煙臺(tái)大學(xué)《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、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、在一個(gè)具有虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)采用請(qǐng)求調(diào)頁(yè)的方式將頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)一個(gè)不在內(nèi)存中的頁(yè)面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。假設(shè)頁(yè)面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，系統(tǒng)為該進(jìn)程分配了4個(gè)頁(yè)框。進(jìn)程的頁(yè)面訪問(wèn)序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，初始時(shí)4個(gè)頁(yè)框均為空。那么，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)生的缺頁(yè)次數(shù)是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次2、在一個(gè)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(shè)系統(tǒng)同時(shí)支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系統(tǒng)，分析VFS的層次結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制，包括文件操作的轉(zhuǎn)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(kuò)展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴(kuò)展性B.VFS作用有限，對(duì)可擴(kuò)展性影響不大C.VFS增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，得不償失D.取決于系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景和用戶需求3、在操作系統(tǒng)的設(shè)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(gè)緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有三個(gè)緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個(gè)緩沖池包含10個(gè)緩沖區(qū)。現(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)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(gè)緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個(gè)緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個(gè)B.70個(gè)C.60個(gè)D.50個(gè)4、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信的方式多種多樣。共享內(nèi)存方式通過(guò)共享一塊內(nèi)存區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換，具有很高的通信效率；消息傳遞方式則通過(guò)發(fā)送和接收消息來(lái)完成通信，消息可以包含各種數(shù)據(jù)類型；管道通信方式則是一種半雙工的通信方式，常用于父子進(jìn)程之間的通信。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，并且要求通信的可靠性較高，那么最適合采用的通信方式是（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式都不適合5、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個(gè)大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點(diǎn)A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)?，F(xiàn)在節(jié)點(diǎn)A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進(jìn)行故障恢復(fù)和任務(wù)重新分配。在這種情況下，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)的處理方式的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.系統(tǒng)會(huì)立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點(diǎn)A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運(yùn)行B.其他節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)接管節(jié)點(diǎn)A的任務(wù)，并重新分配計(jì)算和存儲(chǔ)資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)任務(wù)回滾到之前的一個(gè)檢查點(diǎn)，然后從該點(diǎn)重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點(diǎn)A的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，無(wú)法恢復(fù)6、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理存儲(chǔ)在磁盤上的文件和目錄。假設(shè)使用的是一種索引節(jié)點(diǎn)（inode）結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，每個(gè)文件都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的inode，其中包含了文件的屬性信息和指向文件數(shù)據(jù)塊的指針。現(xiàn)在有一個(gè)大文件，其數(shù)據(jù)分布在多個(gè)不連續(xù)的磁盤塊上。當(dāng)讀取這個(gè)文件時(shí)，文件系統(tǒng)需要通過(guò)inode中的指針來(lái)定位數(shù)據(jù)塊。分析這種文件系統(tǒng)在處理大文件時(shí)的性能特點(diǎn)，包括磁盤尋道時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸速度和文件訪問(wèn)的效率，并探討如何優(yōu)化文件系統(tǒng)以提高大文件的訪問(wèn)性能。A.讀取大文件時(shí)性能較好，無(wú)需優(yōu)化B.讀取大文件時(shí)性能較差，可采用連續(xù)分配方式優(yōu)化C.