北京化工大學《操作系統(tǒng)》2023-2024學年第一學期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共6頁北京化工大學

《操作系統(tǒng)》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、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、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。假設一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結構，文件的物理存儲采用連續(xù)分配方式。當用戶創(chuàng)建一個新文件時，以下關于文件系統(tǒng)操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統(tǒng)首先在目錄中為新文件創(chuàng)建一個條目，然后在磁盤上為其分配連續(xù)的存儲空間B.由于采用連續(xù)分配方式，文件系統(tǒng)需要從頭開始查找足夠的連續(xù)空間來存儲新文件C.文件系統(tǒng)會為新文件隨機分配存儲空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續(xù)分配方式會導致文件的擴展非常困難，所以文件系統(tǒng)通常會拒絕創(chuàng)建較大的新文件2、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來存儲文件的屬性和磁盤塊的指針。假設一個inode占用128字節(jié)，其中10個直接磁盤塊指針，1個一級間接磁盤塊指針，1個二級間接磁盤塊指針，1個三級間接磁盤塊指針。每個磁盤塊大小為4KB，每個磁盤塊指針占用4字節(jié)。請問該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB3、在計算機操作系統(tǒng)中，進程管理是核心功能之一。以下關于進程狀態(tài)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.就緒狀態(tài)表示進程已經(jīng)準備好執(zhí)行，但還需要等待CPU分配時間片B.運行狀態(tài)表示進程正在CPU上執(zhí)行C.阻塞狀態(tài)表示進程因為等待某個事件而暫停執(zhí)行D.終止狀態(tài)表示進程已經(jīng)完成執(zhí)行，但還占用系統(tǒng)資源4、以下關于操作系統(tǒng)中進程概念的描述，進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，它具有動態(tài)性、并發(fā)性等特征。在操作系統(tǒng)中，進程通常由程序段、數(shù)據(jù)段和進程控制塊（PCB）組成。其中，PCB包含了進程的標識符、狀態(tài)、優(yōu)先級、程序計數(shù)器等重要信息。那么，進程與程序的本質(zhì)區(qū)別在于（）A.進程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進程存儲在內(nèi)存，程序存儲在外存C.進程能被多個程序共享，程序不能被多個進程共享D.進程有多個執(zhí)行狀態(tài)，程序只有一個執(zhí)行狀態(tài)5、文件系統(tǒng)的文件保護可以防止文件被非法訪問和修改。以下關于文件保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護可以通過訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權限B.文件可以設置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權限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.文件保護只需要在文件系統(tǒng)層面實現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分6、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一個需要避免的問題。假設有四個進程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，每個進程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進程所需資源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)。如果當前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進程已分配資源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7、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8、在操作系統(tǒng)中，死鎖是一種常見的問題。死鎖發(fā)生的必要條件包括互斥條件、請求和保持條件、不可剝奪條件以及循環(huán)等待條件。假設系統(tǒng)中有三個進程P1、P2和P3，它們分別申請了資源R1、R2和R3?，F(xiàn)在P1持有R1并申請R2，P2持有R2并申請R3，P3持有R3并申請R1。此時，系統(tǒng)可能會陷入死鎖狀態(tài)。那么，為了避免死鎖，可以采用的方法不包括（）A.破壞互斥條件B.一次性分配所有資源C.按序分配資源D.剝奪某些進程的資源9、某計算機系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲管理方式，系統(tǒng)內(nèi)存被劃分為4個分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB?，F(xiàn)有四個作業(yè)J1、J2、J3和J4，它們的大小分別為150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次適應算法分配內(nèi)存，作業(yè)的裝入順序為J1、J2、J3、J4，請問哪個作業(yè)無法裝入內(nèi)存？（）A.J1B.J2C.J3D.J410、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負責管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務。以下關于內(nèi)核的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結構更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動程序來實現(xiàn)對設備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運行在特權模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下11、在操作系統(tǒng)的設備管理中，緩沖技術可以提高設備與CPU之間的并行性。