安徽大學《操作系統(tǒng)課程設計》2023-2024學年第一學期期末試卷

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。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁安徽大學《操作系統(tǒng)課程設計》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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2、在操作系統(tǒng)的虛擬存儲管理中，頁面置換算法的選擇對系統(tǒng)性能有很大影響。假設系統(tǒng)采用最近未使用（NRU）頁面置換算法，以下關于NRU算法的描述中，正確的是：（）A.NRU算法根據(jù)頁面最近是否被使用以及是否被修改來選擇置換頁面B.NRU算法總是選擇最長時間未被使用的頁面進行置換C.NRU算法在選擇置換頁面時，不考慮頁面的訪問頻率D.NRU算法比先進先出（FIFO）算法更能避免Belady異?，F(xiàn)象3、假設一個文件系統(tǒng)采用樹形目錄結構，根目錄下有文件夾A和B，文件夾A下有文件1.txt和文件夾C，文件夾C下有文件2.txt，文件夾B下有文件3.txt。當前工作目錄為文件夾A，請問要訪問文件3.txt的相對路徑和絕對路徑分別是什么？（）A.../B/3.txt，/A/B/3.txtB.../B/3.txt，/B/3.txtC.B/3.txt，/A/B/3.txtD.B/3.txt，/B/3.txt4、在一個具有文件共享功能的操作系統(tǒng)中，多個進程可以同時訪問同一個文件。為了保證文件數(shù)據(jù)的一致性，系統(tǒng)采用了文件鎖機制。有進程P1正在對文件進行讀操作，并獲取了共享讀鎖，此時進程P2想要對文件進行寫操作。那么，進程P2會處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)，等待獲取寫鎖B.阻塞狀態(tài)，直到P1釋放讀鎖C.運行狀態(tài)，可以直接進行寫操作D.錯誤狀態(tài)，不允許同時進行讀寫操作5、在一個多道程序設計的操作系統(tǒng)中，有多個進程同時競爭CPU和內(nèi)存資源。假設系統(tǒng)中有進程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級分別為高、中、低，并且它們的運行時間和內(nèi)存需求各不相同。P1需要運行10分鐘，占用512MB內(nèi)存；P2需要運行20分鐘，占用256MB內(nèi)存；P3需要運行30分鐘，占用128MB內(nèi)存。當前系統(tǒng)可用內(nèi)存為1GB，CPU采用時間片輪轉調(diào)度算法，時間片大小為5分鐘。在這種情況下，以下關于進程調(diào)度和內(nèi)存分配的描述，哪一項是正確的？（）A.進程P1會首先獲得CPU資源，因為它的優(yōu)先級最高，并且會一次性分配512MB內(nèi)存B.由于內(nèi)存有限，進程P3可能會因為內(nèi)存不足而被阻塞，直到其他進程釋放足夠的內(nèi)存C.CPU會按照P1、P2、P3的順序輪流執(zhí)行，每個進程每次執(zhí)行5分鐘，內(nèi)存根據(jù)進程需求逐步分配D.進程P2可能會在P1運行完第一個時間片后獲得CPU資源，內(nèi)存分配會優(yōu)先滿足運行時間短的進程6、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負責管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務。以下關于內(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)核結構更加靈活，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)管理和設備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅動程序來實現(xiàn)對設備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運行在特權模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下7、操作系統(tǒng)的死鎖問題是一個需要重點關注和解決的難題。假設有四個進程P1、P2、P3和P4，它們分別申請了資源R1、R2、R3和R4。目前的資源分配情況導致了死鎖的發(fā)生。以下關于死鎖檢測和解除的說法，正確的是：（）A.可以通過資源分配圖來檢測死鎖是否發(fā)生，如果存在環(huán)路則表示發(fā)生了死鎖B.一旦檢測到死鎖，操作系統(tǒng)會立即終止所有涉及死鎖的進程，以解除死鎖C.死鎖解除時，通常會選擇優(yōu)先級最低的進程進行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統(tǒng)應該禁止進程申請多個資源8、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理是兩種常見的方式。假設一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關于段式存儲管理和頁式存儲管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲管理更便于實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的共享，因為段是按照邏輯劃分的B.頁式存儲管理的內(nèi)存碎片問題比段式存儲管理更嚴重C.段式存儲管理的地址轉換速度比頁式存儲管理快，因為段的長度是固定的D.頁式存儲管理比段式存儲管理更適合處理大程序，因為頁的大小是固定的9、在一個具有進程優(yōu)先級調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進程的優(yōu)先級分為高、中、低三個級別。高優(yōu)先級進程可以搶占中、低優(yōu)先級進程的CPU資源，中優(yōu)先級進程可以搶占低優(yōu)先級進程的CPU資源。當前有三個進程P1（高優(yōu)先級）、P2（中優(yōu)先級）、P3（低優(yōu)先級），P3正在運行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運行P1B.等待P3運行完當前時間片，再運行P1C.讓P1等待，直到P3主動放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)10、在虛擬存儲管理中，頁面置換算法的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的性能。除了常見的LRU、FIFO等算法，還有最不經(jīng)常使用（LFU）算法。LFU算法根據(jù)頁面被訪問的頻率來選擇淘汰頁面。假設系統(tǒng)為進程分配了4個物理頁面，頁面訪問序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進行頁面置換。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次11、操作系統(tǒng)的文件保護機制可以防止文件被非法訪問和修改。以下關于文件保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護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限B.