讀取大文件時(shí)性能較差，可采用更大的磁盤緩存優(yōu)化D.讀取大文件時(shí)性能較差，可采用更高效的磁盤調(diào)度算法優(yōu)化7、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(wèn)哪個(gè)作業(yè)無(wú)法裝入內(nèi)存？（）A.J1B.J2C.J3D.J48、以下關(guān)于操作系統(tǒng)中進(jìn)程概念的描述，進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過(guò)程，它具有動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性等特征。在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通常由程序段、數(shù)據(jù)段和進(jìn)程控制塊（PCB）組成。其中，PCB包含了進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符、狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、程序計(jì)數(shù)器等重要信息。那么，進(jìn)程與程序的本質(zhì)區(qū)別在于（）A.進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進(jìn)程存儲(chǔ)在內(nèi)存，程序存儲(chǔ)在外存C.進(jìn)程能被多個(gè)程序共享，程序不能被多個(gè)進(jìn)程共享D.進(jìn)程有多個(gè)執(zhí)行狀態(tài)，程序只有一個(gè)執(zhí)行狀態(tài)9、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)周期性任務(wù)T1、T2、T3，它們的周期分別為50ms、100ms、200ms，執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms、40ms。采用最早截止時(shí)間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法。在0時(shí)刻，三個(gè)任務(wù)同時(shí)到達(dá)。那么，在第一個(gè)200ms內(nèi)，T1任務(wù)被調(diào)度執(zhí)行的次數(shù)是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次10、在一個(gè)支持多線程的操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設(shè)有兩個(gè)線程T1和T2共享一個(gè)全局變量count，初始值為0。T1負(fù)責(zé)對(duì)count進(jìn)行加1操作，T2負(fù)責(zé)對(duì)count進(jìn)行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機(jī)制。以下關(guān)于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進(jìn)行加1操作，T2不需要獲取鎖進(jìn)行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會(huì)導(dǎo)致線程的切換，從而降低系統(tǒng)性能D.可以使用多個(gè)鎖來(lái)分別保護(hù)count的加操作和減操作，提高并發(fā)度11、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，進(jìn)程遷移是一項(xiàng)重要的功能。假設(shè)進(jìn)程P需要從節(jié)點(diǎn)A遷移到節(jié)點(diǎn)B，以下關(guān)于進(jìn)程遷移的步驟和需要考慮的因素，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.首先停止進(jìn)程P在節(jié)點(diǎn)A的執(zhí)行，將其狀態(tài)和數(shù)據(jù)打包發(fā)送到節(jié)點(diǎn)B，在節(jié)點(diǎn)B恢復(fù)進(jìn)程的執(zhí)行；需要考慮節(jié)點(diǎn)B的資源可用性和網(wǎng)絡(luò)帶寬B.在節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)程P的副本，然后逐漸將節(jié)點(diǎn)A的工作轉(zhuǎn)移到節(jié)點(diǎn)B，最后停止節(jié)點(diǎn)A的副本；需要考慮進(jìn)程的同步和數(shù)據(jù)一致性C.將進(jìn)程P在節(jié)點(diǎn)A的代碼和數(shù)據(jù)直接復(fù)制到節(jié)點(diǎn)B，然后在節(jié)點(diǎn)B啟動(dòng)進(jìn)程；需要考慮節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的操作系統(tǒng)版本差異D.進(jìn)程P在節(jié)點(diǎn)A繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)在節(jié)點(diǎn)B逐步創(chuàng)建相同的進(jìn)程環(huán)境，當(dāng)準(zhǔn)備好后切換到節(jié)點(diǎn)B執(zhí)行；需要考慮進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)和負(fù)載均衡12、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信中，消息傳遞是一種常見的方式。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2通過(guò)消息隊(duì)列進(jìn)行通信。P1向消息隊(duì)列發(fā)送了一條消息，P2從消息隊(duì)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(duì)列是一種先進(jìn)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(dāng)消息隊(duì)列已滿時(shí)，P1發(fā)送消息會(huì)被阻塞，直到隊(duì)列中有空間可用C.P2從消息隊(duì)列接收消息時(shí)，如果隊(duì)列為空，P2會(huì)一直等待，直到有消息到來(lái)D.消息傳遞通信只能在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程之間使用，不能用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的進(jìn)程通信13、在一個(gè)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘的操作系統(tǒng)中，時(shí)鐘中斷是系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間管理和任務(wù)調(diào)度的重要依據(jù)。假設(shè)系統(tǒng)的時(shí)鐘中斷頻率為100Hz，分析時(shí)鐘中斷對(duì)系統(tǒng)性能的影響，包括中斷處理的開銷和對(duì)任務(wù)執(zhí)行的干擾等，并討論如何合理設(shè)置時(shí)鐘中斷頻率以平衡系統(tǒng)的時(shí)間精度和性能，以及在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的最佳實(shí)踐。