北京理工大學《操作系統(tǒng)原理》2022-2023學年第一學期期末試卷

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《操作系統(tǒng)原理》2022-2023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批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1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)中，進程的優(yōu)先級可以用來決定進程的執(zhí)行順序。以下關(guān)于進程優(yōu)先級的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程的優(yōu)先級可以分為靜態(tài)優(yōu)先級和動態(tài)優(yōu)先級兩種類型B.靜態(tài)優(yōu)先級在進程創(chuàng)建時確定，不會隨著時間的變化而改變C.動態(tài)優(yōu)先級可以根據(jù)進程的執(zhí)行情況和等待時間等因素進行調(diào)整D.進程的優(yōu)先級越高，執(zhí)行的時間就越長2、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、在一個多任務操作系統(tǒng)中，進程的上下文切換是經(jīng)常發(fā)生的。以下關(guān)于進程上下文切換的開銷的描述，正確的是：（）A.進程上下文切換的開銷主要包括保存和恢復寄存器的值、更新頁表等B.進程上下文切換的開銷很小，可以忽略不計，不會影響系統(tǒng)性能C.上下文切換的開銷與進程的數(shù)量成正比，進程越多，開銷越大D.減少進程的數(shù)量可以完全消除上下文切換的開銷4、某操作系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，用戶A創(chuàng)建了一個文件/home/A/doc.txt，用戶B想要訪問該文件，但是沒有權(quán)限。若用戶A賦予用戶B對該文件的讀權(quán)限，用戶B應該如何訪問該文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不對5、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，邏輯地址由段號和段內(nèi)偏移量組成。若某進程的段表如下：段號0對應的段長為1000，基址為5000；段號1對應的段長為2000，基址為3000；段號2對應的段長為3000，基址為12000。當進程訪問的邏輯地址為1，1500時，對應的物理地址是多少？（）A.4500B.5500C.6500D.出錯6、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。（給出詳細的計算過程）（）A.4小時B.4.33小時C.4.67小時D.5小時7、在一個具有虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)采用請求調(diào)頁的方式將頁面調(diào)入內(nèi)存。當一個進程訪問一個不在內(nèi)存中的頁面時，會產(chǎn)生缺頁中斷。假設頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，系統(tǒng)為該進程分配了4個頁框。進程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，初始時4個頁框均為空。那么，在這個過程中發(fā)生的缺頁次數(shù)是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次8、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務的截止時間是一個關(guān)鍵因素。假設系統(tǒng)中有一個硬實時任務T1，其截止時間為100ms，當前時間為50ms，任務已經(jīng)執(zhí)行了40ms，還剩下20ms的計算量。以下關(guān)于任務調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會暫停其他任務，優(yōu)先保證T1在截止時間前完成B.如果此時有一個更高優(yōu)先級的非實時任務就緒，操作系統(tǒng)會調(diào)度該任務執(zhí)行C.由于T1已經(jīng)花費了較多時間，操作系統(tǒng)會判定其無法按時完成，將其放棄D.實時操作系統(tǒng)不會對任務進行搶占式調(diào)度，以避免影響任務的執(zhí)行進度9、在一個操作系統(tǒng)中，文件的訪問控制列表（ACL）可以提供更精細的訪問權(quán)限控制。假設一個文件有多個用戶和組的訪問權(quán)限設置，分析ACL的工作原理和實現(xiàn)方式，包括權(quán)限的定義、繼承和沖突解決等，并討論與傳統(tǒng)的用戶/組權(quán)限模式相比，ACL在靈活性和管理復雜性方面的特點。A.ACL更靈活但更復雜B.ACL不如傳統(tǒng)模式靈活但更簡單C.ACL和傳統(tǒng)模式在靈活性和復雜性上相當D.取決于文件系統(tǒng)的類型和應用需求10、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡連接在一起，共同完成一個任務。假設一個計算任務可以被分解為多個子任務，并分配到不同的計算機上執(zhí)行。在任務執(zhí)行過程中，需要進行進程間的通信和同步。以下哪種方式最適合用于進程間的通信？（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.信號量D.管道11、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12、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(shù)來優(yōu)化這種情況，以及這些技術(shù)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13、操作系統(tǒng)中的設備驅(qū)動程序是連接硬件設備和操作系統(tǒng)內(nèi)核的橋梁。假設一個新的打印機設備被連接到計算機上，以下關(guān)于設備驅(qū)動程序的作用和工作過程的描述中，正確的是：（）A.設備驅(qū)動程序負責將操作系統(tǒng)的通用命令轉(zhuǎn)換為打印機特定的控制指令B.當用戶打印文件時，操作系統(tǒng)直接控制打印機，設備驅(qū)動程序不參與C.設備驅(qū)動程序一旦安裝就不會更新，除非打印機硬件發(fā)生重大變化D.設備驅(qū)動程序獨立于操作系統(tǒng)內(nèi)核運行，不受內(nèi)核的管理和控制14、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡連接在一起，共同完成一個大型任務。假設系統(tǒng)中有節(jié)點A、B、C和D，它們分別承擔不同的計算任務和數(shù)據(jù)存儲任務?，F(xiàn)在節(jié)點A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進行故障恢復和任務重新分配。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，等待節(jié)點A恢復正常后再繼續(xù)運行B.其他節(jié)點會自動接管節(jié)點A的任務，并重新分配計算和存儲資源，保證任務繼續(xù)進行C.系統(tǒng)會將整個任務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)的復雜性，節(jié)點A的故障會導致整個系統(tǒng)崩潰，無法恢復15、某計算機系統(tǒng)采用DMA方式進行數(shù)據(jù)傳輸，DMA控制器每次能夠傳輸一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。若要傳輸1000字節(jié)的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)傳輸總共需要多長時間？（）A.1150μsB.1550μsC.2050μsD.2150μs16、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，索引節(jié)點（inode）是用于存儲文件屬性和磁盤地址等信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設一個文件系統(tǒng)采用直接索引和間接索引相結(jié)合的方式來存儲文件數(shù)據(jù)的磁盤地址。對于一個較大的文件，以下關(guān)于磁盤地址存儲和訪問的描述，正確的是：（）A.直接索引部分可以存儲較多的磁盤地址，足以滿足大部分文件的需求B.間接索引部分通過指針指向多個磁盤塊，用于存儲更多的磁盤地址C.讀取文件數(shù)據(jù)時，首先查找直接索引部分，若找不到再查找間接索引部分D.