北京理工大學《操作系統(tǒng)課程設計》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《操作系統(tǒng)課程設計》2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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、在一個采用虛擬存儲技術的系統(tǒng)中，某進程的工作集為當前時刻t之前的10毫秒內訪問過的頁面集合。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，請問在t=10毫秒時，進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.3,4,5,6,12、考慮一個具有8個進程的系統(tǒng)，每個進程需要3個資源實例才能完成其任務。系統(tǒng)總共有18個資源實例可用。使用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果是，給出一個安全序列；如果不是，說明原因。（）A.是，安全序列為P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8B.是，安全序列為P2,P4,P1,P3,P5,P7,P6,P8C.否，資源不足D.否，存在進程請求資源無法滿足導致死鎖3、操作系統(tǒng)的內核是系統(tǒng)的核心部分，負責管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務。以下關于內核的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內核可以分為微內核和宏內核兩種類型，微內核結構更加靈活，但性能較低B.內核的主要功能包括進程管理、內存管理、文件系統(tǒng)管理和設備管理等C.內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4、在一個操作系統(tǒng)中，內存管理不僅要考慮進程的內存分配，還要處理內存碎片問題。假設系統(tǒng)采用了首次適應、最佳適應和最壞適應等內存分配算法，分析這些算法在產生內存碎片的數量、內存利用率和分配速度等方面的特點，并討論如何通過算法的選擇和優(yōu)化來減少內存碎片的產生，提高內存管理的效率。A.首次適應算法最優(yōu)B.最佳適應算法最優(yōu)C.最壞適應算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣5、在一個具有虛擬存儲管理的操作系統(tǒng)中，進程的邏輯地址空間被劃分為若干頁面，物理內存被劃分為相同大小的頁框。當進程執(zhí)行時，如果所需頁面不在物理內存中，就會產生缺頁中斷。假設一個進程正在執(zhí)行，其頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統(tǒng)采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，分配給該進程的物理內存頁框數量為3。那么，在此過程中發(fā)生的缺頁次數是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次6、在一個文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式采用鏈接分配。假設一個文件由5個盤塊組成，盤塊號依次為100、50、120、80、20。如果要刪除這個文件，需要進行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項B.依次釋放5個盤塊C.從后向前依次釋放盤塊，并修改前一個盤塊的指針D.從前向后依次釋放盤塊，并修改后一個盤塊的指針7、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式會影響文件的讀寫效率和存儲空間的利用。連續(xù)分配方式將文件存儲在連續(xù)的磁盤塊中，便于順序訪問，但容易產生外部碎片；鏈式分配方式通過指針將文件的磁盤塊鏈接起來，解決了外部碎片問題，但隨機訪問效率較低；索引分配方式則通過索引表來管理文件的磁盤塊。假設一個文件系統(tǒng)采用索引分配方式，索引表項中包含直接地址和間接地址。每個磁盤塊大小為1KB，文件大小為100KB，直接地址項可以指向10個磁盤塊，一個一級間接地址項可以指向256個磁盤塊。那么，至少需要多少個一級間接地址（）項來存儲該文件（）A.0個B.1個C.2個D.3個8、在一個實時操作系統(tǒng)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，執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和60ms。采用速率單調調度算法（RMS），請問這三個任務能否被正確調度？如果能，給出調度順序；如果不能，說明原因。（）A.能，調度順序為T1,T2,T3B.能，調度順序為T1,T3,T2C.否，T2和T3的執(zhí)行時間超過其周期的一半D.否，系統(tǒng)總負載超過處理器處理能力9、某計算機系統(tǒng)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.2150μs10、在一個單處理機系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級分別為3、2和1（數值越大優(yōu)先級越高），到達時間分別為0、1和2毫秒，服務時間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級調度算法，且非搶占式，那么平均等待時間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒11、在一個采用請求分頁存儲管理的系統(tǒng)中，某進程的頁面訪問序列為4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。若分配給該進程的物理塊數為3，且初始時均為空，采用最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，那么發(fā)生的缺頁次數是多少？