皖西學(xué)院《操作系統(tǒng)實踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)實踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、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.2^262、有一個文件系統(tǒng)，采用連續(xù)分配方式存儲文件。已知文件A從磁盤地址1000開始，占用了5個連續(xù)的磁盤塊，每個磁盤塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個磁盤塊的內(nèi)容，需要訪問磁盤的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.35843、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結(jié)合了段式存儲和頁式存儲的優(yōu)點。它將程序先分段，然后再將每個段分頁。假設(shè)一個段頁式系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號占10位，頁號占10位，頁內(nèi)偏移量占12位。每個段最大為4MB，每頁大小為4KB。那么，該系統(tǒng)中一個進程最多可以有多少個頁（）A.1024B.4096C.1048576D.41943044、某計算機系統(tǒng)中，有一個磁盤，其每個盤面有200個磁道，每個磁道有10個扇區(qū)，磁盤轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分鐘。若要讀取一個位于第50個磁道、第8個扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時間？（假設(shè)尋道時間為10ms，給出詳細的計算過程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms5、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來先服務(wù)（FCFS）、最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）和掃描算法（SCAN）是常見的方法。假設(shè)磁盤請求隊列中的請求順序為55、58、39、18、90、160、150、38、184，磁頭當(dāng)前位于100磁道，向磁道號增加的方向移動。以下關(guān)于不同磁盤調(diào)度算法的描述中，正確的是：（）A.FCFS算法按照請求到達的先后順序進行調(diào)度，平均尋道時間較長B.SSTF算法總是選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請求進行調(diào)度，可能會導(dǎo)致某些請求長時間等待C.SCAN算法在磁頭移動到一端后，會立即反向移動，避免了饑餓現(xiàn)象D.不同的磁盤調(diào)度算法在不同的磁盤負載情況下性能表現(xiàn)不同，需要根據(jù)實際情況選擇合適的算法6、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7、在操作系統(tǒng)的進程通信中，共享內(nèi)存是一種高效的方式。假設(shè)有兩個進程P1和P2通過共享內(nèi)存進行通信，以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內(nèi)存區(qū)域的大小是固定的，不能動態(tài)調(diào)整B.進程P1和P2對共享內(nèi)存的訪問是互斥的，避免了數(shù)據(jù)沖突C.共享內(nèi)存通信需要操作系統(tǒng)提供額外的同步機制來保證數(shù)據(jù)的一致性D.共享內(nèi)存通信只適用于同一臺計算機上的進程，不能用于不同計算機之間的進程通信8、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9、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結(jié)合了段式和頁式存儲管理的優(yōu)點。假設(shè)一個程序被分為多個段，每個段又被分為多個頁。以下關(guān)于段頁式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換過程的描述，正確的是：（）A.首先進行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進行頁的地址轉(zhuǎn)換B.先進行頁的地址轉(zhuǎn)換，再進行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過程只需要進行一次，無需區(qū)分段和頁10、在一個多道程序設(shè)計的操作系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2、P3，它們的到達時間、服務(wù)時間分別為（0，8）、（1，4）、（2，9）（單位：毫秒）。采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，不考慮進程切換的時間開銷。那么，進程P1的平均周轉(zhuǎn)時間是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒11、在一個采用樹形目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，有一個根目錄/，其下有子目錄A和B，A目錄下有文件file1和子目錄C，B目錄下有文件file2。現(xiàn)在要從根目錄開始查找文件file1，以下哪種查找方式效率最高？（）A.順序查找B.二分查找C.哈希查找D.基于索引的查找12、某計算機系統(tǒng)采用虛擬存儲技術(shù)，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102413、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中的一個任務(wù)需要在多個節(jié)點上并行執(zhí)行。以下關(guān)于分布式任務(wù)調(diào)度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務(wù)會被自動分配到負載最輕的節(jié)點上執(zhí)行，以實現(xiàn)負載均衡B.每個節(jié)點獨立進行任務(wù)調(diào)度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統(tǒng)中不存在資源競爭和死鎖問題，因為節(jié)點相互獨立D.任務(wù)在節(jié)點之間的遷移不會影響其執(zhí)行進度和結(jié)果14、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負責(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，哪個選項是錯誤的？（）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)動程序來實現(xiàn)對設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下15、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16、在操作系統(tǒng)的進程調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度算法可以根據(jù)進程的優(yōu)先級來決定其執(zhí)行順序。