西安電子科技大學長安學院《操作系統(tǒng)》2021-2022學年第一學期期末試卷

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2021-2022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15個小題，每小題2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、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數據安全的重要因素。以下關于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復技術來保證數據的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時進行恢復C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術來提高數據的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設備的質量，與軟件設計無關2、在操作系統(tǒng)的安全機制中，用戶認證和授權是重要的環(huán)節(jié)。假設一個系統(tǒng)中有多個用戶，每個用戶具有不同的權限。以下關于用戶認證和授權的描述中，正確的是：（）A.用戶認證只需要在用戶登錄時進行一次，后續(xù)操作無需再次認證B.授權是確定用戶可以訪問哪些資源和執(zhí)行哪些操作的過程C.一旦用戶通過認證，就擁有對系統(tǒng)所有資源的完全訪問權限D.用戶認證和授權的信息通常存儲在操作系統(tǒng)的內核中，以提高安全性3、假設一個文件系統(tǒng)采用樹形目錄結構，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.txt4、在一個具有三級頁表的分頁存儲系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，邏輯地址空間為64GB。若各級頁表的長度均為4B，則頁表占用的內存空間是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB5、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務具有不同的優(yōu)先級。假設系統(tǒng)中有三個實時任務T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當多個任務同時就緒時，以下關于實時操作系統(tǒng)任務調度的描述中，正確的是：（）A.總是調度優(yōu)先級最高的任務T1執(zhí)行，直到它完成或阻塞B.如果任務T1正在執(zhí)行，而更高優(yōu)先級的任務T2就緒，操作系統(tǒng)會立即搶占T1并調度T2執(zhí)行C.實時操作系統(tǒng)只考慮任務的優(yōu)先級，不考慮任務的執(zhí)行時間和資源需求D.低優(yōu)先級的任務T3永遠不會得到執(zhí)行機會，除非高優(yōu)先級的任務都處于阻塞狀態(tài)6、在一個具有虛擬存儲功能的操作系統(tǒng)中，某進程的部分頁面被換出到外存。當該進程再次訪問這些被換出的頁面時，會產生缺頁中斷。以下關于缺頁中斷處理的說法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會立即將所需頁面從外存調入內存，然后恢復進程的執(zhí)行B.缺頁中斷處理過程中，進程會被一直阻塞，直到頁面調入完成C.操作系統(tǒng)會先選擇一個合適的頁面進行置換，然后將所需頁面調入內存D.缺頁中斷的處理優(yōu)先級低于其他硬件中斷，會在其他中斷處理完成后再進行7、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來管理文件，每個inode包含12個直接地址指針、1個一級間接地址指針、1個二級間接地址指針和1個三級間接地址指針。每個盤塊大小為1KB，每個盤塊號占4B。若文件最大長度為4TB，則三級間接地址指針指向的盤塊數是多少？（請詳細計算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^268、在操作系統(tǒng)的進程通信中，共享內存是一種高效的方式。假設有兩個進程P1和P2通過共享內存進行通信，以下關于共享內存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內存區(qū)域的大小是固定的，不能動態(tài)調整B.進程P1和P2對共享內存的訪問是互斥的，避免了數據沖突C.共享內存通信需要操作系統(tǒng)提供額外的同步機制來保證數據的一致性D.共享內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9、操作系統(tǒng)的內核是系統(tǒng)的核心部分，負責管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務。以下關于內核的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內核可以分為微內核和宏內核兩種類型，微內核結構更加靈活，但性能較低B.內核的主要功能包括進程管理、內存管理、文件系統(tǒng)管理和設備管理等C.內核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅動程序來實現對設備的控制D.內核是操作系統(tǒng)中唯一運行在特權模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下10、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11、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)先級可以根據進程的執(zhí)行情況和等待時間等因素進行調整D.進程的優(yōu)先級越高，執(zhí)行的時間就越長12、操作系統(tǒng)中的設備驅動程序是連接硬件設備和操作系統(tǒng)內核的橋梁。假設一個新的打印機設備被連接到計算機上，以下關于設備驅動程序的作用和工作過程的描述中，正確的是：（）A.設備驅動程序負責將操作系統(tǒng)的通用命令轉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，設備驅動程序不參與C.設備驅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.設備驅動程序獨立于操作系統(tǒng)內核運行，不受內核的管理和控制13、在一個操作系統(tǒng)中，虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。假設系統(tǒng)同時支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系統(tǒng)，分析VFS的層次結構和工作機制，包括文件操作的轉換和不同文件系統(tǒng)的適配，并討論VFS在支持多種文件系統(tǒng)和提高系統(tǒng)可擴展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴展性B.VFS作用有限，對可擴展性影響不大C.VFS增加了系統(tǒng)復雜性，得不償失D.取決于系統(tǒng)的應用場景和用戶需求14、在一個多道程序設計的操作系統(tǒng)中，有多個進程同時競爭CPU和內存資源。假設系統(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存需求各不相同。P1需要運行10分鐘，占用512MB內存；P2需要運行20分鐘，占用256MB內存；P3需要運行30分鐘，占用128MB內存。當前系統(tǒng)可用內存為1GB，CPU采用時間片輪轉調度算法，時間片大小為5分鐘。在這種情況下，以下關于進程調度和內存分配的描述，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內存B.由于內存有限，進程P3可能會因為內存不足而被阻塞，直到其他進程釋放足夠的內存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，內存根據進程需求逐步分配D.進程P2可能會在P1運行完第一個時間片后獲得CPU資源，內存分配會優(yōu)先滿足運行時間短的進程15、在操作系統(tǒng)中，線程同步的方式有多種，如互斥鎖、條件變量、信號量等。假設一個線程需要等待另一個線程完成某個操作后才能繼續(xù)執(zhí)行。以下關于線程同步方式選擇的描述，正確的是：（）A.如果只是簡單的互斥訪問資源，使用條件變量更合適B.信號量適合用于多個線程對多個資源的同步訪問C.互斥鎖適用于線程之間需要復雜的交互和等待條件的情況D.條件變量通常與互斥鎖配合使用，以實現線程的等待和喚醒二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是系統(tǒng)調用？它的作用是什么？2、（本題5分）簡述緩沖池的組成和工作原理。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的文檔編寫和維護。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討在操作系統(tǒng)中，如何優(yōu)化進程的上下文切換時間，考慮寄存器保存和恢復、內存映射切換等方面。研究上下文切換優(yōu)化對系統(tǒng)并發(fā)性能的提升效果。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的設備獨立性，研究設備獨立性的概念和實現原理。分析設備獨立性如何提高系統(tǒng)的可擴展性和設備的可移植性，以及在實際應用中可能遇到的問題。3、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進程通信是多個進程之間協同工作的重要手段。請詳細論述進程通信的方式，如共享內存、消息傳遞、管道等，分析它們的實現原理、適用場景和性能特點，以及在復雜系統(tǒng)中如何選擇合適的進程通信方式來提高系統(tǒng)的效率和可靠性。4、（本題5分）詳細闡述操作系統(tǒng)中的虛擬內存技術，包括其原理、實現方式以及對系統(tǒng)性能的影響。分析虛擬內存如何解決內存不足的問題，以及在實際應用中可能遇到的挑