廣州康大職業(yè)技術(shù)學(xué)院《操作系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁廣州康大職業(yè)技術(shù)學(xué)院《操作系統(tǒng)》

2023-2024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、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是一個(gè)重要的概念。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程處于阻塞狀態(tài)，等待I/O操作完成。以下關(guān)于進(jìn)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(jìn)程會(huì)直接從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)B.進(jìn)程從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)后，一定會(huì)立即被調(diào)度執(zhí)行C.在阻塞狀態(tài)的進(jìn)程不會(huì)因?yàn)闀r(shí)間片用完而被切換到其他狀態(tài)D.如果有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，阻塞狀態(tài)的進(jìn)程可能會(huì)被長(zhǎng)期擱置2、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來先服務(wù)（FCFS）算法按照請(qǐng)求到達(dá)的順序進(jìn)行磁盤訪問，可能會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)的平均尋道時(shí)間；最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）算法選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)，能有效減少平均尋道時(shí)間，但可能導(dǎo)致某些請(qǐng)求長(zhǎng)時(shí)間等待；掃描（SCAN）算法在磁頭移動(dòng)方向上選擇距離最近的請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)，避免了SSTF算法的“饑餓”現(xiàn)象。假設(shè)磁盤請(qǐng)求隊(duì)列的順序?yàn)?8、183、37、122、14、124、65、67，磁頭當(dāng)前位于53號(hào)磁道，向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)。那么，采用掃描算法時(shí)，磁頭移動(dòng)的總（）磁道數(shù)為（）A.236B.292C.315D.3603、進(jìn)程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進(jìn)程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機(jī)制。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號(hào)量機(jī)制。初始時(shí)，信號(hào)量S的值為1。當(dāng)P1訪問資源R時(shí)，執(zhí)行P(S)操作；當(dāng)P1訪問結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號(hào)量和進(jìn)程操作的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)P1執(zhí)行P(S)操作后，如果S的值變?yōu)?，則P1獲得資源R并進(jìn)入臨界區(qū)B.如果P2在P1執(zhí)行V(S)操作之前執(zhí)行P(S)操作，P2一定會(huì)被阻塞C.信號(hào)量S的值永遠(yuǎn)不會(huì)小于0，因?yàn)檫@意味著出現(xiàn)了錯(cuò)誤的操作D.當(dāng)P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個(gè)進(jìn)程在等待資源R，操作系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)4、在一個(gè)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的工作集為當(dāng)前時(shí)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(qǐng)問在t=10毫秒時(shí)，進(jìn)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.3,4,5,6,15、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，進(jìn)程遷移是一種常見的操作，用于實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和資源優(yōu)化。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程需要從一個(gè)節(jié)點(diǎn)遷移到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，分析進(jìn)程遷移過程中需要考慮的因素，如進(jìn)程狀態(tài)的保存和恢復(fù)、資源的重新分配、網(wǎng)絡(luò)通信開銷等，并討論如何減少進(jìn)程遷移的開銷和對(duì)系統(tǒng)性能的影響。A.進(jìn)程遷移總是有益的B.進(jìn)程遷移總是有害的C.進(jìn)程遷移在某些情況下有益，某些情況下有害D.取決于系統(tǒng)的負(fù)載和資源分布6、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進(jìn)行交互的接口。假設(shè)一個(gè)用戶程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，它通過系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請(qǐng)求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程，包括從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶態(tài)的機(jī)制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開銷和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開銷小，無需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開銷適中，無需特別優(yōu)化7、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個(gè)大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點(diǎn)A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)?，F(xiàn)在節(jié)點(diǎn)A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進(jìn)行故障恢復(fù)和任務(wù)重新分配。在這種情況下，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)的處理方式的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.系統(tǒng)會(huì)立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點(diǎn)A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運(yùn)行B.其他節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)接管節(jié)點(diǎn)A的任務(wù)，并重新分配計(jì)算和存儲(chǔ)資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)任務(wù)回滾到之前的一個(gè)檢查點(diǎn)，然后從該點(diǎn)重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點(diǎn)A的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)8、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用連續(xù)分配方式。