武漢學院《操作系統(tǒng)應用與編程》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頁武漢學院《操作系統(tǒng)應用與編程》

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2分，共40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、在一個具有多個緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，從用戶進程向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)和從緩沖區(qū)向設備輸出數(shù)據(jù)可以并行操作。假設從用戶進程向緩沖區(qū)寫入一個數(shù)據(jù)的平均時間為T1，從緩沖區(qū)向設備輸出一個數(shù)據(jù)的平均時間為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應滿足什么關(guān)系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對2、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，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，只影響用戶的響應時間3、操作系統(tǒng)的死鎖檢測和恢復是解決死鎖問題的重要手段。以下關(guān)于死鎖檢測和恢復的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.死鎖檢測可以通過資源分配圖或矩陣等方法來實現(xiàn)B.死鎖恢復可以通過剝奪資源、終止進程等方式來解決死鎖問題C.死鎖檢測和恢復可以在系統(tǒng)運行過程中自動進行，不需要人工干預D.死鎖檢測和恢復可能會導致系統(tǒng)性能下降，因為需要占用一定的系統(tǒng)資源4、在一個分布式操作系統(tǒng)中，進程遷移是一種常見的操作，用于實現(xiàn)負載均衡和資源優(yōu)化。假設一個進程需要從一個節(jié)點遷移到另一個節(jié)點，分析進程遷移過程中需要考慮的因素，如進程狀態(tài)的保存和恢復、資源的重新分配、網(wǎng)絡通信開銷等，并討論如何減少進程遷移的開銷和對系統(tǒng)性能的影響。A.進程遷移總是有益的B.進程遷移總是有害的C.進程遷移在某些情況下有益，某些情況下有害D.取決于系統(tǒng)的負載和資源分布5、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(jīng)常使用（LFU）算法。LFU算法根據(jù)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(shù)至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次6、進程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機制。假設有兩個進程P1和P2，它們共享一個資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號量機制。初始時，信號量S的值為1。當P1訪問資源R時，執(zhí)行P(S)操作；當P1訪問結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號量和進程操作的描述中，正確的是：（）A.當P1執(zhí)行P(S)操作后，如果S的值變?yōu)?，則P1獲得資源R并進入臨界區(qū)B.如果P2在P1執(zhí)行V(S)操作之前執(zhí)行P(S)操作，P2一定會被阻塞C.信號量S的值永遠不會小于0，因為這意味著出現(xiàn)了錯誤的操作D.當P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個進程在等待資源R，操作系統(tǒng)會隨機選擇一個進程進入臨界區(qū)7、在一個操作系統(tǒng)中，有一個進程正在進行大量的文件讀寫操作。為了提高文件系統(tǒng)的性能，操作系統(tǒng)采用了緩存機制，將經(jīng)常訪問的文件數(shù)據(jù)緩存在內(nèi)存中。以下關(guān)于文件緩存的描述，哪一項是正確的？（）A.文件緩存可以減少磁盤I/O操作的次數(shù)，提高文件訪問的速度，但會占用大量的內(nèi)存B.文件緩存中的數(shù)據(jù)會自動與磁盤中的文件保持同步，無需額外的操作C.當內(nèi)存不足時，文件緩存中的數(shù)據(jù)會被立即清除，以釋放內(nèi)存給其他進程使用D.文件緩存只對順序讀取文件有效，對隨機讀取文件沒有幫助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，每個任務的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個任務能否在各自的周期內(nèi)完成執(zhí)行？（給出詳細的計算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對9、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.32MB10、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(guān)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(jié)構(gòu)，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(wǎng)絡環(huán)境中的進程通信11、在操作系統(tǒng)中，進程的調(diào)度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于進程調(diào)度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務調(diào)度算法簡單直觀，但可能導致短作業(yè)等待時間過長B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導致長作業(yè)饑餓C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個進程都有機會執(zhí)行，但可能導致頻繁的上下文切換D.高響應比優(yōu)先調(diào)度算法可以兼顧短作業(yè)和長作業(yè)的需求，但計算響應比的開銷較大，不適合實時系統(tǒng)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、在操作系統(tǒng)的設備管理中，緩沖技術(shù)可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術(shù)，它由多個緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設一個系統(tǒng)中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個緩沖池包含10個緩沖區(qū)。現(xiàn)在有一個進程進行數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，輸入數(shù)據(jù)量為50KB，輸出數(shù)據(jù)量為30KB，每個緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個14、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對應的物理地址是多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x2234567815、在一個多線程的操作系統(tǒng)中，有一個進程包含多個線程。假設線程T1、T2和T3屬于同一個進程，它們共享進程的資源，如內(nèi)存空間、文件描述符等。現(xiàn)在線程T1執(zhí)行一個系統(tǒng)調(diào)用導致阻塞，那么其他線程的狀態(tài)會受到怎樣的影響？（）A.線程T2和T3也會被阻塞，直到T1完成系統(tǒng)調(diào)用B.線程T2和T3不受影響，繼續(xù)執(zhí)行C.線程T2和T3會暫停，等待操作系統(tǒng)的調(diào)度D.線程T2和T3可能會被切換到其他進程的線程執(zhí)行16、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17、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進程管理模塊負責進程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止等操作。假設一個進程由于等待資源而進入阻塞狀態(tài)。以下關(guān)于阻塞進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述，正確的是：（）A.當所需資源可用時，阻塞進程會直接轉(zhuǎn)換為運行狀態(tài)B.阻塞進程首先轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，然后等待調(diào)度程序分配CPUC.阻塞進程會一直保持阻塞狀態(tài)，直到系統(tǒng)強制終止D.阻塞進程在等待一段時間后會自動轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)18、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)。假設根目錄下有目錄A和B，目錄A下有文件F1和目錄C，目錄B下有文件F2和目錄D?，F(xiàn)在要查找文件F1，從根目錄開始，依次經(jīng)過的目錄路徑是什么？同時，如果要刪除目錄A，需要滿足哪些條件？（）A.路徑為/A/F1；刪除目錄A需要目錄A為空且沒有進程正在使用它B.路徑為/A/C/F1；刪除目錄A需要目錄A下的所有文件和子目錄已被刪除C.路徑為/A；刪除目錄A需要目錄A及其所有子目錄和文件沒有被其他用戶鎖定D.路徑為/A/F1；刪除目錄A需要目錄A下沒有隱藏文件且父目錄有寫權(quán)限19、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡連接協(xié)同工作。假設系統(tǒng)中的一個任務需要在多個節(jié)點上并行執(zhí)行。以下關(guān)于分布式任務調(diào)度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務會被自動分配到負載最輕的節(jié)點上執(zhí)行，以實現(xiàn)負載均衡B.每個節(jié)點獨立進行任務調(diào)度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統(tǒng)中不存在資源競爭和死鎖問題，因為節(jié)點相互獨立D.任務在節(jié)點之間的遷移不會影響其執(zhí)行進度和結(jié)果20、在一個采用請求調(diào)頁存儲管理的系統(tǒng)中，某進程在運行過程中要訪問的頁面序列為：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系統(tǒng)分配給該進程的物理塊數(shù)為3，且初始時進程的頁面都不在內(nèi)存中。當進程訪問頁面3時發(fā)生缺頁中斷，采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，此時被淘汰的頁面是哪個？（）A.1B.2C.4D.5二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)如何管理外存中的文件？2、（本題5分）什么是系統(tǒng)自舉？3、（本題5分）解釋進程創(chuàng)建的步驟和所需資源。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)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的加密和解密操作的性能優(yōu)化。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的文件刪除操作的安全性和可靠性。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持不同類型的文件系統(tǒng)加密的密鑰