巢湖學院《操作系統(tǒng)》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《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批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、在操作系統(tǒng)的進程同步中，信號量是一種常用的同步工具。信號量可以分為整型信號量和記錄型信號量。整型信號量存在“忙等”問題，而記錄型信號量則通過阻塞和喚醒操作避免了這一問題。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)，P1負責向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負責從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證緩沖區(qū)的正確使用，需要使用信號量進行同步。那么，應該設(shè)置的信號量數(shù)量以及初始值分別為（）A.1個，0B.1個，1C.2個，0D.2個，12、在一個采用先來先服務（FCFS）磁盤調(diào)度算法的系統(tǒng)中，假設(shè)磁盤請求隊列的順序為98，183，37，122，14，124，65，67。磁頭初始位置在53磁道，磁頭移動方向從0磁道開始向磁道號增加的方向移動，請問磁頭移動的總距離是多少？（）A.565B.649C.708D.7563、在一個采用死鎖檢測算法的系統(tǒng)中，資源分配圖中包含了四個進程P1、P2、P3和P4，以及三類資源R1、R2和R3。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源尚需資源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211請問該系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？如果是，哪些進程處于死鎖中？（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P44、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?，F(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5、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)6、假設(shè)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.32MB7、在操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序中，負責與硬件設(shè)備進行通信和控制。假設(shè)一個設(shè)備驅(qū)動程序需要處理設(shè)備的中斷請求。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，操作系統(tǒng)會立即暫停當前正在執(zhí)行的進程，轉(zhuǎn)去處理中斷B.中斷處理程序的執(zhí)行時間應該盡量短，以免影響系統(tǒng)的實時性C.設(shè)備驅(qū)動程序在處理中斷時，可以阻塞其他設(shè)備的中斷請求D.中斷處理完成后，操作系統(tǒng)會自動選擇一個高優(yōu)先級的進程進行調(diào)度執(zhí)行8、某操作系統(tǒng)支持多種文件系統(tǒng)，包括FAT32、NTFS和EXT4等?，F(xiàn)在有一個文件需要在不同的文件系統(tǒng)之間進行復制，假設(shè)文件大小為10GB，源文件系統(tǒng)為FAT32，目標文件系統(tǒng)為NTFS。在復制過程中，需要考慮文件系統(tǒng)的特性，如最大文件大小限制、簇大小、文件屬性支持等。以下關(guān)于這個文件復制過程的描述，哪一項是正確的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制為4GB，所以無法直接復制這個10GB的文件B.文件復制時，簇大小的差異不會影響文件的內(nèi)容和存儲效率C.NTFS支持更多的文件屬性，復制過程中源文件系統(tǒng)中不支持的屬性會被自動丟棄D.復制過程中，文件系統(tǒng)會自動調(diào)整文件的存儲結(jié)構(gòu)以適應目標文件系統(tǒng)的要求，無需用戶干預9、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.8MB10、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11、在一個具有虛擬存儲管理的操作系統(tǒng)中，某進程的虛擬地址空間大小為4GB，其中用戶空間為3GB，內(nèi)核空間為1GB。系統(tǒng)采用請求分頁存儲管理方式，頁面置換算法為最近最少使用（LRU）算法。假設(shè)當前系統(tǒng)物理內(nèi)存為2GB，進程開始運行時，已將部分頁面調(diào)入內(nèi)存。在運行過程中，進程又需要訪問一個新的頁面，而此時內(nèi)存中沒有空閑頁框。那么，操作系統(tǒng)會如何處理這種情況？（）A.立即終止該進程，因為內(nèi)存不足無法滿足其頁面請求B.選擇一個最近最少使用的頁面換出到外存，將新頁面調(diào)入內(nèi)存C.隨機選擇一個頁面換出到外存，將新頁面調(diào)入內(nèi)存D.拒絕該頁面請求，等待用戶釋放其他頁面后再進行調(diào)入12、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中有多個任務需要分配到不同的節(jié)點上執(zhí)行，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)任務分配的描述中，正確的是：（）A.任務分配只考慮節(jié)點的計算能力，不考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲B.分布式操作系統(tǒng)會自動將任務平均分配到各個節(jié)點上，以保證負載均衡C.在任務分配過程中，需要考慮節(jié)點的資源狀態(tài)、任務的需求以及網(wǎng)絡(luò)通信開銷等因素D.一旦任務被分配到某個節(jié)點上，就不能再遷移到其他節(jié)點，即使該節(jié)點出現(xiàn)故障13、在一個操作系統(tǒng)中，磁盤調(diào)度算法采用最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）算法。當前磁頭位于磁道50，磁道訪問請求序列為80、40、90、10、60。那么，磁頭移動的總距離是多少？（）A.150B.160C.170D.18014、在一個具有實時時鐘的操作系統(tǒng)中，時鐘中斷的頻率為100Hz。進程P需要在每隔50ms執(zhí)行一次特定操作。為了實現(xiàn)這個功能，可以采用以下哪種方法？（）A.設(shè)置一個定時器，在定時時間到達時觸發(fā)操作B.在時鐘中斷處理程序中判斷時間間隔，執(zhí)行操作C.利用系統(tǒng)調(diào)用，在需要執(zhí)行操作的時刻主動請求執(zhí)行D.