已知一個(gè)文件的起始物理塊號(hào)為100，文件長(zhǎng)度為50個(gè)物理塊。如果要在文件中間插入10個(gè)物理塊的內(nèi)容，需要進(jìn)行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長(zhǎng)度B.將文件后半部分內(nèi)容向后移動(dòng)10個(gè)物理塊的位置，然后插入新內(nèi)容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內(nèi)容和新內(nèi)容一起寫入D.無法在連續(xù)分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式9、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)周期性任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請(qǐng)問這三個(gè)任務(wù)能否在各自的周期內(nèi)完成執(zhí)行？（給出詳細(xì)的計(jì)算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對(duì)10、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點(diǎn)（inode）來管理文件，每個(gè)inode包含12個(gè)直接地址指針、1個(gè)一級(jí)間接地址指針、1個(gè)二級(jí)間接地址指針和1個(gè)三級(jí)間接地址指針。每個(gè)盤塊大小為1KB，每個(gè)盤塊號(hào)占4B。若文件最大長(zhǎng)度為4TB，則三級(jí)間接地址指針指向的盤塊數(shù)是多少？（請(qǐng)?jiān)敿?xì)計(jì)算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^2611、考慮一個(gè)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)，進(jìn)程之間存在資源競(jìng)爭(zhēng)。假設(shè)有資源R1、R2和R3，進(jìn)程P1已經(jīng)占用了資源R1，進(jìn)程P2已經(jīng)占用了資源R2，進(jìn)程P3申請(qǐng)資源R1和R2。此時(shí)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12、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(gè)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(gè)系統(tǒng)中有三個(gè)緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個(gè)緩沖池包含10個(gè)緩沖區(qū)。現(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)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(gè)緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個(gè)緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個(gè)B.70個(gè)C.60個(gè)D.50個(gè)13、在一個(gè)支持多線程的操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設(shè)有兩個(gè)線程T1和T2共享一個(gè)全局變量count，初始值為0。T1負(fù)責(zé)對(duì)count進(jìn)行加1操作，T2負(fù)責(zé)對(duì)count進(jìn)行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機(jī)制。以下關(guān)于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進(jìn)行加1操作，T2不需要獲取鎖進(jìn)行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會(huì)導(dǎo)致線程的切換，從而降低系統(tǒng)性能D.可以使用多個(gè)鎖來分別保護(hù)count的加操作和減操作，提高并發(fā)度14、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運(yùn)行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運(yùn)行在用戶模式下15、在一個(gè)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(shè)有一個(gè)進(jìn)程，其邏輯地址空間被分為三個(gè)段，每個(gè)段又被分為若干頁?，F(xiàn)在進(jìn)程要訪問一個(gè)邏輯地址，系統(tǒng)需要進(jìn)行多次地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于這種地址轉(zhuǎn)換過程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到段內(nèi)的起始地址，然后再進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換，得到最終的物理地址B.先進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換，確定頁內(nèi)偏移量，再進(jìn)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(shí)進(jìn)行，通過計(jì)算得到最終的物理地址D.隨機(jī)選擇先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換或頁的地址轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行另一個(gè)的轉(zhuǎn)換二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）什么是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間？2、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的用戶需求收集和分析？3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存映射文件。4、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的工作集模型。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討在操作系統(tǒng)中，如何優(yōu)化磁盤的順序讀寫性能，考慮磁盤調(diào)度算法的選擇、文件預(yù)分配和連續(xù)存儲(chǔ)。研究順序讀寫優(yōu)化在大數(shù)據(jù)處理和文件傳輸中的應(yīng)用。2、（本題5分）虛擬內(nèi)存技術(shù)是操作系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的內(nèi)存管理機(jī)制。請(qǐng)全面論述虛擬內(nèi)存的工作原理、實(shí)現(xiàn)方式，包括頁式存儲(chǔ)、段式存儲(chǔ)和段頁式存儲(chǔ)，分析其在解決內(nèi)存不足問題、提高程序運(yùn)行效率方面的作用，以及可能帶來的性能開銷和系統(tǒng)復(fù)雜性。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的死鎖問題，闡述死鎖產(chǎn)生的必要條件，探討預(yù)防死鎖、避免死鎖和檢測(cè)死鎖的方法，并結(jié)合實(shí)際案例分析如何有效地解決死鎖情況。4、（本題5分）深入探討在多核操作系統(tǒng)中，緩存一致性協(xié)議的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式，分析不同協(xié)議（如MESI、MOESI等）的特點(diǎn)和對(duì)系統(tǒng)性能的影響，以及在多核編程中的注意事項(xiàng)。5、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的文件加密和解密技術(shù)在文件系統(tǒng)中的