云南師范大學(xué)《操作系統(tǒng)綜合實訓(xùn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁云南師范大學(xué)《操作系統(tǒng)綜合實訓(xùn)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、進程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機制。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們共享一個資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號量機制。初始時，信號量S的值為1。當P1訪問資源R時，執(zhí)行P(S)操作；當P1訪問結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號量和進程操作的描述中，正確的是：（）A.當P1執(zhí)行P(S)操作后，如果S的值變?yōu)?，則P1獲得資源R并進入臨界區(qū)B.如果P2在P1執(zhí)行V(S)操作之前執(zhí)行P(S)操作，P2一定會被阻塞C.信號量S的值永遠不會小于0，因為這意味著出現(xiàn)了錯誤的操作D.當P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個進程在等待資源R，操作系統(tǒng)會隨機選擇一個進程進入臨界區(qū)2、在一個采用請求分頁存儲管理的操作系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址空間為32GB。若該進程的頁表項中，有效位為1表示頁面在內(nèi)存中，為0表示頁面不在內(nèi)存中。假設(shè)頁表存放在內(nèi)存中，每頁可存放1024個頁表項。那么，該進程頁表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB3、設(shè)備管理中的設(shè)備分配策略可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于設(shè)備分配策略的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備分配可以采用先來先服務(wù)、優(yōu)先級高者優(yōu)先等策略B.設(shè)備分配策略需要考慮設(shè)備的特性和進程的需求C.設(shè)備分配策略可以采用獨占式分配和共享式分配兩種方式D.設(shè)備分配策略只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用4、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備管理負責對各類設(shè)備進行有效的控制和分配。假設(shè)系統(tǒng)中有一臺打印機，采用獨占式分配策略。當多個進程同時申請使用該打印機時，以下關(guān)于設(shè)備分配的說法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會按照申請的先后順序，依次將打印機分配給各個進程B.只有一個進程能夠獲得打印機的使用權(quán)，其他進程會被阻塞等待C.操作系統(tǒng)會根據(jù)進程的優(yōu)先級，決定將打印機分配給哪個進程D.所有申請打印機的進程會同時共享使用該打印機，以提高設(shè)備利用率5、在一個操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序負責與硬件設(shè)備進行通信。假設(shè)系統(tǒng)需要添加一個新的外部設(shè)備，分析設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)過程，包括硬件接口的了解、寄存器的操作、中斷處理等，并討論設(shè)備驅(qū)動程序在操作系統(tǒng)中的地位和作用，以及如何保證設(shè)備驅(qū)動程序的穩(wěn)定性和可靠性。A.設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)簡單，作用不大B.設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)復(fù)雜，作用關(guān)鍵C.設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)難度適中，作用一般D.取決于設(shè)備的類型和復(fù)雜度6、考慮一個具有多個進程的系統(tǒng)，進程之間存在資源競爭。假設(shè)有資源R1、R2和R3，進程P1已經(jīng)占用了資源R1，進程P2已經(jīng)占用了資源R2，進程P3申請資源R1和R2。此時系統(tǒng)處于什么狀態(tài)？（）A.安全狀態(tài)B.不安全狀態(tài)C.死鎖狀態(tài)D.無法確定7、進程同步是操作系統(tǒng)中保證進程協(xié)調(diào)運行的重要機制。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)。P1負責向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負責從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，需要使用信號量進行同步。以下關(guān)于信號量操作的描述，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8、在文件系統(tǒng)中，文件目錄的組織方式對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目錄、兩級目錄和多級目錄。單級目錄結(jié)構(gòu)簡單，但不便于文件的分類管理；兩級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)一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結(jié)構(gòu)，目錄深度為3，每個目錄下最多有10個子目錄或文件。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.10000009、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進行交互的接口。假設(shè)一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，它通過系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程，包括從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶態(tài)的機制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開銷和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開銷小，無需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開銷適中，無需特別優(yōu)化10、某計算機系統(tǒng)采用DMA方式進行數(shù)據(jù)傳輸，DMA控制器每次能夠傳輸一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。若要傳輸1000字節(jié)的數(shù)據(jù)，DMA初始化設(shè)置的時間為100μs，DMA傳輸一個字節(jié)的時間為1μs，中斷處理的時間為50μs，請問完成這次數(shù)據(jù)傳輸總共需要多長時間？（）A.1150μsB.1550μsC.2050μsD.2150μs11、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項關(guān)鍵任務(wù)，分頁存儲管理是一種常見的內(nèi)存管理方式。在分頁存儲管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個固定大小的頁面，同時將內(nèi)存空間也分為相同大小的頁框。當程序運行時，通過頁表將頁面映射到頁框?，F(xiàn)在考慮一個具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁面大小為4KB，那么頁表項的長度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位12、在一個具有多個線程的進程中，線程之間共享進程的資源，包括內(nèi)存、文件描述符等。但每個線程有自己獨立的?？臻g和線程控制塊。假設(shè)有線程T1、T2和T3，它們同時訪問一個全局變量X，X的初始值為0。