shí)踐。A.時(shí)鐘中斷頻率越高越好B.時(shí)鐘中斷頻率越低越好C.存在一個(gè)最優(yōu)的時(shí)鐘中斷頻率D.時(shí)鐘中斷頻率的影響不大22、操作系統(tǒng)中的死鎖問題是一個(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，并且它們都在請求對方占用的資源。以下關(guān)于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會導(dǎo)致死鎖，因?yàn)槿齻€(gè)進(jìn)程都無法繼續(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)可以通過預(yù)先分配所有資源的方式來完全避免死鎖的出現(xiàn)23、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會一直等待，直到有消息到來D.消息傳遞通信只能在同一臺計(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24、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中的一個(gè)任務(wù)需要在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上并行執(zhí)行。以下關(guān)于分布式任務(wù)調(diào)度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務(wù)會被自動分配到負(fù)載最輕的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡B.每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統(tǒng)中不存在資源競爭和死鎖問題，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)相互獨(dú)立D.任務(wù)在節(jié)點(diǎn)之間的遷移不會影響其執(zhí)行進(jìn)度和結(jié)果25、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，用戶程序分為三個(gè)段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。其中代碼段的段地址為0x1000，段長2KB；數(shù)據(jù)段的段地址為0x2000，段長1KB；堆棧段的段地址為0x3000，段長0.5KB。若系統(tǒng)地址空間為4GB，且段表存放在內(nèi)存中，每個(gè)段表項(xiàng)占用4B。則段表的最大長度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.8192二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的線程同步原語。2、（本題5分）簡述短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法的原理和特點(diǎn)。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的安全測試和滲透測試。4、（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(gè)小題，共25分)1、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理的大內(nèi)存頁的分配策略。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理功能，包括作業(yè)的提交、調(diào)度和控制。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進(jìn)程間通信的管道緩沖區(qū)管理。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進(jìn)程遷移的觸發(fā)條件和策略。5、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的硬鏈接和軟鏈接的區(qū)別和應(yīng)用。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10