上海師范大學(xué)《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)上海師范大學(xué)《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、在操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理中，頁(yè)面置換算法的選擇會(huì)影響系統(tǒng)的性能。假設(shè)系統(tǒng)采用最近最少使用（LRU）頁(yè)面置換算法。當(dāng)內(nèi)存已滿且需要置換頁(yè)面時(shí)，以下關(guān)于頁(yè)面選擇的描述，正確的是：（）A.會(huì)選擇最長(zhǎng)時(shí)間未被訪問的頁(yè)面進(jìn)行置換B.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面進(jìn)行置換C.選擇剛剛被訪問過的頁(yè)面進(jìn)行置換D.選擇最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面進(jìn)行置換2、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一臺(tái)打印機(jī)被多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)使用。為了保證打印結(jié)果的正確，系統(tǒng)應(yīng)采用何種技術(shù)？（）A.進(jìn)程互斥B.進(jìn)程同步C.進(jìn)程通信D.死鎖避免3、設(shè)備管理中的緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備的I/O性能。以下關(guān)于緩沖技術(shù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.緩沖技術(shù)可以減少設(shè)備和CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐量B.緩沖技術(shù)可以分為單緩沖、雙緩沖和循環(huán)緩沖等不同類型C.緩沖技術(shù)可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件實(shí)現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒有作用4、在一個(gè)多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在多個(gè)處理器上并行執(zhí)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)處理器P1、P2、P3和P4，一個(gè)進(jìn)程被分解為多個(gè)線程。以下關(guān)于線程分配和執(zhí)行的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)將線程平均分配到四個(gè)處理器上執(zhí)行，以充分利用資源B.線程可以根據(jù)其優(yōu)先級(jí)和處理器的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)分配到不同的處理器上C.同一個(gè)進(jìn)程的線程一定會(huì)在同一個(gè)處理器上執(zhí)行，以減少通信開銷D.處理器之間無法共享線程的上下文信息，每個(gè)處理器獨(dú)立執(zhí)行線程5、進(jìn)程同步是操作系統(tǒng)中保證進(jìn)程協(xié)調(diào)運(yùn)行的重要機(jī)制。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)緩沖區(qū)。P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，需要使用信號(hào)量進(jìn)行同步。以下關(guān)于信號(hào)量操作的描述，正確的是：（）A.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作B.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作C.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行P操作，完成后都執(zhí)行V操作D.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行V操作，完成后都執(zhí)行P操作6、在操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)被廣泛應(yīng)用。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁(yè)存儲(chǔ)管理，頁(yè)面大小為4KB。進(jìn)程的虛擬地址空間為8GB。當(dāng)進(jìn)程訪問一個(gè)虛擬地址時(shí)，操作系統(tǒng)需要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存和地址轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進(jìn)程可以使用比物理內(nèi)存更大的地址空間，但可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存碎片的產(chǎn)生B.地址轉(zhuǎn)換過程中，操作系統(tǒng)通過頁(yè)表將虛擬地址直接映射為物理地址，無需其他操作C.虛擬內(nèi)存技術(shù)總是能夠提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率，無論進(jìn)程的實(shí)際內(nèi)存需求如何D.當(dāng)進(jìn)程訪問的虛擬地址對(duì)應(yīng)的頁(yè)面不在物理內(nèi)存中時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)立即將整個(gè)進(jìn)程換出到外存7、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)進(jìn)程A正在執(zhí)行計(jì)算任務(wù)，進(jìn)程B正在進(jìn)行I/O操作，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)度的說法中，正確的是：（）A.一定會(huì)將進(jìn)程C調(diào)度執(zhí)行，因?yàn)樗幱诰途w狀態(tài)B.可能會(huì)繼續(xù)讓進(jìn)程A執(zhí)行，因?yàn)樗谶M(jìn)行計(jì)算且未完成C.一定會(huì)優(yōu)先調(diào)度進(jìn)程B，因?yàn)镮/O操作通常具有較高的優(yōu)先級(jí)D.可能會(huì)選擇一個(gè)新的進(jìn)程進(jìn)入執(zhí)行，而不是在這三個(gè)進(jìn)程中進(jìn)行調(diào)度8、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)?，F(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)9、操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信可以實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)于進(jìn)程通信的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.進(jìn)程通信可以分為共享內(nèi)存、消息傳遞和管道等方式B.共享內(nèi)存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進(jìn)程之間的通信10、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個(gè)表項(xiàng)占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB11、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)12、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段式存儲(chǔ)管理和頁(yè)式存儲(chǔ)管理都有各自的特點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段的長(zhǎng)度不同。