間接索引會增加文件的讀取時間，因此應盡量減少間接索引的使用17、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務具有不同的優(yōu)先級。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級的任務能夠及時得到處理。假設當前有三個任務T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當T1和T2同時就緒時，以下關(guān)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T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會按照一定的時間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級最低，它將永遠不會得到執(zhí)行機會18、在操作系統(tǒng)的進程調(diào)度中，常見的調(diào)度算法有先來先服務（FCFS）、短作業(yè)優(yōu)先（SJF）、時間片輪轉(zhuǎn)（RR）和優(yōu)先級調(diào)度等。假設系統(tǒng)中有四個進程P1、P2、P3和P4，它們的到達時間分別為0、1、2和3毫秒，運行時間分別為8、4、9和5毫秒。若采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法，那么平均周轉(zhuǎn)時間為（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒19、操作系統(tǒng)的進程通信可以實現(xiàn)不同進程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)于進程通信的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程通信可以分為共享內(nèi)存、消息傳遞和管道等方式B.共享內(nèi)存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進程之間的通信20、操作系統(tǒng)中的死鎖問題是一個重要的研究課題。假設有三個進程P1、P2和P3，它們分別需要資源A、B和C。目前，P1占用了資源A，P2占用了資源B，P3占用了資源C，并且它們都在請求對方占用的資源。以下關(guān)于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會導致死鎖，因為三個進程都無法繼續(xù)執(zhí)行B.死鎖的發(fā)生是因為資源分配不當和進程推進順序不合理C.只要其中一個進程釋放其占用的資源，就可以避免死鎖的發(fā)生D.操作系統(tǒng)可以通過預先分配所有資源的方式來完全避免死鎖的出現(xiàn)21、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在多個CPU核心上并行執(zhí)行。假設有一個計算密集型的進程，它可以被分解為多個子任務，并且這些子任務之間沒有數(shù)據(jù)依賴關(guān)系。現(xiàn)在系統(tǒng)中有4個可用的CPU核心，將這個進程分配到這些核心上執(zhí)行。分析在不同的任務分配策略（如平均分配、自適應分配等）下，進程的執(zhí)行時間和系統(tǒng)資源利用率的變化情況，并討論哪種分配策略在不同負載條件下更具優(yōu)勢。A.平均分配策略更優(yōu)B.自適應分配策略更優(yōu)C.兩種策略在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于進程的具體特點22、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.100000023、在操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)被廣泛應用。假設系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁存儲管理，頁面大小為4KB。進程的虛擬地址空間為8GB。當進程訪問一個虛擬地址時，操作系統(tǒng)需要進行地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存和地址轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進程可以使用比物理內(nèi)存更大的地址空間，但可能會導致內(nèi)存碎片的產(chǎn)生B.地址轉(zhuǎn)換過程中，操作系統(tǒng)通過頁表將虛擬地址直接映射為物理地址，無需其他操作C.虛擬內(nèi)存技術(shù)總是能夠提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率，無論進程的實際內(nèi)存需求如何D.當進程訪問的虛擬地址對應的頁面不在物理內(nèi)存中時，操作系統(tǒng)會立即將整個進程換出到外存24、在一個具有內(nèi)存保護機制的操作系統(tǒng)中，每個進程都被分配了獨立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結(jié)合來防止進程訪問其他進程的內(nèi)存區(qū)域。假設進程P1試圖訪問進程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護機制是如何實現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關(guān)處理邏輯，并討論內(nèi)存保護在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護機制作用有限，意義不大25、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)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(nèi)存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內(nèi)存碎片的數(shù)量、內(nèi)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(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)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26、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進行交互的接口。假設一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，它通過系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程，包括從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶態(tài)的機制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開銷和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開銷小，無需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開銷適中，無需特別優(yōu)化27、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(guān)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28、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29、在一個具有死鎖檢測和恢復機制的操作系統(tǒng)中，有四個進程P1、P2、P3、P4，它們分別占用了資源R1、R2、R3的數(shù)量為（2，1，0）、（1，2，1）、（0，1，1）、（1，0，1），系統(tǒng)中可用的資源數(shù)量為（1，1，2）。那么，系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？（）A.是，存在死鎖B.否，系統(tǒng)安全C.不確定，需要進一步分析進程的等待情況D.以上都不對30、在虛擬存儲系統(tǒng)中，頁面置換算法的性能對系統(tǒng)的整體性能有很大影響。假設系統(tǒng)采用先進先出（FIFO）頁面置換算法。以下關(guān)于FIFO算法的特點的描述，正確的是：（）A.FIFO算法可能會把經(jīng)常使用的頁面置換出去，導致缺頁率增加B.FIFO算法總是選擇在內(nèi)存中駐留時間最長的頁面進行置換C.FIFO算法實現(xiàn)簡單，但性能不如其他復雜的頁面置換算法D.FIFO算法不會產(chǎn)生Belady異?，F(xiàn)象二、論述題（本大題共5個小題，共