A.時(shí)鐘中斷頻率越高越好B.時(shí)鐘中斷頻率越低越好C.存在一個(gè)最優(yōu)的時(shí)鐘中斷頻率D.時(shí)鐘中斷頻率的影響不大14、在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)采用分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，頁(yè)面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址空間為32GB。則該進(jìn)程的頁(yè)表項(xiàng)數(shù)量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M15、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(jìn)行交互的接口。假設(shè)有一個(gè)用戶程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行過(guò)程的描述，正確的是：（）A.用戶程序直接訪問(wèn)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(guò)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(huì)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?？欤瑢?duì)用戶程序的性能幾乎沒(méi)有影響16、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)有連續(xù)分配、鏈接分配和索引分配等多種方式。連續(xù)分配方式具有較高的順序訪問(wèn)速度，但存在外部碎片問(wèn)題；鏈接分配方式解決了外部碎片問(wèn)題，但隨機(jī)訪問(wèn)速度較慢；索引分配方式則結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個(gè)索引節(jié)點(diǎn)包含13個(gè)直接地址項(xiàng)、1個(gè)一級(jí)間接地址項(xiàng)、1個(gè)二級(jí)間接地址項(xiàng)和1個(gè)三級(jí)間接地址項(xiàng)，每個(gè)地址項(xiàng)大小為4字節(jié)，盤塊大小為1KB。若要訪問(wèn)文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤I/O操作（）A.1B.2C.3D.417、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)需要分配到不同的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)任務(wù)分配的描述中，正確的是：（）A.任務(wù)分配只考慮節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，不考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲B.分布式操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將任務(wù)平均分配到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，以保證負(fù)載均衡C.在任務(wù)分配過(guò)程中，需要考慮節(jié)點(diǎn)的資源狀態(tài)、任務(wù)的需求以及網(wǎng)絡(luò)通信開銷等因素D.一旦任務(wù)被分配到某個(gè)節(jié)點(diǎn)上，就不能再遷移到其他節(jié)點(diǎn)，即使該節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障18、在一個(gè)具有快表的分頁(yè)系統(tǒng)中，假定頁(yè)表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)間為100ns，快表的查找時(shí)間為20ns。若一次內(nèi)存訪問(wèn)需要查找頁(yè)表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問(wèn)時(shí)間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns19、在一個(gè)具有快表的分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，快表的命中率為80%，訪問(wèn)快表的時(shí)間為10ns，訪問(wèn)主存的時(shí)間為100ns。若要訪問(wèn)的頁(yè)面在快表中，那么一次有效地址轉(zhuǎn)換所需的平均時(shí)間是多少？若頁(yè)面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns20、設(shè)備管理中的設(shè)備獨(dú)立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率。以下關(guān)于設(shè)備獨(dú)立性的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備獨(dú)立性可以通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和邏輯設(shè)備表來(lái)實(shí)現(xiàn)B.設(shè)備獨(dú)立性意味著程序可以不考慮設(shè)備的具體類型和特性，直接使用設(shè)備C.設(shè)備獨(dú)立性可以提高設(shè)備的利用率，因?yàn)椴煌某绦蚩梢怨蚕碓O(shè)備D.設(shè)備獨(dú)立性只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒(méi)有作用二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）文件系統(tǒng)的擴(kuò)展屬性有什么作用？2、（本題5分）簡(jiǎn)述分段中的段表結(jié)構(gòu)和地址轉(zhuǎn)換過(guò)程。3、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的開源許可證和法律問(wèn)題？4、（本題5分）簡(jiǎn)述處理機(jī)調(diào)度的層次和主要任務(wù)。5、（本題5分）簡(jiǎn)述命令行接口和圖形用戶接口的特點(diǎn)。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)如何支持不同類型的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)和其性能影響。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的內(nèi)存映射文件的性能影響因素。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的加載和卸載過(guò)程。4、（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)快照技術(shù)和其應(yīng)用場(chǎng)景。5、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何處理文件系統(tǒng)的文件重命名和移動(dòng)操作的優(yōu)化。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在移動(dòng)操