假設一個設備向緩沖區(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)可以減少設備等待CPU處理數(shù)據(jù)的時間，提高設備利用率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)可以消除設備與CPU之間的速度差異，實現(xiàn)同步工作12、在操作系統(tǒng)的設備管理中，I/O控制方式有多種，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動I/O、DMA方式和通道控制方式。假設一個磁盤正在進行數(shù)據(jù)傳輸，以下關于不同I/O控制方式的描述中，正確的是：（）A.程序控制I/O方式下，CPU會一直等待I/O操作完成，導致CPU利用率很低B.中斷驅(qū)動I/O方式中，CPU在I/O操作開始后可以去執(zhí)行其他任務，直到收到中斷信號C.DMA方式下，數(shù)據(jù)的傳輸完全由DMA控制器控制，CPU無需參與D.通道控制方式是最復雜的I/O控制方式，因此在實際應用中很少使用13、在操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是保證多線程程序正確執(zhí)行的關鍵。以下關于線程同步和互斥的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.線程同步是指多個線程之間協(xié)調(diào)執(zhí)行，避免出現(xiàn)競爭條件和數(shù)據(jù)不一致的問題B.線程互斥是指多個線程之間對共享資源的訪問進行互斥控制，保證同一時間只有一個線程訪問共享資源C.線程同步和互斥可以通過鎖、信號量和條件變量等機制來實現(xiàn)D.線程同步和互斥只對多線程程序有效，對單線程程序沒有作用14、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結構中，微內(nèi)核結構和宏內(nèi)核結構各有優(yōu)缺點。假設一個操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結構，以下關于其特點的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結構將大部分系統(tǒng)服務功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結構的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結構更高C.微內(nèi)核結構的系統(tǒng)服務之間通信效率高，因為它們都在內(nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結構的可擴展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務15、文件系統(tǒng)的文件共享是指多個用戶可以同時訪問同一個文件。以下關于文件共享的描述中，哪個選項是錯誤的？（）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.文件共享只對文本文件有效，對二進制文件沒有作用16、在一個采用多級反饋隊列調(diào)度算法的操作系統(tǒng)中，設置了三個就緒隊列，優(yōu)先級從高到低依次為Q1、Q2、Q3，時間片大小分別為2ms、4ms、8ms。進程P首先進入Q1隊列，在Q1中運行1ms后未完成，被放入Q2隊列；在Q2中運行3ms后未完成，被放入Q3隊列。那么，進程P在Q3隊列中的時間片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不確定，取決于系統(tǒng)設置17、假設一個操作系統(tǒng)的頁表項大小為4字節(jié)，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁表需要占用多少內(nèi)存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB18、設備管理中的緩沖技術可以提高設備的I/O性能。以下關于緩沖技術的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.緩沖技術可以減少設備和CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐量B.緩沖技術可以分為單緩沖、雙緩沖和循環(huán)緩沖等不同類型C.緩沖技術可以通過硬件實現(xiàn)，也可以通過軟件實現(xiàn)D.緩沖技術只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用19、在一個多任務操作系統(tǒng)中，多個進程同時競爭CPU資源。假設系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個進程被分配相同長度的時間片。當一個進程在其時間片內(nèi)未完成任務時，會被掛起并放入就緒隊列等待下一輪調(diào)度?，F(xiàn)在有三個進程P1、P2和P3，它們的運行時間分別為20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系統(tǒng)的時間片長度為10毫秒，那么這三個進程的平均周轉(zhuǎn)時間（從進程開始到完成的時間）大約是多少？需要考慮進程的切換時間和等待時間，并分析這種調(diào)度算法在不同場景下的優(yōu)缺點。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒20、在操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理中，頁面置換算法的選擇會影響系統(tǒng)的性能。假設系統(tǒng)采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法。當內(nèi)存已滿且需要置換頁面時，以下關于頁面選擇的描述，正確的是：（）A.會選擇最長時間未被訪問的頁面進行置換B.隨機選擇一個頁面進行置換C.選擇剛剛被訪問過的頁面進行置換D.選擇最先進入內(nèi)存的頁面進行置換二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述文件目錄的組織方式。2、（本題5分）進程的調(diào)度時機有哪些？3、（本題5分）簡述段頁式存儲管理的特點。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理的頁面錯誤的統(tǒng)計和分析。2、（本題5分）分析內(nèi)存管理中的分頁和分段存儲管理方式，闡述它們的特點和適用場景。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理云計算環(huán)境下的文件系統(tǒng)