長沙醫(yī)學(xué)院《操作系統(tǒng)原理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)原理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號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、某文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，假設(shè)用戶要訪問文件/user/data/file.txt，且當(dāng)前工作目錄為/home，則該文件的相對路徑和絕對路徑分別是什么？（）A.../user/data/file.txt和/user/data/file.txtB.user/data/file.txt和/user/data/file.txtC.../../user/data/file.txt和/user/data/file.txtD.../../../user/data/file.txt和/user/data/file.txt2、在一個(gè)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(nèi)存空間是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB3、某磁盤共有200個(gè)柱面，每個(gè)柱面有20個(gè)磁道，每個(gè)磁道有10個(gè)扇區(qū)。假定磁盤旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為20ms，磁頭在每個(gè)磁道上的平均移動時(shí)間為10ms。若要讀取一個(gè)位于第150柱面、第5磁道、第8扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時(shí)間？（請說明計(jì)算過程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms4、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進(jìn)程可以使用比實(shí)際物理內(nèi)存更大的地址空間。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁式存儲管理，頁面大小為4KB，進(jìn)程的虛擬地址空間為8GB?，F(xiàn)在進(jìn)程需要訪問一個(gè)虛擬地址，系統(tǒng)通過頁表進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。分析在這種情況下，頁表的結(jié)構(gòu)和大小，以及如何通過頁表項(xiàng)中的標(biāo)志位（如有效位、修改位等）來管理頁面的狀態(tài)，并討論虛擬內(nèi)存技術(shù)對系統(tǒng)性能和內(nèi)存使用效率的影響。A.虛擬內(nèi)存技術(shù)提高了性能和效率B.虛擬內(nèi)存技術(shù)降低了性能和效率C.虛擬內(nèi)存技術(shù)在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統(tǒng)的負(fù)載和應(yīng)用程序的特點(diǎn)5、在一個(gè)采用位示圖進(jìn)行磁盤空間管理的操作系統(tǒng)中，磁盤共有1000個(gè)物理塊，位示圖中每個(gè)字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個(gè)磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.336、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7、在一個(gè)具有虛擬存儲功能的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的部分頁面被換出到外存。當(dāng)該進(jìn)程再次訪問這些被換出的頁面時(shí)，會產(chǎn)生缺頁中斷。以下關(guān)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(diào)入內(nèi)存，然后恢復(fù)進(jìn)程的執(zhí)行B.缺頁中斷處理過程中，進(jìn)程會被一直阻塞，直到頁面調(diào)入完成C.操作系統(tǒng)會先選擇一個(gè)合適的頁面進(jìn)行置換，然后將所需頁面調(diào)入內(nèi)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(jìn)行8、在操作系統(tǒng)的文件保護(hù)機(jī)制中，訪問控制列表（ACL）和權(quán)限位是兩種常見的方法。假設(shè)一個(gè)文件的所有者具有讀、寫和執(zhí)行權(quán)限，所屬組具有讀和執(zhí)行權(quán)限，其他用戶只有讀權(quán)限。以下關(guān)于文件保護(hù)機(jī)制的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)一個(gè)用戶試圖訪問該文件時(shí)，操作系統(tǒng)只根據(jù)用戶所屬的組來確定其權(quán)限B.如果一個(gè)不屬于文件所有者和所屬組的用戶想要修改該文件，將會被拒絕C.權(quán)限位的設(shè)置比訪問控制列表更靈活，可以為每個(gè)用戶單獨(dú)設(shè)置不同的權(quán)限D(zhuǎn).訪問控制列表可以更精細(xì)地控制文件的訪問權(quán)限，但實(shí)現(xiàn)和管理相對復(fù)雜9、在文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式有連續(xù)存儲、鏈?zhǔn)酱鎯退饕鎯Φ取＜僭O(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)主要處理大文件的存儲和訪問。以下關(guān)于存儲方式選擇的描述，正確的是：（）A.連續(xù)存儲適合大文件，因?yàn)榭梢钥焖俣ㄎ晃募?shù)據(jù)，讀寫效率高B.鏈?zhǔn)酱鎯梢猿浞掷么疟P空間，適合存儲大文件C.索引存儲會增加文件的存儲空間開銷，不適合大文件存儲D.