以上方法均可15、在一個多道程序設(shè)計系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。進程A正在使用CPU進行計算，進程B正在等待I/O操作完成，進程C處于就緒狀態(tài)。此時，操作系統(tǒng)進行進程調(diào)度。以下關(guān)于進程調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)可能會將CPU分配給進程C，暫停進程A的執(zhí)行B.由于進程B正在等待I/O操作，所以它會被立即調(diào)度執(zhí)行C.進程A會一直占用CPU直到其計算任務完成，不會被調(diào)度切換D.操作系統(tǒng)一定會選擇等待時間最長的進程進行調(diào)度16、操作系統(tǒng)的進程通信機制可以實現(xiàn)不同進程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)于進程通信的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程通信可以分為共享內(nèi)存、消息傳遞和管道等方式B.共享內(nèi)存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進程之間的通信17、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(shè)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.128GB18、在一個支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，當一個進程發(fā)生缺頁中斷時，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁面置換算法為先進先出（FIFO）算法，當前內(nèi)存中有三個頁面，分別是頁面A、B、C，最近訪問的順序為B、C、A?，F(xiàn)在需要調(diào)入頁面D，而內(nèi)存已滿，那么會置換出哪個頁面？（）A.頁面A，因為它是最早進入內(nèi)存的頁面B.頁面B，因為它是最近訪問的頁面C.頁面C，因為它在中間位置D.隨機選擇一個頁面進行置換19、設(shè)備管理中的設(shè)備分配策略可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于設(shè)備分配策略的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備分配可以采用先來先服務、優(yōu)先級高者優(yōu)先等策略B.設(shè)備分配策略需要考慮設(shè)備的特性和進程的需求C.設(shè)備分配策略可以采用獨占式分配和共享式分配兩種方式D.設(shè)備分配策略只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用20、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于樹形目錄結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以方便地實現(xiàn)文件的共享，但會增加文件查找的時間復雜度B.在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個目錄時，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹形目錄結(jié)構(gòu)不允許文件或目錄重名，否則會導致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪問性21、操作系統(tǒng)的存儲管理功能可以提高內(nèi)存的利用率。以下關(guān)于存儲管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬內(nèi)存是一種將硬盤空間作為內(nèi)存使用的技術(shù)，可以擴大程序的可用內(nèi)存空間B.頁面置換算法用于在內(nèi)存不足時選擇哪些頁面被換出到硬盤上C.段頁式存儲管理結(jié)合了分段和分頁的優(yōu)點，可以更靈活地管理內(nèi)存D.存儲管理只需要考慮內(nèi)存的分配和回收，不需要考慮CPU的緩存管理22、在一個多任務操作系統(tǒng)中，進程的上下文切換是經(jīng)常發(fā)生的。以下關(guān)于進程上下文切換的開銷的描述，正確的是：（）A.進程上下文切換的開銷主要包括保存和恢復寄存器的值、更新頁表等B.進程上下文切換的開銷很小，可以忽略不計，不會影響系統(tǒng)性能C.上下文切換的開銷與進程的數(shù)量成正比，進程越多，開銷越大D.減少進程的數(shù)量可以完全消除上下文切換的開銷23、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個任務。假設(shè)一個計算任務可以被分解為多個子任務，并分配到不同的計算機上執(zhí)行。在任務執(zhí)行過程中，需要進行進程間的通信和同步。以下哪種方式最適合用于進程間的通信？（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.信號量D.管道24、某計算機系統(tǒng)中有一個磁盤，轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，每個磁道有160個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)。若磁頭從一個磁道移動到相鄰磁道的平均時間為1ms，請問讀取一個4KB的數(shù)據(jù)塊平均需要多長時間？（假設(shè)不考慮旋轉(zhuǎn)延遲和傳輸時間）（）A.8.5msB.9.5msC.10.5msD.11.5ms25、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。現(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)交回被中斷的進程二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存分段保護機制。2、（本題5分）簡述進程阻塞和喚醒的原因和機制。3、（本題5分）文件系統(tǒng)的加密技術(shù)有哪些？4、（本題5分）解釋移動設(shè)備操作系統(tǒng)的電源管理機制。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的緩沖區(qū)管理策略對I/O操作性能的提升作用。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進程間通信中的消息傳遞的消息隊列的高可用性實現(xiàn)。3、（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。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程間通信的信號量的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS）的工作原理和性能優(yōu)化。四、論述題（本大題共3個