湖北科技學院《操作系統(tǒng)》2022-2023學年第一學期期末試卷

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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一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、某計算機系統(tǒng)中，有一個磁盤，其每個盤面有200個磁道，每個磁道有10個扇區(qū)，磁盤轉速為6000轉/分鐘。若要讀取一個位于第50個磁道、第8個扇區(qū)的數據，至少需要多少時間？（假設尋道時間為10ms，給出詳細的計算過程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms2、在一個多線程操作系統(tǒng)中，一個進程可以包含多個線程。假設一個進程P有兩個線程T1和T2，它們共享進程的資源，如內存、文件描述符等?，F(xiàn)在線程T1正在進行一個耗時的計算操作，而線程T2需要訪問線程T1正在使用的資源。分析在這種情況下，可能出現(xiàn)的線程同步問題，如競爭條件和死鎖，并討論如何使用互斥鎖、條件變量等同步機制來解決這些問題，以及這些同步機制對線程執(zhí)行效率的影響。A.同步機制總是提高效率B.同步機制總是降低效率C.同步機制在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于線程的操作和資源的使用情況3、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。以下關于FIFO算法的特點的描述，正確的是：（）A.FIFO算法可能會把經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算法不會產生Belady異?，F(xiàn)象4、在一個采用段頁式存儲管理的系統(tǒng)中，某進程的段表如下所示：段號頁表長度（頁）頁表始址032001240021500若邏輯地址為（1，100），其中段號為1，頁號為100，頁面大小為1KB，請問其對應的物理地址是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.500B.600C.700D.8005、在操作系統(tǒng)的進程通信中，消息傳遞是一種常見的方式。假設有兩個進程P1和P2通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發(fā)送了一條消息，P2從消息隊列接收消息。以下關于消息傳遞通信的描述中，正確的是：（）A.消息隊列是一種先進先出的結構，P2接收消息的順序一定與P1發(fā)送消息的順序相同B.當消息隊列已滿時，P1發(fā)送消息會被阻塞，直到隊列中有空間可用C.P2從消息隊列接收消息時，如果隊列為空，P2會一直等待，直到有消息到來D.消息傳遞通信只能在同一臺計算機上的進程之間使用，不能用于網絡環(huán)境中的進程通信6、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。單級目錄結構簡單，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構，便于文件的分類和查找。假設一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結構，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量為（）A.1000B.10000C.100000D.10000007、假設一個操作系統(tǒng)的頁表項大小為4字節(jié)，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁表需要占用多少內存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB8、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9、在操作系統(tǒng)的進程調度中，優(yōu)先級調度算法可以根據進程的優(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，根據進程的運行情況進行調整。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)10、某操作系統(tǒng)采用樹形目錄結構，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，但是沒有權限。若用戶A賦予用戶B對該文件的讀權限，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11、在一個采用多級反饋隊列調度算法的操作系統(tǒng)中，設置了三個就緒隊列，優(yōu)先級從高到低依次為Q1、Q2、Q3，時間片大小分別為2ms、4ms、8ms。進程P首先進入Q1隊列，在Q1中運行1ms后未完成，被放入Q2隊列；在Q2中運行3ms后未完成，被放入Q3隊列。那么，進程P在Q3隊列中的時間片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不確定，取決于系統(tǒng)設置12、在一個支持虛擬內存的操作系統(tǒng)中，當一個進程發(fā)生缺頁中斷時，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁面調入內存。假設頁面置換算法為先進先出（FIFO）算法，當前內存中有三個頁面，分別是頁面A、B、C，最近訪問的順序為B、C、A?，F(xiàn)在需要調入頁面D，而內存已滿，那么會置換出哪個頁面？（）A.頁面A，因為它是最早進入內存的頁面B.頁面B，因為它是最近訪問的頁面C.頁面C，因為它在中間位置D.隨機選擇一個頁面進行置換13、在一個采用樹形目錄結構的文件系統(tǒng)中，有一個根目錄/，其下有子目錄A和B，A目錄下有文件file1和子目錄C，B目錄下有文件file2。現(xiàn)在要從根目錄開始查找文件file1，以下哪種查找方式效率最高？（）A.順序查找B.二分查找C.哈希查找D.基于索引的查找14、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.1015、在操作系統(tǒng)的磁盤調度算法中，先來先服務（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，磁頭當前位于100磁道，向磁道號增加的方向移動。以下關于不同磁盤調度算法的描述中，正確的是：（）A.FCFS算法按照請求到達的先后順序進行調度，平均尋道時間較長B.SSTF算法總是選擇距離當前磁頭位置最近的請求進行調度，可能會導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.不同的磁盤調度算法在不同的磁盤負載情況下性能表現(xiàn)不同，需要根據實際情況選擇合適的算法16、在一個單CPU的操作系統(tǒng)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(tǒng)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.15.5ms17、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18、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）是用于存放文件相關信息的數據結構。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的訪問控制信息等。假設一個文件系統(tǒng)的FCB大小為64字節(jié)，磁盤塊大小為1KB，其中4字節(jié)用于磁盤塊指針。若采用直接索引方式，每個磁盤塊可存放16個FCB，則一個文件最多可以有多少個磁盤塊（）A.16B.256C.4096D.6553619、在一個具有實時時鐘的操作系統(tǒng)中，時鐘中斷的頻率為100Hz。進程P需要在每隔50ms執(zhí)行一次特定操作。為了實現(xiàn)這個功能，可以采用以下哪種方法？（）A.設置一個定時器，在定時時間到達時觸發(fā)操作B.在時鐘中斷處理程序中判斷時間間隔，執(zhí)行操作C.利用系統(tǒng)調用，在需要執(zhí)行操作的時刻主動請求執(zhí)行D.以上方法均可20、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，還有最不經常使用（LFU）算法。LFU算法根據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，缺頁次數至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次21、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22、在一個具有多個線程的進程中，線程之間共享進程的資源，包括內存、文件描述符等。但每個線程有自己獨立的?？臻g和線程控制塊。假設有線程T1、T2和T3，它們同時訪問一個全局變量X，X的初始值為0。T1執(zhí)行X=X+1，T2執(zhí)行X=X-2，T3執(zhí)行X=X*3，請問最終X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能23、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來存儲文件的屬性和磁盤塊的指針。假設一個inode占用128字節(jié)，其中10個直接磁盤塊指針，1個一級間接磁盤塊指針，1個二級間接磁盤塊指針，1個三級間接磁盤塊指針。每個磁盤塊大小為4KB，每個磁盤塊指針占用4字節(jié)。請問該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB24、在一個采用請求分頁存儲管理的操作系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址空間為32GB。若該進程的頁表項中，有效位為1表示頁面在內存中，為0表示頁面不在內存中。假設頁表存放在內存中，每頁可存放1024個頁表項。那么，該進程頁表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB25、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4個小題，共20分)1、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的安全漏洞和補丁管理？2、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)的兼容性測試和回歸測試。3、（本題5分）什么是設備獨立性？其優(yōu)點有哪些？4、（本題5分）什么是系統(tǒng)可維護性？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)中的文件共享機制以及如何保證數據的一致性。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對虛擬設備的管理和資源分配。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何管理系統(tǒng)資源，以避免資源競爭和饑餓現(xiàn)象。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)的日志系統(tǒng)，包括日志的記錄、存儲和分析。5、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的文件刪除操作的空間回收效率。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設備管理是操作系統(tǒng)與硬件設備交互的重要環(huán)節(jié)。詳細論述設備管理的主要任務和方法，包