紹興文理學院元培學院《操作系統(tǒng)應(yīng)用》2022-2023學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁紹興文理學院元培學院《操作系統(tǒng)應(yīng)用》

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、在操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理中，頁面置換算法的選擇會影響系統(tǒng)的性能。假設(shè)系統(tǒng)采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法。當內(nèi)存已滿且需要置換頁面時，以下關(guān)于頁面選擇的描述，正確的是：（）A.會選擇最長時間未被訪問的頁面進行置換B.隨機選擇一個頁面進行置換C.選擇剛剛被訪問過的頁面進行置換D.選擇最先進入內(nèi)存的頁面進行置換2、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(nèi)存中，為0表示頁面不在內(nèi)存中。假設(shè)頁表存放在內(nèi)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.32MB3、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都有各自的特點。假設(shè)一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關(guān)于段式存儲管理的優(yōu)點的描述，正確的是：（）A.段的長度可以根據(jù)程序的邏輯需要動態(tài)改變，更便于程序的擴展和修改B.由于段的長度固定，內(nèi)存分配和管理更加簡單高效C.段式存儲管理不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，提高了內(nèi)存利用率D.段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲管理更快4、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號021528311則邏輯地址0x12345678對應(yīng)的物理地址是多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x223456785、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(wù)。假設(shè)有兩種內(nèi)核結(jié)構(gòu)：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(wù)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(jié)構(gòu)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(yīng)用場景下哪種內(nèi)核結(jié)構(gòu)更合適。A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)B.宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)C.兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無法確定哪種結(jié)構(gòu)更好6、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(shè)系統(tǒng)采用搶占式優(yōu)先級調(diào)度算法，當時間片為2ms時，進程的平均周轉(zhuǎn)時間是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.12.5msB.13.5msC.14.5msD.15.5ms7、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.如果在進程A等待調(diào)度的過程中有更高優(yōu)先級的進程進入就緒狀態(tài)，進程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8、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(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.500B.600C.700D.8009、在一個采用死鎖檢測算法的系統(tǒng)中，資源分配圖中包含了四個進程P1、P2、P3和P4，以及三類資源R1、R2和R3。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源尚需資源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211請問該系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？如果是，哪些進程處于死鎖中？（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P410、在一個多任務(wù)操作系統(tǒng)中，多個進程同時競爭CPU資源。假設(shè)系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個進程被分配相同長度的時間片。當一個進程在其時間片內(nèi)未完成任務(wù)時，會被掛起并放入就緒隊列等待下一輪調(diào)度?，F(xiàn)在有三個進程P1、P2和P3，它們的運行時間分別為20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系統(tǒng)的時間片長度為10毫秒，那么這三個進程的平均周轉(zhuǎn)時間（從進程開始到完成的時間）大約是多少？需要考慮進程的切換時間和等待時間，并分析這種調(diào)度算法在不同場景下的優(yōu)缺點。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒11、在文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式有連續(xù)存儲、鏈式存儲和索引存儲等。假設(shè)一個文件系統(tǒng)主要處理大文件的存儲和訪問。以下關(guān)于存儲方式選擇的描述，正確的是：（）A.連續(xù)存儲適合大文件，因為可以快速定位文件數(shù)據(jù)，讀寫效率高B.鏈式存儲可以充分利用磁盤空間，適合存儲大文件C.索引存儲會增加文件的存儲空間開銷，不適合大文件存儲D.對于大文件，應(yīng)該隨機選擇一種存儲方式，性能差異不大12、在一個多道程序設(shè)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(shè)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(zhuǎn)調(diào)度算法，時間片大小為5分鐘。在這種情況下，以下關(guān)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13、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(shè)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14、在一個采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，一個文件的大小為100KB，盤塊大小為4KB，每個盤塊號占用4個字節(jié)。若采用一級索引，索引表項能夠容納的盤塊號數(shù)量為1024個。那么，該文件最多需要多少個索引塊？（）A.1個B.2個C.3個D.4個15、假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，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.txt16、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(shè)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.128GB17、在操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是保證多線程程序正確執(zhí)行的關(guān)鍵。以下關(guān)于線程同步和互斥的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.線程同步是指多個線程之間協(xié)調(diào)執(zhí)行，避免出現(xiàn)競爭條件和數(shù)據(jù)不一致的問題B.線程互斥是指多個線程之間對共享資源的訪問進行互斥控制，保證同一時間只有一個線程訪問共享資源C.線程同步和互斥可以通過鎖、信號量和條件變量等機制來實現(xiàn)D.線程同步和互斥只對多線程程序有效，對單線程程序沒有作用18、在一個具有多個進程的系統(tǒng)中，進程之間通過共享內(nèi)存進行通信。假設(shè)共享內(nèi)存區(qū)域的大小為10MB，有兩個進程P1和P2同時對該共享內(nèi)存進行讀寫操作。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，需要采用何種同步機制？（）A.信號量B.管程C.消息隊列D.條件變量19、在操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核進行交互的接口。假設(shè)有一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，通過系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行過程的描述，正確的是：（）A.用戶程序直接訪問文件系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，完成文件讀取操作B.用戶程序通過陷入內(nèi)核模式，執(zhí)行內(nèi)核提供的文件讀取函數(shù)C.系統(tǒng)調(diào)用會導(dǎo)致用戶程序被阻塞，直到文件讀取完成后才能繼續(xù)執(zhí)行D.系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行速度非?？?，對用戶程序的性能幾乎沒有影響20、在一個具有進程同步機制的操作系統(tǒng)中，有兩個進程P和Q，它們共享一個緩沖區(qū)。P進程負責向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，Q進程負責從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，使用了一個信號量S，初始值為1。當P進程準備向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)時，執(zhí)行P(S)操作；寫入完成后，執(zhí)行V(S)操作。當Q進程準備從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)時，執(zhí)行P(S)操作；讀取完成后，執(zhí)行V(S)操作。假設(shè)當前Q進程正在讀取數(shù)據(jù)，P進程準備寫入數(shù)據(jù)。那么，P進程會處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)B.阻塞狀態(tài)C.運行狀態(tài)D.掛起狀態(tài)二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵作用。2、（本題5分）進程的創(chuàng)建過程包括哪些步驟？3、（本題5分）簡述時鐘置換算法的基本策略。4、（本題5分）操作系統(tǒng)如何支持文件的加密和解密？5、（本題5分）內(nèi)存分配的方式有哪些？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)啟動優(yōu)化技術(shù)。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的目錄索引優(yōu)化技術(shù)。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)的存儲管理如何應(yīng)對內(nèi)存泄漏和內(nèi)存碎片問題。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件訪問的權(quán)限檢查優(yōu)化。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何優(yōu)化進程調(diào)度算法以適應(yīng)云計算環(huán)境的動態(tài)需求。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)的設(shè)備管理是保證計算機系統(tǒng)中各種硬件設(shè)備正常運行和有效利用的