鄭州工業(yè)應用技術學院《操作系統(tǒng)實驗》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁鄭州工業(yè)應用技術學院

《操作系統(tǒng)實驗》2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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、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。假設某一時刻，頁表內(nèi)容如下：頁號0對應的物理塊號為2，頁號1對應的物理塊號為5，頁號2對應的物理塊號為7，頁號3對應的物理塊號為9。若進程訪問的邏輯地址為0x12345，請問對應的物理地址是多少？（）A.0x22345B.0x52345C.0x72345D.0x923452、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點。假設一個操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關于其特點的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更高C.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的可擴展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務3、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來管理文件，每個inode包含12個直接地址指針、1個一級間接地址指針、1個二級間接地址指針和1個三級間接地址指針。每個盤塊大小為1KB，每個盤塊號占4B。若文件最大長度為4TB，則三級間接地址指針指向的盤塊數(shù)是多少？（請詳細計算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^264、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?，F(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5、在一個具有設備管理功能的操作系統(tǒng)中，設備分配采用靜態(tài)分配方式。有三個進程P1、P2、P3，分別需要使用打印機、掃描儀和繪圖儀。系統(tǒng)中有一臺打印機、一臺掃描儀和一臺繪圖儀。當P1申請打印機、P2申請掃描儀、P3申請繪圖儀時，系統(tǒng)能否滿足這些請求？（）A.可以滿足，因為每個進程申請的設備不同B.不能滿足，因為設備分配是靜態(tài)的，可能已經(jīng)被其他進程占用C.可以滿足，但需要等待一段時間，進行設備的分配和初始化D.不確定，取決于設備的當前狀態(tài)和系統(tǒng)的配置6、某操作系統(tǒng)中，有三個并發(fā)進程P1、P2和P3，都需要使用同類資源R，每個進程需要的資源數(shù)分別為3、4和5。系統(tǒng)共有10個該類資源。若采用銀行家算法，當進程P1申請1個資源時，系統(tǒng)是否會為其分配資源？（請詳細分析）（）A.會B.不會C.不確定D.以上都不對7、在一個文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式采用鏈接分配。假設一個文件由5個盤塊組成，盤塊號依次為100、50、120、80、20。如果要刪除這個文件，需要進行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項B.依次釋放5個盤塊C.從后向前依次釋放盤塊，并修改前一個盤塊的指針D.從前向后依次釋放盤塊，并修改后一個盤塊的指針8、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復技術來保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時進行恢復C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術來提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設備的質(zhì)量，與軟件設計無關9、在一個操作系統(tǒng)中，有進程P1、P2、P3，它們的資源需求分別為（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系統(tǒng)可用資源為（2，1，1）。采用銀行家算法判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？（）A.安全B.不安全C.無法確定D.以上都不對10、在操作系統(tǒng)中，文件的共享和保護是非常重要的問題。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險。為了實現(xiàn)文件共享，可以采用基于索引節(jié)點的共享方式或者利用符號鏈接實現(xiàn)共享。對于文件保護，常見的方法有訪問控制列表（ACL）、口令保護和加密保護等?，F(xiàn)在有一個文件系統(tǒng)，多個用戶需要同時訪問一個共享文件，為了保證文件的安全性和一致性，采用的合適方法是（）A.為每個用戶設置不同的訪問權(quán)限B.對文件進行加密保護C.要求用戶輸入口令才能訪問文件D.限制同時訪問的用戶數(shù)量11、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務的截止時間是一個關鍵因素。假設系統(tǒng)中有一個硬實時任務T1，其截止時間為100ms，當前時間為50ms，任務已經(jīng)執(zhí)行了40ms，還剩下20ms的計算量。以下關于任務調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會暫停其他任務，優(yōu)先保證T1在截止時間前完成B.如果此時有一個更高優(yōu)先級的非實時任務就緒，操作系統(tǒng)會調(diào)度該任務執(zhí)行C.由于T1已經(jīng)花費了較多時間，操作系統(tǒng)會判定其無法按時完成，將其放棄D.實時操作系統(tǒng)不會對任務進行搶占式調(diào)度，以避免影響任務的執(zhí)行進度12、在存儲管理中，頁面置換時，如果所有頁都在使用，優(yōu)先置換未被修改的頁，這是基于（）的考慮。A.減少I/O次數(shù)B.提高內(nèi)存利用率C.縮短置換時間D.以上都是13、在一個具有死鎖檢測和恢復機制的操作系統(tǒng)中，有四個進程P1、P2、P3、P4，它們分別占用了資源R1、R2、R3的數(shù)量為（2，1，0）、（1，2，1）、（0，1，1）、（1，0，1），系統(tǒng)中可用的資源數(shù)量為（1，1，2）。那么，系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？（）A.是，存在死鎖B.否，系統(tǒng)安全C.不確定，需要進一步分析進程的等待情況D.以上都不對14、在一個多道程序設計系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。假設有進程P1、P2和P3，它們的到達時間分別為0、1和2毫秒，服務時間分別為8、4和6毫秒。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，那么平均周轉(zhuǎn)時間是多少？（）A.7毫秒B.8毫秒C.9毫秒D.10毫秒15、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.1316、某計算機系統(tǒng)采用虛擬存儲技術，系統(tǒng)為用戶進程提供了2GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB，采用兩級頁表結(jié)構(gòu)。