北京服裝學(xué)院《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京服裝學(xué)院

《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》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)支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)生缺頁中斷時(shí)，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁面置換算法為先進(jìn)先出（FIFO）算法，當(dāng)前內(nèi)存中有三個(gè)頁面，分別是頁面A、B、C，最近訪問的順序?yàn)锽、C、A。現(xiàn)在需要調(diào)入頁面D，而內(nèi)存已滿，那么會(huì)置換出哪個(gè)頁面？（）A.頁面A，因?yàn)樗亲钤邕M(jìn)入內(nèi)存的頁面B.頁面B，因?yàn)樗亲罱L問的頁面C.頁面C，因?yàn)樗谥虚g位置D.隨機(jī)選擇一個(gè)頁面進(jìn)行置換2、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)。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)能夠及時(shí)得到處理。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級(jí)依次降低。當(dāng)T1和T2同時(shí)就緒時(shí)，以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先調(diào)度T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會(huì)按照一定的時(shí)間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會(huì)立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級(jí)最低，它將永遠(yuǎn)不會(huì)得到執(zhí)行機(jī)會(huì)3、在操作系統(tǒng)中，死鎖是一種嚴(yán)重的問題。以下關(guān)于死鎖的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.死鎖是指多個(gè)進(jìn)程因?yàn)楦偁庂Y源而陷入無限等待的狀態(tài)B.產(chǎn)生死鎖的必要條件包括互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件和環(huán)路等待條件C.可以通過銀行家算法來避免死鎖的發(fā)生D.一旦發(fā)生死鎖，系統(tǒng)就無法正常運(yùn)行，必須重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)才能解決4、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4KB，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)021528311則邏輯地址0x12345678對應(yīng)的物理地址是多少？（請給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x223456785、在一個(gè)采用請求調(diào)頁存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程在運(yùn)行過程中要訪問的頁面序列為：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系統(tǒng)分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，且初始時(shí)進(jìn)程的頁面都不在內(nèi)存中。當(dāng)進(jìn)程訪問頁面3時(shí)發(fā)生缺頁中斷，采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，此時(shí)被淘汰的頁面是哪個(gè)？（）A.1B.2C.4D.56、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是進(jìn)程之間交換信息的重要手段。常見的進(jìn)程通信方式有共享存儲(chǔ)、消息傳遞和管道通信等。共享存儲(chǔ)方式通過在內(nèi)存中開辟共享存儲(chǔ)區(qū)來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信；消息傳遞方式則通過發(fā)送和接收消息來完成；管道通信是一種半雙工的通信方式?，F(xiàn)在有兩個(gè)進(jìn)程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，為了提高通信效率，最適合采用的通信方式是（）A.共享存儲(chǔ)B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式均可7、在一個(gè)具有死鎖檢測和恢復(fù)機(jī)制的操作系統(tǒng)中，有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3、P4，它們分別占用了資源R1、R2、R3的數(shù)量為（2，1，0）、（1，2，1）、（0，1，1）、（1，0，1），系統(tǒng)中可用的資源數(shù)量為（1，1，2）。那么，系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？（）A.是，存在死鎖B.否，系統(tǒng)安全C.不確定，需要進(jìn)一步分析進(jìn)程的等待情況D.以上都不對8、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以擴(kuò)大程序的可用內(nèi)存空間。以下關(guān)于虛擬存儲(chǔ)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)將硬盤空間作為內(nèi)存的擴(kuò)展，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，將部分頁面換出到硬盤上B.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以提高程序的并發(fā)度，因?yàn)槎鄠€(gè)程序可以共享硬盤空間作為虛擬內(nèi)存C.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）D.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)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9、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一個(gè)需要避免的問題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數(shù)量分別為5、4、3，每個(gè)進(jìn)程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進(jìn)程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果當(dāng)前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源A已分配資源B已分配資源CP1100P2010P3110P4101那么，系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？A.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)安全序列，如C.系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)，不存在安全序列D.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)安全序列，如10、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(huì)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11、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件的訪問控制列表（ACL）可以提供更精細(xì)的訪問權(quán)限控制。假設(shè)一個(gè)文件有多個(gè)用戶和組的訪問權(quán)限設(shè)置，分析ACL的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式，包括權(quán)限的定義、繼承和沖突解決等，并討論與傳統(tǒng)的用戶/組權(quán)限模式相比，ACL在靈活性和管理復(fù)雜性方面的特點(diǎn)。A.ACL更靈活但更復(fù)雜B.ACL不如傳統(tǒng)模式靈活但更簡單C.ACL和傳統(tǒng)模式在靈活性和復(fù)雜性上相當(dāng)D.取決于文件系統(tǒng)的類型和應(yīng)用需求12、在操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行交互的接口。假設(shè)有一個(gè)用戶程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，通過系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行過程的描述，正確的是：（）A.