T1執(zhí)行X=X+1，T2執(zhí)行X=X-2，T3執(zhí)行X=X*3，請問最終X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能13、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)可以方便地實現(xiàn)文件的共享，但會增加文件查找的時間復(fù)雜度B.在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個目錄時，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14、操作系統(tǒng)的死鎖檢測和恢復(fù)是解決死鎖問題的重要手段。以下關(guān)于死鎖檢測和恢復(fù)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.死鎖檢測可以通過資源分配圖或矩陣等方法來實現(xiàn)B.死鎖恢復(fù)可以通過剝奪資源、終止進程等方式來解決死鎖問題C.死鎖檢測和恢復(fù)可以在系統(tǒng)運行過程中自動進行，不需要人工干預(yù)D.死鎖檢測和恢復(fù)可能會導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，因為需要占用一定的系統(tǒng)資源15、在操作系統(tǒng)的進程通信中，消息傳遞是一種常見的方式。假設(shè)有兩個進程P1和P2通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發(fā)送了一條消息，P2從消息隊列接收消息。以下關(guān)于消息傳遞通信的描述中，正確的是：（）A.消息隊列是一種先進先出的結(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.當消息隊列已滿時，P1發(fā)送消息會被阻塞，直到隊列中有空間可用C.P2從消息隊列接收消息時，如果隊列為空，P2會一直等待，直到有消息到來D.消息傳遞通信只能在同一臺計算機上的進程之間使用，不能用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的進程通信16、假設(shè)一個操作系統(tǒng)的頁表項大小為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.32MB17、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個任務(wù)。假設(shè)一個計算任務(wù)可以被分解為多個子任務(wù)，并分配到不同的計算機上執(zhí)行。在任務(wù)執(zhí)行過程中，需要進行進程間的通信和同步。以下哪種方式最適合用于進程間的通信？（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.信號量D.管道18、某操作系統(tǒng)中，有三個并發(fā)進程P1、P2和P3，都需要使用同類資源R，每個進程需要的資源數(shù)分別為3、4和5。系統(tǒng)共有10個該類資源。若采用銀行家算法，當進程P1申請1個資源時，系統(tǒng)是否會為其分配資源？（請詳細分析）（）A.會B.不會C.不確定D.以上都不對19、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，哪個選項是錯誤的？（）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)可以通過硬件實現(xiàn)，也可以通過軟件實現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用20、文件系統(tǒng)的文件保護可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護可以通過訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權(quán)限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護只需要在文件系統(tǒng)層面實現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分21、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點A、B、C和D，它們分別承擔不同的計算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲任務(wù)?，F(xiàn)在節(jié)點A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進行故障恢復(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，哪一項是正確的？（）A.系統(tǒng)會立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運行B.其他節(jié)點會自動接管節(jié)點A的任務(wù)，并重新分配計算和存儲資源，保證任務(wù)繼續(xù)進行C.系統(tǒng)會將整個任務(wù)回滾到之前的一個檢查點，然后從該點重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點A的故障會導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)22、在操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是保證多線程程序正確執(zhí)行的關(guān)鍵。以下關(guān)于線程同步和互斥的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.線程同步是指多個線程之間協(xié)調(diào)執(zhí)行，避免出現(xiàn)競爭條件和數(shù)據(jù)不一致的問題B.線程互斥是指多個線程之間對共享資源的訪問進行互斥控制，保證同一時間只有一個線程訪問共享資源C.線程同步和互斥可以通過鎖、信號量和條件變量等機制來實現(xiàn)D.線程同步和互斥只對多線程程序有效，對單線程程序沒有作用23、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，采用分頁存儲管理，頁面大小為4KB。進程的虛擬地址空間為8GB。當進程訪問一個虛擬地址時，操作系統(tǒng)需要進行地址轉(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)使得進程可以使用比物理內(nèi)存更大的地址空間，但可能會導(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，無論進程的實際內(nèi)存需求如何D.當進程訪問的虛擬地址對應(yīng)的頁面不在物理內(nèi)存中時，操作系統(tǒng)會立即將整個進程換出到外存24、在一個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？（給出詳細的計算步驟）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB25、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，哪個選項是錯誤的？（）A.單級目錄結(jié)構(gòu)只有一個目錄，所有文件都放在這個目錄中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父目錄，增加了文件的靈活性二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)的性能優(yōu)化案例分析。2、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的安全性？包括哪些方面？3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何管理文件的存儲空間？4、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的審計和日志記錄。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)加密的加密強度評估。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的快速恢復(fù)和故障轉(zhuǎn)移。3、（本題5分）分析內(nèi)存管理中的分頁和分段存儲管理方式，闡述它們的特點和適用場景。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程調(diào)度的負載感知的資源分配。5、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的快速文件恢復(fù)和災(zāi)難恢復(fù)功能。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在多線程環(huán)境下，線程同步和互