西安工業(yè)大學(xué)《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西安工業(yè)大學(xué)

《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、在一個操作系統(tǒng)中，進程的創(chuàng)建和銷毀是常見的操作。假設(shè)一個應(yīng)用程序需要頻繁創(chuàng)建和銷毀大量的短生命周期進程，分析這種操作對系統(tǒng)性能的影響，包括內(nèi)存分配、資源消耗和上下文切換等，并討論如何通過進程池、線程池等技術(shù)來優(yōu)化這種情況，以及這些技術(shù)的適用場景和限制。A.頻繁創(chuàng)建和銷毀進程總是有害的B.頻繁創(chuàng)建和銷毀進程在某些情況下無害C.可以通過進程池或線程池完全解決性能問題D.進程池和線程池有適用場景和限制2、在一個單處理機系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級分別為3、2和1（數(shù)值越大優(yōu)先級越高），到達時間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級調(diào)度算法，且非搶占式，那么平均等待時間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒3、操作系統(tǒng)的死鎖檢測和恢復(fù)是解決死鎖問題的重要手段。以下關(guān)于死鎖檢測和恢復(fù)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.死鎖檢測可以通過資源分配圖或矩陣等方法來實現(xiàn)B.死鎖恢復(fù)可以通過剝奪資源、終止進程等方式來解決死鎖問題C.死鎖檢測和恢復(fù)可以在系統(tǒng)運行過程中自動進行，不需要人工干預(yù)D.死鎖檢測和恢復(fù)可能會導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，因為需要占用一定的系統(tǒng)資源4、在一個具有實時時鐘的操作系統(tǒng)中，時鐘中斷是系統(tǒng)進行時間管理和任務(wù)調(diào)度的重要依據(jù)。假設(shè)系統(tǒng)的時鐘中斷頻率為100Hz，分析時鐘中斷對系統(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)置時鐘中斷頻率以平衡系統(tǒng)的時間精度和性能，以及在不同應(yīng)用場景下的最佳實踐。A.時鐘中斷頻率越高越好B.時鐘中斷頻率越低越好C.存在一個最優(yōu)的時鐘中斷頻率D.時鐘中斷頻率的影響不大5、在操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是一個重要的概念。假設(shè)一個進程處于阻塞狀態(tài)，等待I/O操作完成。以下關(guān)于進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)I/O操作完成后，進程會直接從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為運行狀態(tài)B.進程從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)后，一定會立即被調(diào)度執(zhí)行C.在阻塞狀態(tài)的進程不會因為時間片用完而被切換到其他狀態(tài)D.如果有更高優(yōu)先級的進程進入就緒狀態(tài)，阻塞狀態(tài)的進程可能會被長期擱置6、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結(jié)構(gòu)（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當(dāng)進行文件寫入操作時，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)在面對系統(tǒng)崩潰或電源故障時如何保證文件系統(tǒng)的一致性，以及與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相比在性能和存儲空間使用方面的特點。A.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當(dāng)D.取決于具體的應(yīng)用和系統(tǒng)配置7、在一個采用虛擬存儲技術(shù)的系統(tǒng)中，某進程的工作集為當(dāng)前時刻t之前的10毫秒內(nèi)訪問過的頁面集合。若頁面訪問序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請問在t=10毫秒時，進程的工作集中包含哪些頁面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,18、設(shè)備管理中的設(shè)備獨立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率。以下關(guān)于設(shè)備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備獨立性可以通過設(shè)備驅(qū)動程序和邏輯設(shè)備表來實現(xiàn)B.設(shè)備獨立性意味著程序可以不考慮設(shè)備的具體類型和特性，直接使用設(shè)備C.設(shè)備獨立性可以提高設(shè)備的利用率，因為不同的程序可以共享設(shè)備D.設(shè)備獨立性只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用9、在一個虛擬存儲系統(tǒng)中，采用頁面置換算法時，把最先進入內(nèi)存的頁面淘汰。已知系統(tǒng)為某進程分配了3個物理頁框，頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。假設(shè)初始時內(nèi)存為空，那么，缺頁次數(shù)是多少？（）A.9次B.10次C.11次D.12次10、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11、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備管理負(fù)責(zé)對各類設(shè)備進行有效的控制和分配。假設(shè)系統(tǒng)中有一臺打印機，采用獨占式分配策略。當(dāng)多個進程同時申請使用該打印機時，以下關(guān)于設(shè)備分配的說法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會按照申請的先后順序，依次將打印機分配給各個進程B.只有一個進程能夠獲得打印機的使用權(quán)，其他進程會被阻塞等待C.操作系統(tǒng)會根據(jù)進程的優(yōu)先級，決定將打印機分配給哪個進程D.所有申請打印機的進程會同時共享使用該打印機，以提高設(shè)備利用率12、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都有各自的特點。假設(shè)一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關(guān)于段式存儲管理的優(yōu)點的描述，正確的是：（）A.段的長度可以根據(jù)程序的邏輯需要動態(tài)改變，更便于程序的擴展和修改B.由于段的長度固定，內(nèi)存分配和管理更加簡單高效C.段式存儲管理不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，提高了內(nèi)存利用率D.段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲管理更快13、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進程管理模塊負(fù)責(zé)進程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止等操作。假設(shè)一個進程由于等待資源而進入阻塞狀態(tài)。以下關(guān)于阻塞進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述，正確的是：（）A.當(dāng)所需資源可用時，阻塞進程會直接轉(zhuǎn)換為運行狀態(tài)B.阻塞進程首先轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，然后等待調(diào)度程序分配CPUC.阻塞進程會一直保持阻塞狀態(tài)，直到系統(tǒng)強制終止D.阻塞進程在等待一段時間后會自動轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)14、在一個多任務(wù)操作系統(tǒng)中，多個進程同時競爭CPU資源。