對于大文件，應(yīng)該隨機(jī)選擇一種存儲方式，性能差異不大10、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于樹形目錄結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)文件的共享，但會增加文件查找的時(shí)間復(fù)雜度B.在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個(gè)目錄時(shí)，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹形目錄結(jié)構(gòu)不允許文件或目錄重名，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個(gè)文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪問性11、在虛擬存儲系統(tǒng)中，頁面置換算法的性能對系統(tǒng)的整體性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法。以下關(guān)于FIFO算法的特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.FIFO算法可能會把經(jīng)常使用的頁面置換出去，導(dǎo)致缺頁率增加B.FIFO算法總是選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最長的頁面進(jìn)行置換C.FIFO算法實(shí)現(xiàn)簡單，但性能不如其他復(fù)雜的頁面置換算法D.FIFO算法不會產(chǎn)生Belady異?，F(xiàn)象12、在操作系統(tǒng)中，線程是比進(jìn)程更小的執(zhí)行單位。以下關(guān)于線程的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.線程是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行路徑，共享進(jìn)程的地址空間和資源B.線程的創(chuàng)建和銷毀比進(jìn)程更快，因?yàn)榫€程不需要分配獨(dú)立的內(nèi)存空間C.多線程可以提高程序的并發(fā)性，但也會增加程序的復(fù)雜性和調(diào)試難度D.線程之間的通信可以通過共享內(nèi)存和消息傳遞兩種方式進(jìn)行，其中共享內(nèi)存方式效率更高，但也更容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)競爭問題13、在一個(gè)具有多級目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，用戶A在其主目錄下創(chuàng)建了一個(gè)子目錄subdir，并在subdir目錄下創(chuàng)建了文件file.txt。用戶B沒有權(quán)限訪問用戶A的主目錄，但具有對subdir目錄的讀權(quán)限。請問用戶B能否讀取file.txt文件的內(nèi)容？（）A.能B.不能C.取決于文件的具體權(quán)限設(shè)置D.無法確定14、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)會自動接管節(jié)點(diǎn)A的任務(wù)，并重新分配計(jì)算和存儲資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會將整個(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的故障會導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)15、在一個(gè)單核CPU的操作系統(tǒng)中，同時(shí)有多個(gè)進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。假設(shè)系統(tǒng)采用先來先服務(wù)（FCFS）的調(diào)度算法，進(jìn)程P1、P2、P3、P4、P5的到達(dá)時(shí)間和服務(wù)時(shí)間如下表所示：（）進(jìn)程到達(dá)時(shí)間服務(wù)時(shí)間P1010P228P346P464P582那么，平均等待時(shí)間和平均周轉(zhuǎn)時(shí)間分別是多少？A.平均等待時(shí)間為8，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為14B.平均等待時(shí)間為6，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為12C.平均等待時(shí)間為4，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為10D.平均等待時(shí)間為2，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為816、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進(jìn)程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)存碎片問題。假設(shè)系統(tǒng)采用了首次適應(yīng)、最佳適應(yīng)和最壞適應(yīng)等內(nèi)存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內(nèi)存碎片的數(shù)量、內(nèi)存利用率和分配速度等方面的特點(diǎn)，并討論如何通過算法的選擇和優(yōu)化來減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存管理的效率。A.首次適應(yīng)算法最優(yōu)B.最佳適應(yīng)算法最優(yōu)C.最壞適應(yīng)算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣17、操作系統(tǒng)中的設(shè)備管理負(fù)責(zé)對系統(tǒng)中的各類I/O設(shè)備進(jìn)行有效的管理和控制。