信陽師范大學(xué)《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁信陽師范大學(xué)《操作系統(tǒng)》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是非常重要的一部分。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)。以下幾種進(jìn)程通信方式中，哪種方式最適合這種情況？（）A.共享內(nèi)存：兩個(gè)進(jìn)程可以直接訪問同一塊共享的內(nèi)存區(qū)域，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換B.消息傳遞：通過發(fā)送和接收消息來傳遞數(shù)據(jù)，每個(gè)消息有固定的大小和格式C.管道：一種單向的、基于字節(jié)流的通信方式，數(shù)據(jù)只能從一端流向另一端D.信號(hào)量：用于進(jìn)程之間的同步，而不是直接的數(shù)據(jù)交換2、在操作系統(tǒng)的設(shè)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(dòng)I/O、DMA方式和通道控制方式。假設(shè)一個(gè)磁盤正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以下關(guān)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(huì)一直等待I/O操作完成，導(dǎo)致CPU利用率很低B.中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式中，CPU在I/O操作開始后可以去執(zhí)行其他任務(wù)，直到收到中斷信號(hào)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(fù)雜的I/O控制方式，因此在實(shí)際應(yīng)用中很少使用3、在一個(gè)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(jìn)行文件寫入操作時(shí)，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實(shí)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(duì)系統(tǒng)崩潰或電源故障時(shí)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(chǔ)空間使用方面的特點(diǎn)。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4、在一個(gè)采用段式存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的邏輯地址由段號(hào)和段內(nèi)偏移量組成。假設(shè)進(jìn)程有三個(gè)段，段號(hào)分別為0、1、2，段長分別為1000、2000、3000，段內(nèi)偏移量分別為500、1500、2500。那么，對(duì)應(yīng)的物理地址分別是多少？同時(shí)，如果要進(jìn)行段的共享，需要滿足哪些條件？（）A.物理地址分別為500、1500、2500；段共享需要段的長度相同且訪問權(quán)限一致B.物理地址分別為500、3500、5500；段共享需要段的起始地址相同且訪問屬性相同C.物理地址分別為500、1500、5500；段共享需要段的屬性相同且段內(nèi)偏移量相同D.物理地址分別為500、3500、8500；段共享需要段的名稱相同且段長相同5、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以擴(kuò)大程序的可用內(nèi)存空間。以下關(guān)于虛擬存儲(chǔ)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)將硬盤空間作為內(nèi)存的擴(kuò)展，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，將部分頁面換出到硬盤上B.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以提高程序的并發(fā)度，因?yàn)槎鄠€(gè)程序可以共享硬盤空間作為虛擬內(nèi)存C.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）D.虛擬存儲(chǔ)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(yùn)行6、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方式，系統(tǒng)內(nèi)存被劃分為4個(gè)分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB?，F(xiàn)有四個(gè)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(yīng)算法分配內(nèi)存，作業(yè)的裝入順序?yàn)镴1、J2、J3、J4，請(qǐng)問哪個(gè)作業(yè)無法裝入內(nèi)存？（）A.J1B.J2C.J3D.J47、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，分頁存儲(chǔ)管理是一種常見的內(nèi)存管理方式。在分頁存儲(chǔ)管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個(gè)固定大小的頁面，同時(shí)將內(nèi)存空間也分為相同大小的頁框。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，通過頁表將頁面映射到頁框?，F(xiàn)在考慮一個(gè)具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁面大小為4KB，那么頁表項(xiàng)的長度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位8、操作系統(tǒng)的死鎖問題是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的難題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別申請(qǐng)了資源R1、R2、R3和R4。目前的資源分配情況導(dǎo)致了死鎖的發(fā)生。以下關(guān)于死鎖檢測和解除的說法，正確的是：（）A.可以通過資源分配圖來檢測死鎖是否發(fā)生，如果存在環(huán)路則表示發(fā)生了死鎖B.一旦檢測到死鎖，操作系統(tǒng)會(huì)立即終止所有涉及死鎖的進(jìn)程，以解除死鎖C.死鎖解除時(shí)，通常會(huì)選擇優(yōu)先級(jí)最低的進(jìn)程進(jìn)行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統(tǒng)應(yīng)該禁止進(jìn)程申請(qǐng)多個(gè)資源9、在一個(gè)多道批處理系統(tǒng)中，有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間如下表所示：作業(yè)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)）J18:003J29:002J310:001假設(shè)系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計(jì)算三個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。（給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.4小時(shí)B.4.33小時(shí)C.4.67小時(shí)D.5小時(shí)10、在一個(gè)采用先來先服務(wù)（FCFS）磁盤調(diào)度算法的系統(tǒng)中，假設(shè)磁盤請(qǐng)求隊(duì)列的順序?yàn)?8，183，37，122，14，124，65，67。