假設(shè)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(dāng)一個進程在其時間片內(nèi)未完成任務(wù)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15、在操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核進行交互的接口。假設(shè)有一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，通過系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行過程的描述，正確的是：（）A.用戶程序直接訪問文件系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，完成文件讀取操作B.用戶程序通過陷入內(nèi)核模式，執(zhí)行內(nèi)核提供的文件讀取函數(shù)C.系統(tǒng)調(diào)用會導(dǎo)致用戶程序被阻塞，直到文件讀取完成后才能繼續(xù)執(zhí)行D.系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行速度非常快，對用戶程序的性能幾乎沒有影響16、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(dāng)一個設(shè)備完成I/O操作時，會向CPU發(fā)送中斷信號?，F(xiàn)在有一個磁盤正在進行讀操作，當(dāng)讀操作完成后，中斷處理程序需要完成哪些工作？（）A.保存當(dāng)前進程的現(xiàn)場，切換到中斷服務(wù)進程，處理中斷請求，恢復(fù)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17、在一個多任務(wù)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(fù)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18、考慮一個具有多個進程的系統(tǒng)，進程之間存在資源競爭。假設(shè)有資源R1、R2和R3，進程P1已經(jīng)占用了資源R1，進程P2已經(jīng)占用了資源R2，進程P3申請資源R1和R2。此時系統(tǒng)處于什么狀態(tài)？（）A.安全狀態(tài)B.不安全狀態(tài)C.死鎖狀態(tài)D.無法確定19、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一個需要避免的問題。假設(shè)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(dāng)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20、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挘岣邤?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，實現(xiàn)同步工作21、在一個操作系統(tǒng)中，文件的訪問控制列表（ACL）可以提供更精細(xì)的訪問權(quán)限控制。假設(shè)一個文件有多個用戶和組的訪問權(quán)限設(shè)置，分析ACL的工作原理和實現(xiàn)方式，包括權(quán)限的定義、繼承和沖突解決等，并討論與傳統(tǒng)的用戶/組權(quán)限模式相比，ACL在靈活性和管理復(fù)雜性方面的特點。A.ACL更靈活但更復(fù)雜B.ACL不如傳統(tǒng)模式靈活但更簡單C.ACL和傳統(tǒng)模式在靈活性和復(fù)雜性上相當(dāng)D.取決于文件系統(tǒng)的類型和應(yīng)用需求22、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，但隨機訪問速度較慢；索引分配方式則結(jié)合了兩者的優(yōu)點。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個索引節(jié)點包含13個直接地址項、1個一級間接地址項、1個二級間接地址項和1個三級間接地址項，每個地址項大小為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.423、某計算機采用虛擬存儲技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進程提供了4GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB。假設(shè)某進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？（請詳細(xì)分析計算過程）（）A.7B.8C.9D.1024、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務(wù)的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。假設(shè)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，優(yōu)先級從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個長時間的運行過程中，任務(wù)的響應(yīng)時間和截止時間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級設(shè)置合理，三個任務(wù)的響應(yīng)時間和截止時間都能夠得到保證B.T3的響應(yīng)時間可能會超過其周期，導(dǎo)致截止時間無法保證C.T2可能會因為T1的搶占而導(dǎo)致響應(yīng)時間延遲，無法保證截止時間D.優(yōu)先級設(shè)置可能導(dǎo)致低優(yōu)先級任務(wù)長時間得不到執(zhí)行，從而無法保證所有任務(wù)的截止時間25、在一個具有多核處理器的操作系統(tǒng)中，線程的調(diào)度需要考慮處理器的親和性。假設(shè)一個多線程應(yīng)用程序的線程在不同的核心上頻繁切換，分析這種核心切換對性能的影響，包括緩存命中率的降低、上下文切換開銷等，并討論如何通過設(shè)置線程的處理器親和性來提高性能，以及在什么情況下需要動態(tài)調(diào)整親和性。A.核心切換總是降低性能，應(yīng)避免B.核心切換在某些情況下有益，某些情況下有害C.核心切換對性能影響不大，無需關(guān)注D.取決于應(yīng)用程序的特點和系統(tǒng)負(fù)載26、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.128GB27、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(xì)的計算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB28、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號021528311則邏輯地址0x12345678對應(yīng)的物理地址是多少？（請給出詳細(xì)的計算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x2234567829、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(shè)系統(tǒng)采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法。當(dāng)內(nèi)存已滿且需要置換頁面時，以下關(guān)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30、在一個操作系統(tǒng)中，虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。假設(shè)系統(tǒng)同時支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系統(tǒng)，分析VFS的層次結(jié)構(gòu)和工作機制，包括文件操作的轉(zhuǎn)換和不同文件系統(tǒng)的適配，并討論VFS在支持多種文件系統(tǒng)和提高系統(tǒng)可擴展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴展性B.VFS作用有限，對可擴展性影響不大C.VFS增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，得不償失D.取決于系統(tǒng)的應(yīng)用場景和用戶需求二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1