鄭州城市職業(yè)學(xué)院《操作系統(tǒng)原理理論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁鄭州城市職業(yè)學(xué)院

《操作系統(tǒng)原理理論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)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15個小題，每小題2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、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(dá)的先后順序進(jìn)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(jìn)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(fù)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2、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(shè)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(xì)的計算過程）（）A.4小時B.4.33小時C.4.67小時D.5小時3、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(yuǎn)不會得到執(zhí)行機(jī)會，除非高優(yōu)先級的任務(wù)都處于阻塞狀態(tài)4、在操作系統(tǒng)的進(jìn)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(shè)有兩個進(jìn)程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)，P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證緩沖區(qū)的正確使用，需要使用信號量進(jìn)行同步。那么，應(yīng)該設(shè)置的信號量數(shù)量以及初始值分別為（）A.1個，0B.1個，1C.2個，0D.2個，15、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6、文件系統(tǒng)的文件保護(hù)可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護(hù)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護(hù)可以通過訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權(quán)限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護(hù)只需要在文件系統(tǒng)層面實現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分7、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(jìn)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(jìn)程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進(jìn)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(jìn)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8、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(shè)有一個進(jìn)程，其邏輯地址空間被分為三個段，每個段又被分為若干頁。現(xiàn)在進(jìn)程要訪問一個邏輯地址，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)換同時進(jìn)行，通過計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)行另一個的轉(zhuǎn)換9、在一個分時操作系統(tǒng)中，多個用戶通過終端同時訪問系統(tǒng)。系統(tǒng)為每個用戶分配了一定的時間片來執(zhí)行任務(wù)。假設(shè)當(dāng)前有三個用戶A、B、C，其任務(wù)的優(yōu)先級依次降低。在某一時刻，用戶A的任務(wù)正在執(zhí)行，時間片尚未用完，但此時有一個更高優(yōu)先級的實時任務(wù)D進(jìn)入系統(tǒng)。以下關(guān)于系統(tǒng)處理方式的描述，哪項是正確的？（）A.立即中斷用戶A的任務(wù)，執(zhí)行任務(wù)D，完成后再回到用戶A的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行剩余時間片B.等待用戶A的時間片用完，再執(zhí)行任務(wù)DC.暫停用戶A的任務(wù)，將其放入就緒隊列末尾，執(zhí)行任務(wù)D，完成后從就緒隊列頭部重新調(diào)度任務(wù)D.忽略任務(wù)D，繼續(xù)執(zhí)行用戶A的任務(wù)直到時間片用完10、在一個分時操作系統(tǒng)中，多個用戶通過終端同時與系統(tǒng)交互。假設(shè)系統(tǒng)的時間片大小為20毫秒，用戶進(jìn)程A在一個時間片內(nèi)完成了一部分計算任務(wù)，還需要繼續(xù)執(zhí)行。以下關(guān)于分時操作系統(tǒng)和進(jìn)程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.在下一個時間片，操作系統(tǒng)一定會調(diào)度進(jìn)程A繼續(xù)執(zhí)行B.由于時間片較短，用戶會感覺到系統(tǒng)的響應(yīng)非常迅速，好像每個用戶都在獨占系統(tǒng)C.如果在進(jìn)程A等待調(diào)度的過程中有更高優(yōu)先級的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，進(jìn)程A可能會被延遲調(diào)度D.