信陽師范大學《操作系統(tǒng)》2021-2022學年第一學期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁信陽師范大學《操作系統(tǒng)》

2021-2022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1分，共20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)中，進程的優(yōu)先級可以用來決定進程的執(zhí)行順序。以下關(guān)于進程優(yōu)先級的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程的優(yōu)先級可以分為靜態(tài)優(yōu)先級和動態(tài)優(yōu)先級兩種類型B.靜態(tài)優(yōu)先級在進程創(chuàng)建時確定，不會隨著時間的變化而改變C.動態(tài)優(yōu)先級可以根據(jù)進程的執(zhí)行情況和等待時間等因素進行調(diào)整D.進程的優(yōu)先級越高，執(zhí)行的時間就越長2、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲技術(shù)可以擴大程序的可用內(nèi)存空間。以下關(guān)于虛擬存儲的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬存儲技術(shù)將硬盤空間作為內(nèi)存的擴展，當內(nèi)存不足時，將部分頁面換出到硬盤上B.虛擬存儲技術(shù)可以提高程序的并發(fā)度，因為多個程序可以共享硬盤空間作為虛擬內(nèi)存C.虛擬存儲技術(shù)需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）D.虛擬存儲技術(shù)可以完全替代物理內(nèi)存，使得程序可以在沒有物理內(nèi)存的情況下運行3、在一個采用請求分頁存儲管理的操作系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址空間為32GB。若該進程的頁表項中，有效位為1表示頁面在內(nèi)存中，為0表示頁面不在內(nèi)存中。假設(shè)頁表存放在內(nèi)存中，每頁可存放1024個頁表項。那么，該進程頁表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB4、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5、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用鏈接分配方式。每個磁盤塊大小為512字節(jié)，文件的起始地址為1000塊，文件長度為5000字節(jié)。請問該文件占用了多少個磁盤塊？（）A.10B.11C.12D.136、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務(wù)T1、T2、T3，它們的周期分別為50ms、100ms、200ms，執(zhí)行時間分別為20ms、30ms、40ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法。在0時刻，三個任務(wù)同時到達。那么，在第一個200ms內(nèi)，T1任務(wù)被調(diào)度執(zhí)行的次數(shù)是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次7、考慮一個具有4個頁面的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)，頁面大小為1KB，邏輯地址空間為32位。假設(shè)某一時刻，頁表內(nèi)容如下：頁號0對應(yīng)的物理塊號為2，頁號1對應(yīng)的物理塊號為5，頁號2對應(yīng)的物理塊號為7，頁號3對應(yīng)的物理塊號為9。若進程訪問的邏輯地址為0x12345，請問對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x22345B.0x52345C.0x72345D.0x923458、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備獨立性是指用戶程序在使用設(shè)備時不依賴于具體的物理設(shè)備。為了實現(xiàn)設(shè)備獨立性，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)動程序進行轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個系統(tǒng)中有三種類型的設(shè)備：打印機、磁盤和掃描儀。用戶程序通過邏輯設(shè)備名請求使用設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備分配表進行設(shè)備分配?，F(xiàn)在有多個進程同時請求使用打印機和磁盤，為了有效地進行設(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)先級分配C.短作業(yè)優(yōu)先D.隨機分配9、操作系統(tǒng)的進程通信可以實現(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10、在內(nèi)存管理中，頁面置換算法用于決定當內(nèi)存不足時替換哪些頁面。假設(shè)系統(tǒng)采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，物理內(nèi)存頁面數(shù)量為3，頁面引用序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。以下關(guān)于頁面置換過程的描述中，正確的是：（）A.FIFO算法可能會導致Belady異常，即增加物理內(nèi)存頁面數(shù)量反而會增加缺頁次數(shù)B.在這個引用序列中，F(xiàn)IFO算法的缺頁次數(shù)一定比最近最少使用（LRU）算法少C.FIFO算法總是替換最早進入內(nèi)存的頁面，而不考慮頁面的使用頻率D.當物理內(nèi)存已滿時，新頁面進入一定會導致一個頁面被置換出去11、在一個多線程的操作系統(tǒng)中，有一個進程包含多個線程。假設(shè)線程T1、T2和T3屬于同一個進程，它們共享進程的資源，如內(nèi)存空間、文件描述符等。現(xiàn)在線程T1執(zhí)行一個系統(tǒng)調(diào)用導致阻塞，那么其他線程的狀態(tài)會受到怎樣的影響？（）A.線程T2和T3也會被阻塞，直到T1完成系統(tǒng)調(diào)用B.線程T2和T3不受影響，繼續(xù)執(zhí)行C.線程T2和T3會暫停，等待操作系統(tǒng)的調(diào)度D.線程T2和T3可能會被切換到其他進程的線程執(zhí)行12、操作系統(tǒng)的內(nèi)存保護機制可以防止進程之間的內(nèi)存訪問沖突。以下關(guān)于內(nèi)存保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內(nèi)存保護可以通過地址映射和訪問控制等方式實現(xiàn)B.內(nèi)存保護可以防止進程訪問不屬于自己的內(nèi)存區(qū)域C.