武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院《操作系統(tǒng)原理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)原理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信可以實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)于進(jìn)程通信的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.進(jìn)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(jìn)程之間的通信2、在一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)CPU資源。假設(shè)系統(tǒng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個(gè)進(jìn)程被分配相同長(zhǎng)度的時(shí)間片。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在其時(shí)間片內(nèi)未完成任務(wù)時(shí)，會(huì)被掛起并放入就緒隊(duì)列等待下一輪調(diào)度?，F(xiàn)在有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們的運(yùn)行時(shí)間分別為20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系統(tǒng)的時(shí)間片長(zhǎng)度為10毫秒，那么這三個(gè)進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間（從進(jìn)程開始到完成的時(shí)間）大約是多少？需要考慮進(jìn)程的切換時(shí)間和等待時(shí)間，并分析這種調(diào)度算法在不同場(chǎng)景下的優(yōu)缺點(diǎn)。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒3、某操作系統(tǒng)中，有三個(gè)并發(fā)進(jìn)程P1、P2和P3，都需要使用同類資源R，每個(gè)進(jìn)程需要的資源數(shù)分別為3、4和5。系統(tǒng)共有10個(gè)該類資源。若采用銀行家算法，當(dāng)進(jìn)程P1申請(qǐng)1個(gè)資源時(shí)，系統(tǒng)是否會(huì)為其分配資源？（請(qǐng)?jiān)敿?xì)分析）（）A.會(huì)B.不會(huì)C.不確定D.以上都不對(duì)4、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用分頁存儲(chǔ)管理方式，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進(jìn)程的頁表如下所示：頁號(hào)物理塊號(hào)03152731則邏輯地址0x8000對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.05、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式采用鏈接分配。假設(shè)一個(gè)文件由5個(gè)盤塊組成，盤塊號(hào)依次為100、50、120、80、20。如果要?jiǎng)h除這個(gè)文件，需要進(jìn)行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項(xiàng)B.依次釋放5個(gè)盤塊C.從后向前依次釋放盤塊，并修改前一個(gè)盤塊的指針D.從前向后依次釋放盤塊，并修改后一個(gè)盤塊的指針6、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方式，系統(tǒng)內(nèi)存被劃分為4個(gè)分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB?，F(xiàn)有四個(gè)作業(yè)J1、J2、J3和J4，它們的大小分別為150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次適應(yīng)算法分配內(nèi)存，作業(yè)的裝入順序?yàn)镴1、J2、J3、J4，請(qǐng)問哪個(gè)作業(yè)無法裝入內(nèi)存？（）A.J1B.J2C.J3D.J47、考慮一個(gè)具有8個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)，每個(gè)進(jìn)程需要3個(gè)資源實(shí)例才能完成其任務(wù)。系統(tǒng)總共有18個(gè)資源實(shí)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(gè)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(jìn)程請(qǐng)求資源無法滿足導(dǎo)致死鎖8、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段式存儲(chǔ)管理將用戶程序按照邏輯分段，每個(gè)段具有不同的名字和長(zhǎng)度。與分頁存儲(chǔ)管理相比，段式存儲(chǔ)管理更便于實(shí)現(xiàn)程序的模塊化和動(dòng)態(tài)鏈接。假設(shè)一個(gè)段式存儲(chǔ)系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號(hào)占8位，段內(nèi)偏移量占24位，每個(gè)段最大長(zhǎng)度為2^24字節(jié)。那么，該系統(tǒng)最多可以有多少個(gè)段（）A.2^8個(gè)B.2^16個(gè)C.2^24個(gè)D.2^32個(gè)9、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個(gè)表項(xiàng)占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB10、進(jìn)程同步是操作系統(tǒng)中保證進(jìn)程協(xié)調(diào)運(yùn)行的重要機(jī)制。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)緩沖區(qū)。P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，需要使用信號(hào)量進(jìn)行同步。以下關(guān)于信號(hào)量操作的描述，正確的是：（）A.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作B.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作C.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行P操作，完成后都執(zhí)行V操作D.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行V操作，完成后都執(zhí)行P操作11、文件系統(tǒng)的文件訪問控制可以限制用戶對(duì)文件的訪問權(quán)限。以下關(guān)于文件訪問控制的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件訪問控制可以通過用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)B.文件訪問控制可以限制用戶對(duì)文件的讀、寫、執(zhí)行等操作C.文件訪問控制可以采用訪問控制列表（ACL）或能力列表等方式實(shí)現(xiàn)D.文件訪問控制只對(duì)本地文件系統(tǒng)有效，對(duì)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)沒有作用12、在文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式有連續(xù)存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和索引存儲(chǔ)等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)主要處理大文件的存儲(chǔ)和訪問。以下關(guān)于存儲(chǔ)方式選擇的描述，正確的是：（）A.連續(xù)存儲(chǔ)適合大文件，因?yàn)榭梢钥焖俣ㄎ晃募?shù)據(jù)，讀寫效率高B.鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)可以充分利用磁盤空間，適合存儲(chǔ)大文件C.