時間片的大小對系統(tǒng)的吞吐量沒有影響，只影響用戶的響應(yīng)時間11、某計算機(jī)系統(tǒng)中有一個磁盤，轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，每個磁道有160個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)。若磁頭從一個磁道移動到相鄰磁道的平均時間為1ms，請問讀取一個4KB的數(shù)據(jù)塊平均需要多長時間？（假設(shè)不考慮旋轉(zhuǎn)延遲和傳輸時間）（）A.8.5msB.9.5msC.10.5msD.11.5ms12、在一個操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進(jìn)程可以使用比實際物理內(nèi)存更大的地址空間。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁式存儲管理，頁面大小為4KB，進(jìn)程的虛擬地址空間為8GB。現(xiàn)在進(jìn)程需要訪問一個虛擬地址，系統(tǒng)通過頁表進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。分析在這種情況下，頁表的結(jié)構(gòu)和大小，以及如何通過頁表項中的標(biāo)志位（如有效位、修改位等）來管理頁面的狀態(tài)，并討論虛擬內(nèi)存技術(shù)對系統(tǒng)性能和內(nèi)存使用效率的影響。A.虛擬內(nèi)存技術(shù)提高了性能和效率B.虛擬內(nèi)存技術(shù)降低了性能和效率C.虛擬內(nèi)存技術(shù)在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統(tǒng)的負(fù)載和應(yīng)用程序的特點13、在一個采用分頁存儲管理的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的邏輯地址空間被劃分為若干固定大小的頁，物理內(nèi)存也被劃分為相同大小的頁框。假設(shè)頁面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址為0x12345678，該地址對應(yīng)的頁號和頁內(nèi)偏移量分別是多少？同時，若系統(tǒng)的物理內(nèi)存有16GB，頁框大小與頁面大小相同，那么物理地址空間的頁表項數(shù)量最多是多少？（）A.頁號為0x0324，頁內(nèi)偏移量為0x1678；頁表項數(shù)量最多為2^28個B.頁號為0x1234，頁內(nèi)偏移量為0x5678；頁表項數(shù)量最多為2^30個C.頁號為0x5678，頁內(nèi)偏移量為0x1234；頁表項數(shù)量最多為2^34個D.頁號為0x3456，頁內(nèi)偏移量為0x7812；頁表項數(shù)量最多為2^32個14、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲任務(wù)。現(xiàn)在節(jié)點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，哪一項是正確的？（）A.系統(tǒng)會立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運行B.其他節(jié)點會自動接管節(jié)點A的任務(wù)，并重新分配計算和存儲資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會將整個任務(wù)回滾到之前的一個檢查點，然后從該點重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點A的故障會導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)15、在一個多道程序設(shè)計的操作系統(tǒng)中，多個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)進(jìn)程A正在執(zhí)行計算任務(wù)，進(jìn)程B正在進(jìn)行I/O操作，進(jìn)程C處于就緒狀態(tài)。此時，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度的說法中，正確的是：（）A.一定會將進(jìn)程C調(diào)度執(zhí)行，因為它處于就緒狀態(tài)B.可能會繼續(xù)讓進(jìn)程A執(zhí)行，因為它正在進(jìn)行計算且未完成C.一定會優(yōu)先調(diào)度進(jìn)程B，因為I/O操作通常具有較高的優(yōu)先級D.可能會選擇一個新的進(jìn)程進(jìn)入執(zhí)行，而不是在這三個進(jìn)程中進(jìn)行調(diào)度二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是設(shè)備分配的策略？2、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)的開發(fā)團(tuán)隊協(xié)作和溝通方式。3、（本題5分）什么是系統(tǒng)容錯？常見的容錯技術(shù)有哪些？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，線程是進(jìn)程的進(jìn)一步細(xì)化和優(yōu)化。論述線程與進(jìn)程的區(qū)別和聯(lián)系，分析線程的實現(xiàn)方式和并發(fā)控制機(jī)制，如互斥鎖、信號量等，探討線程在提高系統(tǒng)并發(fā)性和響應(yīng)性方面的優(yōu)勢和應(yīng)用場景。2、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理中的伙伴系統(tǒng)算法，探討其工作原理、優(yōu)點和適用場景。分析伙伴系統(tǒng)算法在內(nèi)存分配和回收過程中的性能表現(xiàn)。3、（本題5分）在分布式操作系統(tǒng)中，分布式文件系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)面臨著諸多挑戰(zhàn)。請深入探討分布式文件系統(tǒng)的架構(gòu)、數(shù)據(jù)分布策略、容錯機(jī)制等，分析如何提高分布式文件系統(tǒng)的性能和可用性，以及與傳統(tǒng)集中式文件系統(tǒng)的比較。4、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀是常見的操作。請詳細(xì)論述進(jìn)程創(chuàng)建和銷毀的過程，包括資源分配、環(huán)境設(shè)置等，分析其對系