長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁(yè)，共3頁(yè)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院《操作系統(tǒng)》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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)多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。進(jìn)程A正在使用CPU進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)程B正在等待I/O操作完成，進(jìn)程C處于就緒狀態(tài)。此時(shí)，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)可能會(huì)將CPU分配給進(jìn)程C，暫停進(jìn)程A的執(zhí)行B.由于進(jìn)程B正在等待I/O操作，所以它會(huì)被立即調(diào)度執(zhí)行C.進(jìn)程A會(huì)一直占用CPU直到其計(jì)算任務(wù)完成，不會(huì)被調(diào)度切換D.操作系統(tǒng)一定會(huì)選擇等待時(shí)間最長(zhǎng)的進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度2、某計(jì)算機(jī)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進(jìn)程提供了4GB的虛擬地址空間，頁(yè)面大小為4KB。假設(shè)某進(jìn)程的虛擬頁(yè)面訪問序列為1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳頁(yè)面置換算法（OPT），則發(fā)生缺頁(yè)中斷的次數(shù)是多少？（請(qǐng)?jiān)敿?xì)分析計(jì)算過程）（）A.7B.8C.9D.103、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信的方式多種多樣。共享內(nèi)存方式通過共享一塊內(nèi)存區(qū)域來實(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發(fā)送和接收消息來完成通信，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4、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一種可能發(fā)生的嚴(yán)重問題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別占用了部分資源，并請(qǐng)求其他資源，從而形成了一個(gè)死鎖的局面。已知進(jìn)程P1占用了資源R1，并請(qǐng)求資源R2；進(jìn)程P2占用了資源R2，并請(qǐng)求資源R3；進(jìn)程P3占用了資源R3，并請(qǐng)求資源R1；進(jìn)程P4占用了資源R4，并請(qǐng)求資源R1。分析這種死鎖情況是如何產(chǎn)生的，以及可以采用哪些死鎖預(yù)防、避免和檢測(cè)恢復(fù)的策略來解決這個(gè)問題，并比較這些策略在系統(tǒng)性能和資源利用率方面的影響（）A.采用死鎖預(yù)防策略最優(yōu)B.采用死鎖避免策略最優(yōu)C.采用死鎖檢測(cè)恢復(fù)策略最優(yōu)D.不同策略在不同情況下各有優(yōu)劣5、假設(shè)一個(gè)操作系統(tǒng)的頁(yè)表項(xiàng)大小為4字節(jié)，頁(yè)面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁(yè)表需要占用多少內(nèi)存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB6、在一個(gè)采用動(dòng)態(tài)分區(qū)存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，初始時(shí)內(nèi)存為空?，F(xiàn)有作業(yè)J1、J2、J3、J4、J5依次請(qǐng)求裝入內(nèi)存，它們所需的內(nèi)存空間大小分別為200KB、150KB、100KB、50KB、250KB。若采用最佳適應(yīng)算法分配內(nèi)存，請(qǐng)問作業(yè)J5能否裝入內(nèi)存？（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對(duì)7、在存儲(chǔ)管理中，頁(yè)面置換時(shí)，如果所有頁(yè)都在使用，優(yōu)先置換未被修改的頁(yè)，這是基于（）的考慮。A.減少I/O次數(shù)B.提高內(nèi)存利用率C.縮短置換時(shí)間D.以上都是8、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)鎖來分別保護(hù)count的加操作和減操作，提高并發(fā)度9、文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化是提高系統(tǒng)整體性能的重要方面。以下關(guān)于文件系統(tǒng)性能優(yōu)化的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用緩存技術(shù)來提高文件的訪問速度B.文件系統(tǒng)可以采用預(yù)讀和延遲寫技術(shù)來減少磁盤I/O次數(shù)C.文件系統(tǒng)可以采用磁盤調(diào)度算法來優(yōu)化磁盤的訪問順序D.文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化只需要考慮文件的讀取操作，不需要考慮文件的寫入操作10、文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對(duì)于文件的組織和管理非常重要。以下關(guān)于目錄結(jié)構(gòu)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)只有一個(gè)目錄，所有文件都放在這個(gè)目錄中B.兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將文件分為用戶文件和系統(tǒng)文件，分別放在不同的目錄中C.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以將文件組織成層次結(jié)構(gòu)，方便管理和查找D.無環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)可以允許文件有多個(gè)父目錄，增加了文件的靈活性11、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，頁(yè)面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進(jìn)程的頁(yè)表如下所示：頁(yè)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.012、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)13、在一個(gè)支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)生缺頁(yè)中斷時(shí)，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁(yè)面置換算法為先進(jìn)先出（FIFO）算法，當(dāng)前內(nèi)存中有三個(gè)頁(yè)面，分別是頁(yè)面A、B、C，最近訪問的順序?yàn)锽、C、A?，F(xiàn)在需要調(diào)入頁(yè)面D，而內(nèi)存已滿，那么會(huì)置換出哪個(gè)頁(yè)面？（）A.頁(yè)面A，因?yàn)樗亲钤邕M(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面B.頁(yè)面B，因?yàn)樗亲罱L問的頁(yè)面C.頁(yè)面C，因?yàn)樗谥虚g位置D.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面進(jìn)行置換14、在文件系統(tǒng)中，文件目錄的組織方式對(duì)文件的查找效率有很大影響。常見的文件目錄組織方式有單級(jí)目錄、兩級(jí)目錄和多級(jí)目錄。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不便于文件的分類管理；兩級(jí)目錄將用戶文件目錄和系統(tǒng)文件目錄分開，提高了安全性；多級(jí)目錄則形成了樹形結(jié)構(gòu)，便于文件的分類和查找。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，目錄深度為3，每個(gè)目錄下最多有10個(gè)子目錄或文件。那么，該文件系統(tǒng)最多可以容納的文件和目錄數(shù)量為（）A.1000B.10000C.100000D.100000015、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設(shè)有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲(chǔ)采用連續(xù)分配方式。當(dāng)用戶創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，以下關(guān)于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)會(huì)在磁盤上找到連續(xù)的空閑空間來存儲(chǔ)新文件的數(shù)據(jù)B.