索引存儲(chǔ)會(huì)增加文件的存儲(chǔ)空間開銷，不適合大文件存儲(chǔ)D.對(duì)于大文件，應(yīng)該隨機(jī)選擇一種存儲(chǔ)方式，性能差異不大13、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，常見的調(diào)度算法有先來先服務(wù)（FCFS）、短作業(yè)優(yōu)先（SJF）、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)（RR）和優(yōu)先級(jí)調(diào)度等。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們的到達(dá)時(shí)間分別為0、1、2和3毫秒，運(yùn)行時(shí)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(shí)間為（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒14、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，對(duì)于周期性任務(wù)和非周期性任務(wù)都需要進(jìn)行合理的調(diào)度。假設(shè)系統(tǒng)中有一個(gè)周期性任務(wù)T1，周期為50ms，執(zhí)行時(shí)間為20ms，還有一個(gè)非周期性任務(wù)T2，執(zhí)行時(shí)間為30ms。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先調(diào)度周期性任務(wù)T1，確保其按時(shí)完成B.非周期性任務(wù)T2會(huì)在周期性任務(wù)T1的空閑時(shí)間執(zhí)行C.由于T2的執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致T1錯(cuò)過周期D.操作系統(tǒng)會(huì)為T1和T2分配相同的時(shí)間片，輪流執(zhí)行15、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，分頁存儲(chǔ)管理是一種常見的內(nèi)存管理方式。在分頁存儲(chǔ)管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個(gè)固定大小的頁面，同時(shí)將內(nèi)存空間也分為相同大小的頁框。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，通過頁表將頁面映射到頁框。現(xiàn)在考慮一個(gè)具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁面大小為4KB，那么頁表項(xiàng)的長(zhǎng)度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位16、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對(duì)文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于樹形目錄結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)文件的共享，但會(huì)增加文件查找的時(shí)間復(fù)雜度B.在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個(gè)目錄時(shí)，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹形目錄結(jié)構(gòu)不允許文件或目錄重名，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個(gè)文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪問性17、某磁盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，平均尋道時(shí)間為8ms，每個(gè)磁道包含1000個(gè)扇區(qū)，傳輸速率為50MB/s。若要讀取一個(gè)50MB的文件，其平均訪問時(shí)間約為多少？（請(qǐng)給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms18、在一個(gè)具有多個(gè)緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，從用戶進(jìn)程向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)和從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出數(shù)據(jù)可以并行操作。假設(shè)從用戶進(jìn)程向緩沖區(qū)寫入一個(gè)數(shù)據(jù)的平均時(shí)間為T1，從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出一個(gè)數(shù)據(jù)的平均時(shí)間為T2，緩沖區(qū)的數(shù)量為N。若要使系統(tǒng)的并行度最高，T1和T2應(yīng)滿足什么關(guān)系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對(duì)19、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件的訪問控制列表（ACL）可以提供更精細(xì)的訪問權(quán)限控制。假設(shè)一個(gè)文件有多個(gè)用戶和組的訪問權(quán)限設(shè)置，分析ACL的工作原理和實(shí)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(fù)雜性方面的特點(diǎn)。A.ACL更靈活但更復(fù)雜B.ACL不如傳統(tǒng)模式靈活但更簡(jiǎn)單C.ACL和傳統(tǒng)模式在靈活性和復(fù)雜性上相當(dāng)D.取決于文件系統(tǒng)的類型和應(yīng)用需求20、在虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，頁面置換算法的性能對(duì)系統(tǒng)的整體性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法。以下關(guān)于FIFO算法的特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.FIFO算法可能會(huì)把經(jīng)常使用的頁面置換出去，導(dǎo)致缺頁率增加B.FIFO算法總是選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最長(zhǎng)的頁面進(jìn)行置換C.FIFO算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但性能不如其他復(fù)雜的頁面置換算法D.FIFO算法不會(huì)產(chǎn)生Belady異?，F(xiàn)象二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的管程機(jī)制。2、（本題5分）進(jìn)程調(diào)度算法的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)有哪些？3、（本題5分）簡(jiǎn)述分布式進(jìn)程通信的方式和挑戰(zhàn)。4、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)中的節(jié)能管理技術(shù)。5、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存分配的循環(huán)首次適應(yīng)算法。三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理的頁面交換的優(yōu)化策略評(píng)估。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)性能監(jiān)測(cè)工具和指標(biāo)。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進(jìn)程間通信的共享內(nèi)存的同步問題。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何支持多用戶環(huán)境下的資源分配和權(quán)限管理。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何管理磁盤空間以提高文件存儲(chǔ)和訪問的效率。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）隨著邊緣計(jì)