內(nèi)存保護可以提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性D.內(nèi)存保護只對用戶進程有效，對內(nèi)核進程沒有作用13、在操作系統(tǒng)的內(nèi)存分配策略中，首次適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法和最壞適應(yīng)算法是常見的方法。假設(shè)系統(tǒng)中有一系列空閑內(nèi)存塊，大小分別為100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。當一個進程請求120KB內(nèi)存時，以下關(guān)于不同內(nèi)存分配算法的描述中，正確的是：（）A.首次適應(yīng)算法會選擇第一個滿足要求的空閑塊，即100KB的塊，并將其分割B.最佳適應(yīng)算法會選擇大小最接近請求大小的空閑塊，即150KB的塊，并將其分割C.最壞適應(yīng)算法會選擇最大的空閑塊，即300KB的塊，并將其分割D.不同的內(nèi)存分配算法在不同的場景下可能會有不同的性能表現(xiàn)，沒有一種算法總是最優(yōu)的14、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15、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在多個CPU核心上并行執(zhí)行。假設(shè)有一個計算密集型的進程，它可以被分解為多個子任務(wù)，并且這些子任務(wù)之間沒有數(shù)據(jù)依賴關(guān)系?，F(xiàn)在系統(tǒng)中有4個可用的CPU核心，將這個進程分配到這些核心上執(zhí)行。分析在不同的任務(wù)分配策略（如平均分配、自適應(yīng)分配等）下，進程的執(zhí)行時間和系統(tǒng)資源利用率的變化情況，并討論哪種分配策略在不同負載條件下更具優(yōu)勢。A.平均分配策略更優(yōu)B.自適應(yīng)分配策略更優(yōu)C.兩種策略在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于進程的具體特點16、某計算機系統(tǒng)采用了虛擬內(nèi)存技術(shù)，虛擬地址空間大小為4GB，物理內(nèi)存大小為2GB，頁面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法，當系統(tǒng)發(fā)生缺頁中斷時，需要替換的頁面在內(nèi)存中駐留的時間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請問應(yīng)該替換哪個頁面？（）A.駐留時間為100ms的頁面B.駐留時間為200ms的頁面C.駐留時間為300ms的頁面D.駐留時間為400ms的頁面17、在一個多線程操作系統(tǒng)中，一個進程可以包含多個線程。假設(shè)一個進程P有兩個線程T1和T2，它們共享進程的資源，如內(nèi)存、文件描述符等。現(xiàn)在線程T1正在進行一個耗時的計算操作，而線程T2需要訪問線程T1正在使用的資源。分析在這種情況下，可能出現(xiàn)的線程同步問題，如競爭條件和死鎖，并討論如何使用互斥鎖、條件變量等同步機制來解決這些問題，以及這些同步機制對線程執(zhí)行效率的影響。A.同步機制總是提高效率B.同步機制總是降低效率C.同步機制在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于線程的操作和資源的使用情況18、某操作系統(tǒng)采用動態(tài)分區(qū)分配方式管理內(nèi)存，初始時內(nèi)存為空。現(xiàn)有一系列內(nèi)存分配請求和釋放請求，分配請求依次為：300KB、200KB、150KB、400KB，釋放請求依次為：200KB、300KB。采用最佳適應(yīng)算法進行內(nèi)存分配和回收，請問最終內(nèi)存的空閑分區(qū)情況是怎樣的？（）A.一個150KB的空閑分區(qū)和一個400KB的空閑分區(qū)B.一個200KB的空閑分區(qū)和一個350KB的空閑分區(qū)C.一個350KB的空閑分區(qū)和一個150KB的空閑分區(qū)D.一個550KB的空閑分區(qū)19、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術(shù)，它由多個緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個系統(tǒng)中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個緩沖池包含10個緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個進程進行數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，輸入數(shù)據(jù)量為50KB，輸出數(shù)據(jù)量為30KB，每個緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個20、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進程管理模塊負責進程的創(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)二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述訪問控制的基本原理和方法。2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存回收策略。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存映射I/O。4、（本題5分）什么是剝奪式調(diào)度和非剝奪式調(diào)度？5、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)的開發(fā)團隊協(xié)作和溝通方式。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)中的進程創(chuàng)建和銷毀的開銷。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的加密文件的密鑰存儲和保護機制。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的內(nèi)存映射文件在大數(shù)據(jù)處理中的優(yōu)勢和潛在問題。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的線程同步機制（如互斥鎖、信號量、條件變量等）。5、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理的頁面替換算法的公平性考慮。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在分布式操作系統(tǒng)中，分布式鎖機制是協(xié)調(diào)多節(jié)點操作的重要手段。請深入探討分布式鎖的實現(xiàn)方式、性能特點和適用場景，如基于分布式協(xié)調(diào)服務(wù)的鎖、基于共識算法的鎖等，分析分布式鎖