文件可以設置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權限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12、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)核負責管理系統(tǒng)的核心資源和提供基本的服務。假設有兩種內(nèi)核結構：微內(nèi)核和宏內(nèi)核。微內(nèi)核將系統(tǒng)的核心功能放在內(nèi)核空間，而將大部分服務放在用戶空間；宏內(nèi)核則將更多的功能集成在內(nèi)核空間。分析微內(nèi)核和宏內(nèi)核結構在系統(tǒng)性能、可擴展性、安全性和開發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點，并討論在不同應用場景下哪種內(nèi)核結構更合適。A.微內(nèi)核結構更優(yōu)B.宏內(nèi)核結構更優(yōu)C.兩種結構各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無法確定哪種結構更好13、操作系統(tǒng)的中斷機制是實現(xiàn)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(chǎn)生的，軟件中斷是由程序中的指令產(chǎn)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14、在操作系統(tǒng)中，死鎖是一種常見的問題。死鎖發(fā)生的必要條件包括互斥條件、請求和保持條件、不可剝奪條件以及循環(huán)等待條件。假設系統(tǒng)中有三個進程P1、P2和P3，它們分別申請了資源R1、R2和R3?，F(xiàn)在P1持有R1并申請R2，P2持有R2并申請R3，P3持有R3并申請R1。此時，系統(tǒng)可能會陷入死鎖狀態(tài)。那么，為了避免死鎖，可以采用的方法不包括（）A.破壞互斥條件B.一次性分配所有資源C.按序分配資源D.剝奪某些進程的資源15、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)負責管理存儲在磁盤上的文件和目錄。假設使用的是一種索引節(jié)點（inode）結構的文件系統(tǒng)，每個文件都有一個對應的inode，其中包含了文件的屬性信息和指向文件數(shù)據(jù)塊的指針?，F(xiàn)在有一個大文件，其數(shù)據(jù)分布在多個不連續(xù)的磁盤塊上。當讀取這個文件時，文件系統(tǒng)需要通過inode中的指針來定位數(shù)據(jù)塊。分析這種文件系統(tǒng)在處理大文件時的性能特點，包括磁盤尋道時間、數(shù)據(jù)傳輸速度和文件訪問的效率，并探討如何優(yōu)化文件系統(tǒng)以提高大文件的訪問性能。A.讀取大文件時性能較好，無需優(yōu)化B.讀取大文件時性能較差，可采用連續(xù)分配方式優(yōu)化C.讀取大文件時性能較差，可采用更大的磁盤緩存優(yōu)化D.讀取大文件時性能較差，可采用更高效的磁盤調(diào)度算法優(yōu)化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、操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理負責對用戶提交的作業(yè)進行組織、調(diào)度和控制。作業(yè)通常由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制說明書組成。作業(yè)調(diào)度算法的性能直接影響系統(tǒng)的效率和用戶的滿意度。假設有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時間分別為8:00、8:30和9:00，運行時間分別為2小時、1小時和0.5小時。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，且系統(tǒng)在10:00開始調(diào)度作業(yè)，那么平均等待時間為（）A.0.5小時B.1小時C.1.5小時D.2小時18、在一個操作系統(tǒng)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(tǒng)性能的影響，包括內(nèi)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19、文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化是提高系統(tǒng)整體性能的重要方面。以下關于文件系統(tǒng)性能優(yōu)化的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用緩存技術來提高文件的訪問速度B.文件系統(tǒng)可以采用預讀和延遲寫技術來減少磁盤I/O次數(shù)C.文件系統(tǒng)可以采用磁盤調(diào)度算法來優(yōu)化磁盤的訪問順序D.文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化只需要考慮文件的讀取操作，不需要考慮文件的寫入操作20、某操作系統(tǒng)采用動態(tài)分區(qū)分配方式管理內(nèi)存，初始時內(nèi)存為空?，F(xiàn)有一系列內(nèi)存分配請求和釋放請求，分配請求依次為：300KB、200KB、150KB、400KB，釋放請求依次為：200KB、300KB。采用最佳適應算法進行內(nèi)存分配和回收，請問最終內(nèi)存的空閑分區(qū)情況是怎樣的？（）A.一個150KB的空閑分區(qū)和一個400KB的空閑分區(qū)B.一個200KB的空閑分區(qū)和一個350KB的空閑分區(qū)C.一個350KB的空閑分區(qū)和一個150KB的空閑分區(qū)D.一個550KB的空閑分區(qū)二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋頁面置換算法的工作原理。2、（本題5分）什么是文件的硬鏈接和軟鏈接？3、（本題5分）什么是系統(tǒng)升級策略？4、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的訪問控制矩陣。5、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的分布式對象存儲。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的快照合并和刪除操作的優(yōu)化。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持不同類型的文件系統(tǒng)加密的硬件加速。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)的存儲層次結構，包括高速緩存、內(nèi)存和外存的關系。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的進程組和作業(yè)控制在任務管理中的作用。5、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)擴展的性能評估。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)的文件加密技術對于保護敏感數(shù)據(jù)的安全性具有重要作用。請詳細論述文件加密的算法、實現(xiàn)方式，如對稱加密、非對稱加密等，分析文件加密對文件系統(tǒng)性能的影