湖北三峽職業(yè)技術學院《操作系統實踐》2023-2024學年第二學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁湖北三峽職業(yè)技術學院《操作系統實踐》

2023-2024學年第二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20個小題，每小題2分，共40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、在操作系統中，進程通信是進程之間交換信息的重要手段。常見的進程通信方式有共享存儲、消息傳遞和管道通信等。共享存儲方式通過在內存中開辟共享存儲區(qū)來實現進程間的通信；消息傳遞方式則通過發(fā)送和接收消息來完成；管道通信是一種半雙工的通信方式。現在有兩個進程需要頻繁地交換大量數據，為了提高通信效率，最適合采用的通信方式是（）A.共享存儲B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式均可2、某計算機系統采用DMA方式進行數據傳輸，DMA控制器每次能夠傳輸一個字節(jié)的數據。若要傳輸1000字節(jié)的數據，DMA初始化設置的時間為100μs，DMA傳輸一個字節(jié)的時間為1μs，中斷處理的時間為50μs，請問完成這次數據傳輸總共需要多長時間？（）A.1150μsB.1550μsC.2050μsD.2150μs3、在操作系統的文件系統中，文件的物理結構有連續(xù)分配、鏈接分配和索引分配等多種方式。連續(xù)分配方式具有較高的順序訪問速度，但存在外部碎片問題；鏈接分配方式解決了外部碎片問題，但隨機訪問速度較慢；索引分配方式則結合了兩者的優(yōu)點。假設一個文件系統采用索引分配方式，每個索引節(jié)點包含13個直接地址項、1個一級間接地址項、1個二級間接地址項和1個三級間接地址項，每個地址項大小為4字節(jié)，盤塊大小為1KB。若要訪問文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤I/O操作（）A.1B.2C.3D.44、在一個實時操作系統中，有三個周期性任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調調度算法（RMS），請問這三個任務能否在各自的周期內完成執(zhí)行？（給出詳細的計算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對5、在操作系統的進程同步中，信號量是一種常用的同步工具。信號量可以分為整型信號量和記錄型信號量。整型信號量存在“忙等”問題，而記錄型信號量則通過阻塞和喚醒操作避免了這一問題。假設有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)，P1負責向緩沖區(qū)寫入數據，P2負責從緩沖區(qū)讀取數據。為了保證緩沖區(qū)的正確使用，需要使用信號量進行同步。那么，應該設置的信號量數量以及初始值分別為（）A.1個，0B.1個，1C.2個，0D.2個，16、設備管理中的設備分配策略可以影響系統的性能和公平性。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7、在一個具有緩沖池的操作系統中，緩沖池由多個緩沖區(qū)組成，分為空緩沖區(qū)隊列、裝滿輸入數據的緩沖區(qū)隊列和裝滿輸出數據的緩沖區(qū)隊列。當進程需要輸入數據時，從裝滿輸入數據的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)；當進程需要輸出數據時，將數據放入空緩沖區(qū)中。假設當前空緩沖區(qū)隊列為空，裝滿輸入數據的緩沖區(qū)隊列中有3個緩沖區(qū)，裝滿輸出數據的緩沖區(qū)隊列中有2個緩沖區(qū)。進程P1需要輸入數據，進程P2需要輸出數據。那么，系統會如何處理？（）A.進程P1等待，進程P2將數據放入空緩沖區(qū)B.進程P2等待，進程P1從裝滿輸入數據的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)C.進程P1從裝滿輸入數據的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)，進程P2等待D.進程P1和P2都等待8、在一個實時操作系統中，有三個任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。假設采用基于優(yōu)先級的搶占式調度算法，優(yōu)先級從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個長時間的運行過程中，任務的響應時間和截止時間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級設置合理，三個任務的響應時間和截止時間都能夠得到保證B.T3的響應時間可能會超過其周期，導致截止時間無法保證C.T2可能會因為T1的搶占而導致響應時間延遲，無法保證截止時間D.優(yōu)先級設置可能導致低優(yōu)先級任務長時間得不到執(zhí)行，從而無法保證所有任務的截止時間9、操作系統的中斷機制是實現多任務和設備管理的關鍵。以下關于中斷的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.中斷是指CPU在執(zhí)行程序的過程中，由于外部事件的發(fā)生而暫停當前程序的執(zhí)行，轉而去處理外部事件B.中斷可以分為硬件中斷和軟件中斷，硬件中斷是由外部設備產生的，軟件中斷是由程序中的指令產生的C.中斷處理程序負責處理中斷事件，通常會保存當前程序的狀態(tài)，然后執(zhí)行相應的處理操作D.中斷可以被屏蔽，即CPU可以忽略某些中斷請求，繼續(xù)執(zhí)行當前程序10、在一個操作系統中，死鎖是一個需要避免的問題。假設有四個進程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數量分別為5、4、3，每個進程所需的資源數量如下表所示：（）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是否處于安全狀態(tài)。