假設(shè)有一個(gè)磁盤系統(tǒng)，其旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘7200轉(zhuǎn)，平均尋道時(shí)間為10ms，每個(gè)磁道包含500個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)?，F(xiàn)在要讀取一個(gè)100KB的文件，且文件數(shù)據(jù)連續(xù)存儲在磁盤上。那么，讀取該文件所需的平均時(shí)間大約為（）A.15msB.20msC.25msD.30ms18、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)會被自動分配到負(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)中不存在資源競爭和死鎖問題，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)相互獨(dú)立D.任務(wù)在節(jié)點(diǎn)之間的遷移不會影響其執(zhí)行進(jìn)度和結(jié)果19、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)，采用多級目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲采用連續(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)會在磁盤上找到連續(xù)的空閑空間來存儲新文件的數(shù)據(jù)B.新文件的目錄項(xiàng)會立即被添加到父目錄中，無論文件數(shù)據(jù)是否完全存儲C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴(kuò)展可能會導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)移動D.文件的刪除會立即釋放其占用的所有磁盤空間，包括可能存在的碎片20、操作系統(tǒng)的安全機(jī)制可以保護(hù)系統(tǒng)的資源和數(shù)據(jù)不被非法訪問和破壞。以下關(guān)于操作系統(tǒng)安全機(jī)制的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.操作系統(tǒng)可以采用用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制來控制用戶對系統(tǒng)資源的訪問B.操作系統(tǒng)可以采用加密技術(shù)來保護(hù)文件和數(shù)據(jù)的安全C.操作系統(tǒng)可以采用訪問控制列表（ACL）來實(shí)現(xiàn)對文件和目錄的訪問控制D.操作系統(tǒng)的安全機(jī)制只需要在軟件層面實(shí)現(xiàn)，不需要考慮硬件設(shè)備的安全性21、在一個(gè)具有內(nèi)存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁相結(jié)合的存儲管理方式。進(jìn)程的邏輯地址由段號、段內(nèi)頁號和頁內(nèi)偏移量組成。假設(shè)段表項(xiàng)中包含段的起始地址、段長和頁表起始地址，頁表項(xiàng)中包含頁框號。當(dāng)進(jìn)程訪問邏輯地址為（2，1，500）時(shí)（假設(shè)段號、段內(nèi)頁號和頁內(nèi)偏移量均從0開始計(jì)數(shù)），系統(tǒng)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。已知段表中第2段的起始地址為10000，段長為5000，頁表起始地址為2000，頁表中第1頁對應(yīng)的頁框號為3。那么，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.1850022、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備獨(dú)立性是指用戶程序在使用設(shè)備時(shí)不依賴于具體的物理設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，系統(tǒng)引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備的概念，并通過設(shè)備驅(qū)動程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有三種類型的設(shè)備：打印機(jī)、磁盤和掃描儀。用戶程序通過邏輯設(shè)備名請求使用設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備分配表進(jìn)行設(shè)備分配?，F(xiàn)在有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)請求使用打印機(jī)和磁盤，為了有效地進(jìn)行設(shè)備分配，系統(tǒng)采用的策略應(yīng)該是（）A.先來先服務(wù)B.優(yōu)先級分配C.短作業(yè)優(yōu)先D.隨機(jī)分配23、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24、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.6553625、在文件系統(tǒng)中，文件的目錄結(jié)構(gòu)對于文件的組織和查找非常重要。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，根目錄下有多個(gè)子目錄和文件。當(dāng)用戶要查找一個(gè)特定文件時(shí)，以下關(guān)于查找過程的描述，正確的是：（）A.從根目錄開始，按照目錄層次逐層向下查找，直到找到目標(biāo)文件B.系統(tǒng)會同時(shí)在多個(gè)目錄中進(jìn)行并行查找，以加快查找速度C.先在當(dāng)前目錄查找，如果找不到再回溯到上一級目錄繼續(xù)查找D.可以直接根據(jù)文件的名稱快速定位到文件所在的目錄，無需逐層查找二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡述硬實(shí)時(shí)任務(wù)和軟實(shí)時(shí)任務(wù)的區(qū)別。2、（本題5分）