長沙理工大學(xué)城南學(xué)院《操作系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024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)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程間通信（IPC）是實(shí)現(xiàn)進(jìn)程協(xié)作和數(shù)據(jù)交換的重要手段。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)?，F(xiàn)在有多種IPC機(jī)制可供選擇，如管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存和信號(hào)量等。分析每種IPC機(jī)制在數(shù)據(jù)傳輸量、同步方式、通信效率和編程復(fù)雜性等方面的特點(diǎn)，并根據(jù)具體的應(yīng)用場景選擇最合適的IPC機(jī)制。A.管道最適合B.消息隊(duì)列最適合C.共享內(nèi)存最適合D.應(yīng)根據(jù)具體場景選擇2、在一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程同時(shí)競爭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、在一個(gè)采用請求分頁存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的頁面訪問序列為4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。若分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，且初始時(shí)均為空，采用最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，那么發(fā)生的缺頁次數(shù)是多少？（）A.7B.8C.9D.104、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、假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，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(dāng)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.txt6、操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理可以提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率和程序的并發(fā)度。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存管理的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.虛擬內(nèi)存管理可以將程序的一部分頁面換出到硬盤上，當(dāng)需要時(shí)再換入內(nèi)存B.虛擬內(nèi)存管理可以采用分頁式、分段式或段頁式等存儲(chǔ)管理方式C.虛擬內(nèi)存管理需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）和TLB（轉(zhuǎn)換后備緩沖器）D.虛擬內(nèi)存管理可以完全替代物理內(nèi)存，使得程序可以在沒有物理內(nèi)存的情況下運(yùn)行7、在一個(gè)具有緩沖池的操作系統(tǒng)中，緩沖池由多個(gè)緩沖區(qū)組成，分為空緩沖區(qū)隊(duì)列、裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列和裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列。當(dāng)進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個(gè)緩沖區(qū)；當(dāng)進(jìn)程需要輸出數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)中。假設(shè)當(dāng)前空緩沖區(qū)隊(duì)列為空，裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中有3個(gè)緩沖區(qū)，裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中有2個(gè)緩沖區(qū)。進(jìn)程P1需要輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)程P2需要輸出數(shù)據(jù)。那么，系統(tǒng)會(huì)如何處理？（）A.進(jìn)程P1等待，進(jìn)程P2將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)B.進(jìn)程P2等待，進(jìn)程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個(gè)緩沖區(qū)C.進(jìn)程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個(gè)緩沖區(qū)，進(jìn)程P2等待D.進(jìn)程P1和P2都等待8、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)將大部分系統(tǒng)服務(wù)功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更高C.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)服務(wù)之間通信效率高，因?yàn)樗鼈兌荚趦?nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務(wù)9、文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對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10、在一個(gè)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘的操作系統(tǒng)中，時(shí)鐘中斷的頻率為100Hz。進(jìn)程P需要在每隔50ms執(zhí)行一次特定操作。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可以采用以下哪種方法？（）A.設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，在定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)觸發(fā)操作B.在時(shí)鐘中斷處理程序中判斷時(shí)間間隔，執(zhí)行操作C.利用系統(tǒng)調(diào)用，在需要執(zhí)行操作的時(shí)刻主動(dòng)請求執(zhí)行D.以上方法均可11、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀是常見的操作。假設(shè)一個(gè)應(yīng)用程序需要頻繁創(chuàng)建和銷毀大量的短生命周期進(jìn)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(jìn)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(jìn)程總是有害的B.頻繁創(chuàng)建和銷毀進(jìn)程在某些情況下無害C.可以通過進(jìn)程池或線程池完全解決性能問題D.進(jìn)程池和線程池有適用場景和限制12、在操作系統(tǒng)中，文件的共享和保護(hù)是非常重要的問題。文件共享可以提高系統(tǒng)資源的利用率，但也可能帶來安全風(fēng)險(xiǎn)。為了實(shí)現(xiàn)文件共享，可以采用基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方式或者利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)共享。對于文件保護(hù)，常見的方法有訪問控制列表（ACL）、口令保護(hù)和加密保護(hù)等?，F(xiàn)在有一個(gè)文件系統(tǒng)，多個(gè)用戶需要同時(shí)訪問一個(gè)共享文件，為了保證文件的安全性和一致性，采用的合適方法是（）A.為每個(gè)用戶設(shè)置不同的訪問權(quán)限B.對文件進(jìn)行加密保護(hù)C.要求用戶輸入口令才能訪問文件D.限制同時(shí)訪問的用戶數(shù)量13、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14、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運(yùn)行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運(yùn)行在用戶模式下15、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）是用于存放文件相關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的訪問控制信息等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)的FCB大小為64字節(jié)，磁盤塊大小為1KB，其中4字節(jié)用于磁盤塊指針。若采用直接索引方式，每個(gè)磁盤塊可存放16個(gè)FCB，則一個(gè)文件最多可以有多少個(gè)磁盤塊（）A.16B.256C.4096D.6553616、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)程請求資源無法滿足導(dǎo)致死鎖17、在一個(gè)具有三級(jí)頁表的分頁存儲(chǔ)系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，邏輯地址空間為64GB。若各級(jí)頁表的長度均為4B，則頁表占用的內(nèi)存空間是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB18、假設(shè)一個(gè)操作系統(tǒng)的頁表項(xiàng)大小為4字節(jié)，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁表需要占用多少內(nèi)存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB19、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法可以根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)來決定其執(zhí)行順序。優(yōu)先級(jí)可以是靜態(tài)的，在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)確定；也可以是動(dòng)態(tài)的，根據(jù)進(jìn)程的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整。假設(shè)系統(tǒng)中有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)分別為3、5和7，當(dāng)前時(shí)刻P1正在運(yùn)行，P2和P3在就緒隊(duì)列中等待。突然，P1發(fā)生I/O等待，P2和P3的優(yōu)先級(jí)不變。那么，接下來應(yīng)該被調(diào)度執(zhí)行的進(jìn)程是（）A.P2B.P3C.繼續(xù)等待P1完成I/O操作D.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)20、文件系統(tǒng)的文件共享是指多個(gè)用戶可以同時(shí)訪問同一個(gè)文件。以下關(guān)于文件共享的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系統(tǒng)的效率B.文件共享可以通過硬鏈接和軟鏈接兩種方式實(shí)現(xiàn)C.文件共享需要解決文件的同步和一致性問題D.文件共享只對文本文件有效，對二進(jìn)制文件沒有作用二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的分布式事務(wù)處理。2、（本題5分）什么是批處理操作系統(tǒng)？它有何特點(diǎn)？3、（本題5分）解釋進(jìn)程創(chuàng)建的步驟和所需資源。三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的文件創(chuàng)建和刪除操作的并發(fā)性能。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對文件系統(tǒng)的加密文件的共享密鑰管理機(jī)制。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)的日志系統(tǒng)在系統(tǒng)故障診斷和恢復(fù)中的作用。4、（本題5分）探