若頁目錄表和頁表中的每個表項均占4B，則頁目錄表和頁表分別最多包含多少個表項？（給出詳細的計算過程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和102417、在一個實時操作系統(tǒng)中，對于周期性任務和非周期性任務都需要進行合理的調(diào)度。假設系統(tǒng)中有一個周期性任務T1，周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms，還有一個非周期性任務T2，執(zhí)行時間為30ms。以下關于任務調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調(diào)度周期性任務T1，確保其按時完成B.非周期性任務T2會在周期性任務T1的空閑時間執(zhí)行C.由于T2的執(zhí)行時間較長，可能會導致T1錯過周期D.操作系統(tǒng)會為T1和T2分配相同的時間片，輪流執(zhí)行18、設備管理中的設備分配策略可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關于設備分配策略的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設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.設備分配策略需要考慮設備的特性和進程的需求C.設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.設備分配策略只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用19、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理采用分段和分頁相結(jié)合的方式。假設有一個進程，其邏輯地址空間被分為三個段，每個段又被分為若干頁?，F(xiàn)在進程要訪問一個邏輯地址，系統(tǒng)需要進行多次地址轉(zhuǎn)換。以下關于這種地址轉(zhuǎn)換過程的描述，哪一項是正確的？（）A.首先進行段的地址轉(zhuǎn)換，得到段內(nèi)的起始地址，然后再進行頁的地址轉(zhuǎn)換，得到最終的物理地址B.先進行頁的地址轉(zhuǎn)換，確定頁內(nèi)偏移量，再進行段的地址轉(zhuǎn)換，得到物理地址C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進行，通過計算得到最終的物理地址D.隨機選擇先進行段的地址轉(zhuǎn)換或頁的地址轉(zhuǎn)換，然后再進行另一個的轉(zhuǎn)換20、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.32MB21、在操作系統(tǒng)中，進程通信是進程之間交換信息和協(xié)調(diào)工作的重要手段。假設有兩個進程P1和P2，它們通過共享內(nèi)存進行通信。以下關于共享內(nèi)存通信的特點的描述，正確的是：（）A.共享內(nèi)存通信速度快，但需要進程之間進行復雜的同步和互斥操作B.共享內(nèi)存通信不需要操作系統(tǒng)的干預，進程可以直接讀寫共享區(qū)域C.共享內(nèi)存的大小是固定的，不能動態(tài)調(diào)整D.多個進程可以同時訪問共享內(nèi)存，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的問題22、操作系統(tǒng)的死鎖檢測和恢復是解決死鎖問題的重要手段。以下關于死鎖檢測和恢復的描述中，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.死鎖檢測和恢復可以在系統(tǒng)運行過程中自動進行，不需要人工干預D.死鎖檢測和恢復可能會導致系統(tǒng)性能下降，因為需要占用一定的系統(tǒng)資源23、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號03152731則邏輯地址0x8000對應的物理地址是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.024、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對應的物理地址是多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x2234567825、在一個采用分段存儲管理的操作系統(tǒng)中，一個進程被分為三個段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。代碼段起始地址為0，長度為1000字節(jié)；數(shù)據(jù)段起始地址為1500，長度為500字節(jié)；堆棧段起始地址為2500，長度為800字節(jié)。系統(tǒng)的段表如下：段號起始地址段長1010002150050032500800。當進程訪問邏輯地址為2000的內(nèi)存單元時，會發(fā)生什么情況？（）A.正常訪問，對應的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)段內(nèi)B.產(chǎn)生越界錯誤，該地址超出了進程的地址空間C.進行地址轉(zhuǎn)換，將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址后訪問D.系統(tǒng)進行段的合并操作，然后再進行訪問26、在一個具有緩存機制的操作系統(tǒng)中，為了提高磁盤I/O的性能，系統(tǒng)會在內(nèi)存中設置磁盤緩存。假設系統(tǒng)中有一個頻繁訪問的小文件，其數(shù)據(jù)可以完全存儲在磁盤緩存中。分析磁盤緩存的替換策略（如LRU、FIFO等）對緩存命中率和系統(tǒng)整體性能的影響，并討論如何根據(jù)文件的訪問模式選擇合適的緩存替換策略。A.LRU策略最優(yōu)B.FIFO策略最優(yōu)C.應根據(jù)訪問模式選擇D.緩存替換策略影響不大27、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28、設備管理是操作系統(tǒng)的重要任務之一。以下關于設備管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備管理負責管理計算機中的各種外部設備，如硬盤、打印機、鍵盤等B.設備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動I/O和DMA方式等C.設備管理可以通過設備驅(qū)動程序來實現(xiàn)對設備的控制和操作D.設備管理可以將所有設備都看作是文件，通過文件系統(tǒng)來進行管理29、在一個多道批處理系統(tǒng)中，有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時間、運行時間如下表所示：作業(yè)提交時間運行時間（小時）J18:003J29:002J310:001假設系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計算三個作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間。（給出詳細的計算過程）（）A.4小時B.4.33小時C.4.67小時D.5小時30、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(jié)構(gòu)，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)建較大的新文件二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)資源監(jiān)控工具不僅可以用于性能分析，還可以用于故障預警。論述如何利用資源監(jiān)控數(shù)據(jù)進行故障預測，分析相關的算法和模型，探討如何建立有效的故障