用戶程序直接訪問文件系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，完成文件讀取操作B.用戶程序通過陷入內(nèi)核模式，執(zhí)行內(nèi)核提供的文件讀取函數(shù)C.系統(tǒng)調(diào)用會(huì)導(dǎo)致用戶程序被阻塞，直到文件讀取完成后才能繼續(xù)執(zhí)行D.系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行速度非常快，對用戶程序的性能幾乎沒有影響13、在操作系統(tǒng)中，死鎖的檢測和恢復(fù)是處理死鎖問題的重要手段。死鎖檢測可以通過資源分配圖或者矩陣的方法進(jìn)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)資源類型R1、R2、R3和R4，三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3。P1申請了R1和R2，P2申請了R2和R3，P3申請了R3和R4。現(xiàn)在通過資源分配圖進(jìn)行死鎖檢測，那么該系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)（）A.是B.否C.無法確定D.以上都不對14、某磁盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，平均尋道時(shí)間為8ms，每個(gè)磁道包含1000個(gè)扇區(qū)，傳輸速率為50MB/s。若要讀取一個(gè)50MB的文件，其平均訪問時(shí)間約為多少？（請給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms15、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)提供的重要功能之一。以下關(guān)于文件系統(tǒng)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)中的文件和目錄，提供文件的存儲(chǔ)、檢索和訪問控制等功能B.常見的文件系統(tǒng)有FAT、NTFS、EXT等C.文件系統(tǒng)可以采用不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如順序存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和索引存儲(chǔ)等D.文件系統(tǒng)中的文件一旦創(chuàng)建，其大小就不能再改變16、操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信機(jī)制可以實(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17、在一個(gè)具有多級(jí)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18、操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理功能對于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。以下關(guān)于內(nèi)存分配方式的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.連續(xù)分配方式將內(nèi)存空間劃分為連續(xù)的區(qū)域，分配給進(jìn)程B.分頁分配方式將內(nèi)存空間劃分為固定大小的頁，進(jìn)程的地址空間也被劃分為頁C.分段分配方式將進(jìn)程的地址空間劃分為不同的段，每個(gè)段有不同的用途D.動(dòng)態(tài)分配方式可以根據(jù)進(jìn)程的需求動(dòng)態(tài)地調(diào)整內(nèi)存分配，不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存碎片問題19、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)周期性任務(wù)T1、T2、T3，它們的周期分別為50ms、100ms、200ms，執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms、40ms。采用最早截止時(shí)間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法。在0時(shí)刻，三個(gè)任務(wù)同時(shí)到達(dá)。那么，在第一個(gè)200ms內(nèi)，T1任務(wù)被調(diào)度執(zhí)行的次數(shù)是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次20、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，設(shè)備管理是一項(xiàng)重要的功能。假設(shè)有一個(gè)磁盤設(shè)備，其傳輸速率為100MB/s，平均尋道時(shí)間為10毫秒，旋轉(zhuǎn)延遲為5毫秒。現(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程需要連續(xù)讀取100個(gè)大小均為4KB的數(shù)據(jù)塊。分析在不同的磁盤調(diào)度算法（如先來先服務(wù)、最短尋道時(shí)間優(yōu)先、電梯算法等）下，進(jìn)程完成數(shù)據(jù)讀取所需的時(shí)間，并比較這些算法在磁盤I/O性能方面的優(yōu)劣。A.先來先服務(wù)算法最優(yōu)B.最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法最優(yōu)C.電梯算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣21、操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理負(fù)責(zé)對用戶提交的作業(yè)進(jìn)行組織、調(diào)度和控制。作業(yè)通常由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制說明書組成。作業(yè)調(diào)度算法的性能直接影響系統(tǒng)的效率和用戶的滿意度。假設(shè)有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間分別為8:00、8:30和9:00，運(yùn)行時(shí)間分別為2小時(shí)、1小時(shí)和0.5小時(shí)。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，且系統(tǒng)在10:00開始調(diào)度作業(yè)，那么平均等待時(shí)間為（）A.0.5小時(shí)B.1小時(shí)C.1.5小時(shí)D.2小時(shí)22、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23、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count進(jìn)行加1操作，T2負(fù)責(zé)對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24、文件系統(tǒng)的文件保護(hù)可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護(hù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件保護(hù)可以通過訪問控制列表（ACL）來實(shí)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(huì)增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護(hù)只需要在文件系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分25、在虛擬存儲(chǔ)管理中，頁面置換算法的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的性能。除了常見的LRU、FIFO等算法，還有最不經(jīng)常使用（LFU）算法。LFU算法根據(jù)頁面被訪問的頻率來選擇淘汰頁面。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了4個(gè)物理頁面，頁面訪問序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進(jìn)行頁面置換。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）進(jìn)程的創(chuàng)建過程包括哪些步驟？2、（本題5分）解釋內(nèi)存分頁中的頁內(nèi)碎片和頁表大小。3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理分布式事務(wù)？4、（本題5分）文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對性能有何影響？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)中的文件系統(tǒng)的掛載選項(xiàng)和影響。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理多核環(huán)境下的進(jìn)程間通信的低延遲優(yōu)化策略。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)日志的存儲(chǔ)管理。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理多核共享緩存時(shí)的一致性問題和解決方