如果當前系統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，系統是否處于安全狀態(tài)？A.系統處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如B.系統處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如C.系統處于不安全狀態(tài)，不存在安全序列D.系統處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如11、在一個具有緩存機制的操作系統中，為了提高磁盤I/O的性能，系統會在內存中設置磁盤緩存。假設系統中有一個頻繁訪問的小文件，其數據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整體性能的影響，并討論如何根據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.應根據訪問模式選擇D.緩存替換策略影響不大12、在一個采用請求調頁存儲管理的系統中，某進程在運行過程中要訪問的頁面序列為：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系統分配給該進程的物理塊數為3，且初始時進程的頁面都不在內存中。當進程訪問頁面3時發(fā)生缺頁中斷，采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，此時被淘汰的頁面是哪個？（）A.1B.2C.4D.513、虛擬存儲技術是操作系統中用于擴展內存容量的重要手段。在請求分頁存儲管理系統中，當訪問的頁面不在內存時，會產生缺頁中斷。假設系統的頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，某進程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統分配給該進程的物理頁面數為3。那么，缺頁次數至少為（）A.6次B.7次C.8次D.9次14、在一個操作系統中，進程的創(chuàng)建和銷毀是常見的操作。假設一個應用程序需要頻繁創(chuàng)建和銷毀大量的短生命周期進程，分析這種操作對系統性能的影響，包括內存分配、資源消耗和上下文切換等，并討論如何通過進程池、線程池等技術來優(yōu)化這種情況，以及這些技術的適用場景和限制。A.頻繁創(chuàng)建和銷毀進程總是有害的B.頻繁創(chuàng)建和銷毀進程在某些情況下無害C.可以通過進程池或線程池完全解決性能問題D.進程池和線程池有適用場景和限制15、在一個文件系統中，文件的物理結構采用鏈接分配方式。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、考慮一個具有多個進程的系統，進程之間存在資源競爭。假設有資源R1、R2和R3，進程P1已經占用了資源R1，進程P2已經占用了資源R2，進程P3申請資源R1和R2。此時系統處于什么狀態(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17、在操作系統中，死鎖是一種嚴重的問題。以下關于死鎖的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.死鎖是指多個進程因為競爭資源而陷入無限等待的狀態(tài)B.產生死鎖的必要條件包括互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件和環(huán)路等待條件C.可以通過銀行家算法來避免死鎖的發(fā)生D.一旦發(fā)生死鎖，系統就無法正常運行，必須重新啟動計算機才能解決18、在一個單CPU的操作系統中，有四個進程P1、P2、P3和P4，它們的到達時間、運行時間和優(yōu)先級如下表所示。進程到達時間運行時間（ms）優(yōu)先級P1053P2142P3261P4334假設系統采用搶占式優(yōu)先級調度算法，當時間片為2ms時，進程的平均周轉時間是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.12.5msB.13.5msC.14.5msD.15.5ms19、在操作系統的內存分配策略中，首次適應算法、最佳適應算法和最壞適應算法是常見的方法。假設系統中有一系列空閑內存塊，大小分別為100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。當一個進程請求120KB內存時，以下關于不同內存分配算法的描述中，正確的是：（）A.首次適應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.不同的內存分配算法在不同的場景下可能會有不同的性能表現，沒有一種算法總是最優(yōu)的20、某操作系統采用分段存儲管理方式，用戶程序分為三個段：代碼段、數據段和堆棧段。其中代碼段的段地址為0x1000，段長2KB；數據段的段地址為0x2000，段長1KB；堆棧段的段地址為0x3000，段長0.5KB。若系統地址空間為4GB，且段表存放在內存中，每個段表項占用4B。則段表的最大長度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.8192二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述操作系統的行業(yè)標準和規(guī)范遵循。2、（本題5分）什么是線程？與進程有何區(qū)別？3、（本題5分）什么是操作系統的開源和閉源模式？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統如何處理進程間通信中的消息傳遞的消息隊列的優(yōu)先級隊列實現。2、（本題5分）探討操作系統在處理多核共享資源時的競爭避免和公平性保障策略。3、（本題5分）分析操作系統的存儲管理如何應對內存泄漏和內存碎片問題。4、（本題5分）分析操作系統中的系統啟動優(yōu)化技術。5、（本題5分）探討操作系統