磁頭初始位置在53磁道，磁頭移動(dòng)方向從0磁道開始向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)，請(qǐng)問磁頭移動(dòng)的總距離是多少？（）A.565B.649C.708D.75611、在虛擬存儲(chǔ)管理中，頁面置換算法的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的性能。除了常見的LRU、FIFO等算法，還有最不經(jīng)常使用（LFU）算法。LFU算法根據(jù)頁面被訪問的頻率來選擇淘汰頁面。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了4個(gè)物理頁面，頁面訪問序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進(jìn)行頁面置換。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次12、在一個(gè)具有內(nèi)存保護(hù)機(jī)制的操作系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程都被分配了獨(dú)立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結(jié)合來防止進(jìn)程訪問其他進(jìn)程的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)進(jìn)程P1試圖訪問進(jìn)程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護(hù)機(jī)制是如何實(shí)現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關(guān)處理邏輯，并討論內(nèi)存保護(hù)在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實(shí)現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實(shí)現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護(hù)機(jī)制作用有限，意義不大13、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點(diǎn)（inode）來存儲(chǔ)文件的屬性和磁盤塊的指針。假設(shè)一個(gè)inode占用128字節(jié)，其中10個(gè)直接磁盤塊指針，1個(gè)一級(jí)間接磁盤塊指針，1個(gè)二級(jí)間接磁盤塊指針，1個(gè)三級(jí)間接磁盤塊指針。每個(gè)磁盤塊大小為4KB，每個(gè)磁盤塊指針占用4字節(jié)。請(qǐng)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.128GB14、在操作系統(tǒng)中，文件的共享和保護(hù)是非常重要的問題。文件共享可以提高系統(tǒng)資源的利用率，但也可能帶來安全風(fēng)險(xiǎn)。為了實(shí)現(xiàn)文件共享，可以采用基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方式或者利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)共享。對(duì)于文件保護(hù)，常見的方法有訪問控制列表（ACL）、口令保護(hù)和加密保護(hù)等。現(xiàn)在有一個(gè)文件系統(tǒng)，多個(gè)用戶需要同時(shí)訪問一個(gè)共享文件，為了保證文件的安全性和一致性，采用的合適方法是（）A.為每個(gè)用戶設(shè)置不同的訪問權(quán)限B.對(duì)文件進(jìn)行加密保護(hù)C.要求用戶輸入口令才能訪問文件D.限制同時(shí)訪問的用戶數(shù)量15、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進(jìn)程提供了2GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB，采用兩級(jí)頁表結(jié)構(gòu)。若頁目錄表和頁表中的每個(gè)表項(xiàng)均占4B，則頁目錄表和頁表分別最多包含多少個(gè)表項(xiàng)？（給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和1024二、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)的審計(jì)和日志記錄。2、（本題5分）操作系統(tǒng)是如何進(jìn)行設(shè)備管理的？3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何支持云計(jì)算環(huán)境？4、（本題5分）解釋內(nèi)存管理的主要任務(wù)。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用中具有關(guān)鍵作用。論述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，如確定性響應(yīng)時(shí)間、任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度等，分析實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在工業(yè)控制、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用和挑戰(zhàn)，并探討如何保證實(shí)時(shí)任務(wù)的按時(shí)完成。2、（本題5分）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，操作系統(tǒng)在資源管理方面面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。論述操作系統(tǒng)如何有效地管理內(nèi)存資源，包括內(nèi)存分配策略、頁面置換算法等，并分析它們?cè)诓煌瑧?yīng)用場景下的優(yōu)缺點(diǎn)和適用情況。3、（本題5分）操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)流量控制對(duì)于保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量至關(guān)重要。論述網(wǎng)絡(luò)流量控制的方法和技術(shù)，如令牌桶算法、漏桶算法等，分析流量控制在不同網(wǎng)絡(luò)場景下的應(yīng)用，探討如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求合理配置流量控制參數(shù)。4、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程同步與互斥的概念、實(shí)現(xiàn)機(jī)制以及它們?cè)诙噙M(jìn)程環(huán)境下的重要性。分析常見的同步工具如信號(hào)量、互斥鎖等的工作原理，并舉例說明在實(shí)際應(yīng)用中如何避免死鎖的發(fā)生。5、（本題5分）在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度的可預(yù)測性是至關(guān)重要的。請(qǐng)深入探討實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度算法的可預(yù)測性分析方法，包括基于周期、截止時(shí)間和優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，分析影響調(diào)度可預(yù)測性的因素，如任務(wù)執(zhí)行時(shí)