（）A.7B.8C.9D.1012、操作系統(tǒng)中的設備管理負責對系統(tǒng)中的各類I/O設備進行有效的管理和控制。假設有一個磁盤系統(tǒng)，其旋轉速度為每分鐘7200轉，平均尋道時間為10ms，每個磁道包含500個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)。現(xiàn)在要讀取一個100KB的文件，且文件數據連續(xù)存儲在磁盤上。那么，讀取該文件所需的平均時間大約為（）A.15msB.20msC.25msD.30ms13、在一個采用先來先服務（FCFS）磁盤調度算法的系統(tǒng)中，假設磁盤請求隊列的順序為98，183，37，122，14，124，65，67。磁頭初始位置在53磁道，磁頭移動方向從0磁道開始向磁道號增加的方向移動，請問磁頭移動的總距離是多少？（）A.565B.649C.708D.75614、以下關于操作系統(tǒng)中進程概念的描述，進程是程序在一個數據集合上的運行過程，它具有動態(tài)性、并發(fā)性等特征。在操作系統(tǒng)中，進程通常由程序段、數據段和進程控制塊（PCB）組成。其中，PCB包含了進程的標識符、狀態(tài)、優(yōu)先級、程序計數器等重要信息。那么，進程與程序的本質區(qū)別在于（）A.進程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進程存儲在內存，程序存儲在外存C.進程能被多個程序共享，程序不能被多個進程共享D.進程有多個執(zhí)行狀態(tài)，程序只有一個執(zhí)行狀態(tài)15、在一個實時系統(tǒng)中，有兩個周期性任務T1和T2，T1的周期為20ms，執(zhí)行時間為10ms；T2的周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調度算法，在0時刻兩個任務同時到達，請問哪個任務會先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時執(zhí)行16、設備管理是操作系統(tǒng)的重要任務之一。以下關于設備管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備管理負責管理計算機中的各種外部設備，如硬盤、打印機、鍵盤等B.設備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅動I/O和DMA方式等C.設備管理可以通過設備驅動程序來實現(xiàn)對設備的控制和操作D.設備管理可以將所有設備都看作是文件，通過文件系統(tǒng)來進行管理17、某磁盤的轉速為7200轉/分鐘，平均尋道時間為8ms，每個磁道包含1000個扇區(qū)，傳輸速率為50MB/s。若要讀取一個50MB的文件，其平均訪問時間約為多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms18、某計算機系統(tǒng)采用了虛擬內存技術，虛擬地址空間大小為4GB，物理內存大小為2GB，頁面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法，當系統(tǒng)發(fā)生缺頁中斷時，需要替換的頁面在內存中駐留的時間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請問應該替換哪個頁面？（）A.駐留時間為100ms的頁面B.駐留時間為200ms的頁面C.駐留時間為300ms的頁面D.駐留時間為400ms的頁面19、在一個具有內存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁相結合的存儲管理方式。進程的邏輯地址由段號、段內頁號和頁內偏移量組成。假設段表項中包含段的起始地址、段長和頁表起始地址，頁表項中包含頁框號。當進程訪問邏輯地址為（2，1，500）時（假設段號、段內頁號和頁內偏移量均從0開始計數），系統(tǒng)進行地址轉換。已知段表中第2段的起始地址為10000，段長為5000，頁表起始地址為2000，頁表中第1頁對應的頁框號為3。那么，對應的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.1850020、在一個具有多個進程的系統(tǒng)中，進程之間通過消息傳遞進行通信。假設進程P1向進程P2發(fā)送了一條消息，消息在發(fā)送過程中可能會出現(xiàn)丟失、重復或亂序的情況。為了保證消息傳遞的可靠性，通常需要采取哪些措施？（）A.為消息添加序列號、確認機制和超時重傳B.使用共享內存進行通信C.增加緩沖區(qū)大小D.提高網絡帶寬二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的優(yōu)先級繼承。2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內存分配的首次適應算法。3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理進程的資源競爭？4、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的安全審計。5、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的訪問控制標記。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)的資源虛擬化技術，如CPU虛擬化、內存虛擬化等。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的文件屬性存儲和檢索效率。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)的進程遷移策略如何考慮網絡延遲和帶寬因素。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的快速文件查找和定位功能。5、（本題5分）分析文件系統(tǒng)的加密和訪問控制機制。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）探討在多核環(huán)境下操作系統(tǒng)的線程調度策略