以下關(guān)于段式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.段的長(zhǎng)度可以根據(jù)程序的邏輯需要?jiǎng)討B(tài)改變，更便于程序的擴(kuò)展和修改B.由于段的長(zhǎng)度固定，內(nèi)存分配和管理更加簡(jiǎn)單高效C.段式存儲(chǔ)管理不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，提高了內(nèi)存利用率D.段式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁(yè)式存儲(chǔ)管理更快13、在一個(gè)采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，文件的索引表存放在磁盤上。假設(shè)一個(gè)文件有100個(gè)磁盤塊，每個(gè)磁盤塊大小為4KB，索引表項(xiàng)占用4個(gè)字節(jié)。如果采用一級(jí)索引，那么索引表最多可以表示多大的文件？如果采用二級(jí)索引，又能表示多大的文件？（）A.一級(jí)索引最多表示16MB的文件，二級(jí)索引最多表示256MB的文件B.一級(jí)索引最多表示4MB的文件，二級(jí)索引最多表示16GB的文件C.一級(jí)索引最多表示64KB的文件，二級(jí)索引最多表示256KB的文件D.一級(jí)索引最多表示1MB的文件，二級(jí)索引最多表示4GB的文件14、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15、在一個(gè)具有文件共享功能的操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)訪問同一個(gè)文件。為了保證文件數(shù)據(jù)的一致性，系統(tǒng)采用了文件鎖機(jī)制。有進(jìn)程P1正在對(duì)文件進(jìn)行讀操作，并獲取了共享讀鎖，此時(shí)進(jìn)程P2想要對(duì)文件進(jìn)行寫操作。那么，進(jìn)程P2會(huì)處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)，等待獲取寫鎖B.阻塞狀態(tài)，直到P1釋放讀鎖C.運(yùn)行狀態(tài)，可以直接進(jìn)行寫操作D.錯(cuò)誤狀態(tài)，不允許同時(shí)進(jìn)行讀寫操作16、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級(jí)。假設(shè)系統(tǒng)中有三個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級(jí)依次降低。當(dāng)多個(gè)任務(wù)同時(shí)就緒時(shí)，以下關(guān)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.總是調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)T1執(zhí)行，直到它完成或阻塞B.如果任務(wù)T1正在執(zhí)行，而更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)T2就緒，操作系統(tǒng)會(huì)立即搶占T1并調(diào)度T2執(zhí)行C.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)只考慮任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間和資源需求D.低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)T3永遠(yuǎn)不會(huì)得到執(zhí)行機(jī)會(huì)，除非高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)都處于阻塞狀態(tài)17、某操作系統(tǒng)采用分段存儲(chǔ)管理方式，用戶程序分為三個(gè)段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。其中代碼段的段地址為0x1000，段長(zhǎng)2KB；數(shù)據(jù)段的段地址為0x2000，段長(zhǎng)1KB；堆棧段的段地址為0x3000，段長(zhǎng)0.5KB。若系統(tǒng)地址空間為4GB，且段表存放在內(nèi)存中，每個(gè)段表項(xiàng)占用4B。則段表的最大長(zhǎng)度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.819218、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19、在一個(gè)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，有一個(gè)根目錄/，其下有子目錄A和B，A目錄下有文件file1和子目錄C，B目錄下有文件file2?，F(xiàn)在要從根目錄開始查找文件file1，以下哪種查找方式效率最高？（）A.順序查找B.二分查找C.哈希查找D.基于索引的查找20、在一個(gè)分時(shí)操作系統(tǒng)中，多個(gè)用戶通過終端同時(shí)與系統(tǒng)交互。假設(shè)系統(tǒng)的時(shí)間片大小為20毫秒，用戶進(jìn)程A在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)完成了一部分計(jì)算任務(wù)，還需要繼續(xù)執(zhí)行。以下關(guān)于分時(shí)操作系統(tǒng)和進(jìn)程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.在下一個(gè)時(shí)間片，操作系統(tǒng)一定會(huì)調(diào)度進(jìn)程A繼續(xù)執(zhí)行B.由于時(shí)間片較短，用戶會(huì)感覺到系統(tǒng)的響應(yīng)非常迅速，好像每個(gè)用戶都在獨(dú)占系統(tǒng)C.如果在進(jìn)程A等待調(diào)度的過程中有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，進(jìn)程A可能會(huì)被延遲調(diào)度D.時(shí)間片的大小對(duì)系統(tǒng)的吞吐量沒有影響，只影響用戶的響應(yīng)時(shí)間二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的進(jìn)程互斥的軟件實(shí)現(xiàn)方法。2、（本題5分）什么是先來先服務(wù)調(diào)度算法？其優(yōu)缺點(diǎn)是什么？3、（本題5分）文件系統(tǒng)的可靠性是如何保證的？4、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)和預(yù)防技術(shù)。5、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的國(guó)際化和本地化支持。三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS）的工作原理和性能優(yōu)化。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進(jìn)程間通信中的消息傳遞的消息隊(duì)列的分布式實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的大頁(yè)支持和應(yīng)用。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)加密的硬件加速。5、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件壓縮的實(shí)時(shí)壓縮算法。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，如何將其應(yīng)用于操作系統(tǒng)的優(yōu)化和管理成為研究熱點(diǎn)。論述人工智能在操作系統(tǒng)中的潛在應(yīng)