優(yōu)先級可以是靜態(tài)的，在進程創(chuàng)建時確定；也可以是動態(tài)的，根據(jù)進程的運行情況進行調(diào)整。假設(shè)系統(tǒng)中有三個進程P1、P2和P3，它們的靜態(tài)優(yōu)先級分別為3、5和7，當(dāng)前時刻P1正在運行，P2和P3在就緒隊列中等待。突然，P1發(fā)生I/O等待，P2和P3的優(yōu)先級不變。那么，接下來應(yīng)該被調(diào)度執(zhí)行的進程是（）A.P2B.P3C.繼續(xù)等待P1完成I/O操作D.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)17、在一個采用位示圖進行磁盤空間管理的操作系統(tǒng)中，磁盤共有1000個物理塊，位示圖中每個字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.3318、在內(nèi)存管理中，頁面置換算法用于決定當(dāng)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(dǎo)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(dāng)物理內(nèi)存已滿時，新頁面進入一定會導(dǎo)致一個頁面被置換出去19、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(guān)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(fù)技術(shù)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(shù)來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時進行恢復(fù)C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術(shù)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(shè)備的質(zhì)量，與軟件設(shè)計無關(guān)20、某磁盤共有200個柱面，每個柱面有20個磁道，每個磁道有10個扇區(qū)。假定磁盤旋轉(zhuǎn)一圈的時間為20ms，磁頭在每個磁道上的平均移動時間為10ms。若要讀取一個位于第150柱面、第5磁道、第8扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時間？（請說明計算過程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms21、在文件系統(tǒng)中，文件目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。常見的文件目錄組織方式有單級目錄、兩級目錄和多級目錄。單級目錄結(jié)構(gòu)簡單，但不便于文件的分類管理；兩級目錄將用戶文件目錄和系統(tǒng)文件目錄分開，提高了安全性；多級目錄則形成了樹形結(jié)構(gòu)，便于文件的分類和查找。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結(jié)構(gòu)，目錄深度為3，每個目錄下最多有10個子目錄或文件。那么，該文件系統(tǒng)最多可以容納的文件和目錄數(shù)量為（）A.1000B.10000C.100000D.100000022、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(fēng)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(shè)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23、在一個具有多個進程的系統(tǒng)中，進程之間通過共享內(nèi)存進行通信。假設(shè)共享內(nèi)存區(qū)域的大小為10MB，有兩個進程P1和P2同時對該共享內(nèi)存進行讀寫操作。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，需要采用何種同步機制？（）A.信號量B.管程C.消息隊列D.條件變量24、在操作系統(tǒng)中，進程通信的方式多種多樣。共享內(nèi)存方式通過共享一塊內(nèi)存區(qū)域來實現(xiàn)進程間的數(shù)據(jù)交換，具有很高的通信效率；消息傳遞方式則通過發(fā)送和接收消息來完成通信，消息可以包含各種數(shù)據(jù)類型；管道通信方式則是一種半雙工的通信方式，常用于父子進程之間的通信。假設(shè)有兩個進程需要進行大量數(shù)據(jù)的實時交換，并且要求通信的可靠性較高，那么最適合采用的通信方式是（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式都不適合25、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級。假設(shè)系統(tǒng)中有三個實時任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當(dāng)多個任務(wù)同時就緒時，以下關(guān)于實時操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.總是調(diào)度優(yōu)先級最高的任務(wù)T1執(zhí)行，直到它完成或阻塞B.如果任務(wù)T1正在執(zhí)行，而更高優(yōu)先級的任務(wù)T2就緒，操作系統(tǒng)會立即搶占T1并調(diào)度T2執(zhí)行C.實時操作系統(tǒng)只考慮任務(wù)的優(yōu)先級，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時間和資源需求D.低優(yōu)先級的任務(wù)T3永遠不會得到執(zhí)行機會，除非高優(yōu)先級的任務(wù)都處于阻塞狀態(tài)二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的安全模型。2、（本題5分）文件系統(tǒng)的安全性如何保障？3、（本題5分）什么是系統(tǒng)可用性？4、（本題5分）簡述嵌入式操作系統(tǒng)的特點。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進程間通信中的消息大小限制和分段處理。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的內(nèi)存共享的安全性和同步問題。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何支持不同類型的網(wǎng)絡(luò)存儲協(xié)議和其性能比較。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程調(diào)度的負載預(yù)測和資源預(yù)留。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的資源競爭和饑餓問題，以及解決方法。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)調(diào)用