新文件的目錄項(xiàng)會(huì)立即被添加到父目錄中，無論文件數(shù)據(jù)是否完全存儲(chǔ)C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴(kuò)展可能會(huì)導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)移動(dòng)D.文件的刪除會(huì)立即釋放其占用的所有磁盤空間，包括可能存在的碎片16、在文件系統(tǒng)中，文件的訪問控制是保障數(shù)據(jù)安全的重要手段。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)對(duì)文件設(shè)置了不同的訪問權(quán)限，如讀、寫、執(zhí)行等。對(duì)于一個(gè)普通用戶創(chuàng)建的文件，以下關(guān)于訪問權(quán)限設(shè)置和繼承的描述，正確的是：（）A.該用戶對(duì)自己創(chuàng)建的文件具有完全的控制權(quán)限，包括修改訪問權(quán)限B.其他用戶默認(rèn)沒有對(duì)該文件的任何訪問權(quán)限，除非文件所有者明確授予C.當(dāng)該文件被移動(dòng)到其他目錄時(shí)，其訪問權(quán)限會(huì)自動(dòng)繼承新目錄的默認(rèn)權(quán)限D(zhuǎn).文件的訪問權(quán)限只能由系統(tǒng)管理員進(jìn)行修改，用戶無法自行更改17、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結(jié)構(gòu)（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當(dāng)進(jìn)行文件寫入操作時(shí)，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實(shí)際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)在面對(duì)系統(tǒng)崩潰或電源故障時(shí)如何保證文件系統(tǒng)的一致性，以及與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相比在性能和存儲(chǔ)空間使用方面的特點(diǎn)。A.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當(dāng)D.取決于具體的應(yīng)用和系統(tǒng)配置18、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19、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是非常重要的一部分。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)。以下幾種進(jìn)程通信方式中，哪種方式最適合這種情況？（）A.共享內(nèi)存：兩個(gè)進(jìn)程可以直接訪問同一塊共享的內(nèi)存區(qū)域，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換B.消息傳遞：通過發(fā)送和接收消息來傳遞數(shù)據(jù)，每個(gè)消息有固定的大小和格式C.管道：一種單向的、基于字節(jié)流的通信方式，數(shù)據(jù)只能從一端流向另一端D.信號(hào)量：用于進(jìn)程之間的同步，而不是直接的數(shù)據(jù)交換20、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關(guān)于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復(fù)技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術(shù)來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時(shí)進(jìn)行恢復(fù)C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術(shù)來提高數(shù)據(jù)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(shè)備的質(zhì)量，與軟件設(shè)計(jì)無關(guān)21、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)22、在一個(gè)具有內(nèi)存保護(hù)機(jī)制的操作系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程都被分配了獨(dú)立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結(jié)合來防止進(jìn)程訪問其他進(jìn)程的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)進(jìn)程P1試圖訪問進(jìn)程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護(hù)機(jī)制是如何實(shí)現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關(guān)處理邏輯，并討論內(nèi)存保護(hù)在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實(shí)現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實(shí)現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護(hù)機(jī)制作用有限，意義不大23、設(shè)備管理中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是連接操作系統(tǒng)和設(shè)備的橋梁。以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)的命令轉(zhuǎn)換為設(shè)備能夠理解的指令B.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以分為內(nèi)核態(tài)驅(qū)動(dòng)程序和用戶態(tài)驅(qū)動(dòng)程序兩種類型C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要考慮設(shè)備的特性和操作系統(tǒng)的接口規(guī)范D.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一旦安裝就不能修改，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰24、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中的一個(gè)任務(wù)需要在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上并行執(zhí)行。以下關(guān)于分布式任務(wù)調(diào)度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務(wù)會(huì)被自動(dòng)分配到負(fù)載最輕的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡B.每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)行任務(wù)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(jìng)爭(zhēng)和死鎖問題，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)相互獨(dú)立D.任務(wù)在節(jié)點(diǎn)之間的遷移不會(huì)影響其執(zhí)行進(jìn)度和結(jié)果25、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二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋直接內(nèi)存訪問（DMA）的特點(diǎn)和工作原理。2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存分配的首次適應(yīng)算法。3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何支持文件的加密和解密？4、（本題5分）操作系統(tǒng)如何優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的性能？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)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)文件系統(tǒng)的快速索引和檢索功能。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何管理系統(tǒng)的硬件中斷資源。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何處理文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)擴(kuò)展屬性的管理和優(yōu)化。4、（本題5分）分析文件系統(tǒng)的加密和訪問控制機(jī)制。5、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)文件系統(tǒng)的加密文件的訪問權(quán)限的動(dòng)態(tài)更改。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）操作系統(tǒng)的內(nèi)核調(diào)試技術(shù)對(duì)于解決系統(tǒng)故障和優(yōu)化性能具有重要意義。請(qǐng)深入探討內(nèi)核調(diào)試的方法和工具，如內(nèi)核打