皖西學(xué)院《操作系統(tǒng)實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)實(shí)踐》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)采用索引節(jié)點(diǎn)（inode）來(lái)管理文件，每個(gè)inode包含12個(gè)直接地址指針、1個(gè)一級(jí)間接地址指針、1個(gè)二級(jí)間接地址指針和1個(gè)三級(jí)間接地址指針。每個(gè)盤塊大小為1KB，每個(gè)盤塊號(hào)占4B。若文件最大長(zhǎng)度為4TB，則三級(jí)間接地址指針指向的盤塊數(shù)是多少？（請(qǐng)?jiān)敿?xì)計(jì)算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^262、有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用連續(xù)分配方式存儲(chǔ)文件。已知文件A從磁盤地址1000開始，占用了5個(gè)連續(xù)的磁盤塊，每個(gè)磁盤塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個(gè)磁盤塊的內(nèi)容，需要訪問(wèn)磁盤的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.35843、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段頁(yè)式存儲(chǔ)管理結(jié)合了段式存儲(chǔ)和頁(yè)式存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)。它將程序先分段，然后再將每個(gè)段分頁(yè)。假設(shè)一個(gè)段頁(yè)式系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號(hào)占10位，頁(yè)號(hào)占10位，頁(yè)內(nèi)偏移量占12位。每個(gè)段最大為4MB，每頁(yè)大小為4KB。那么，該系統(tǒng)中一個(gè)進(jìn)程最多可以有多少個(gè)頁(yè)（）A.1024B.4096C.1048576D.41943044、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一個(gè)磁盤，其每個(gè)盤面有200個(gè)磁道，每個(gè)磁道有10個(gè)扇區(qū)，磁盤轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分鐘。若要讀取一個(gè)位于第50個(gè)磁道、第8個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時(shí)間？（假設(shè)尋道時(shí)間為10ms，給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms5、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來(lái)先服務(wù)（FCFS）、最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）和掃描算法（SCAN）是常見的方法。假設(shè)磁盤請(qǐng)求隊(duì)列中的請(qǐng)求順序?yàn)?5、58、39、18、90、160、150、38、184，磁頭當(dāng)前位于100磁道，向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)。以下關(guān)于不同磁盤調(diào)度算法的描述中，正確的是：（）A.FCFS算法按照請(qǐng)求到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度，平均尋道時(shí)間較長(zhǎng)B.SSTF算法總是選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，可能會(huì)導(dǎo)致某些請(qǐng)求長(zhǎng)時(shí)間等待C.SCAN算法在磁頭移動(dòng)到一端后，會(huì)立即反向移動(dòng)，避免了饑餓現(xiàn)象D.不同的磁盤調(diào)度算法在不同的磁盤負(fù)載情況下性能表現(xiàn)不同，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的算法6、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(wèn)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(wèn)過(guò)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7、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信中，共享內(nèi)存是一種高效的方式。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2通過(guò)共享內(nèi)存進(jìn)行通信，以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內(nèi)存區(qū)域的大小是固定的，不能動(dòng)態(tài)調(diào)整B.進(jìn)程P1和P2對(duì)共享內(nèi)存的訪問(wèn)是互斥的，避免了數(shù)據(jù)沖突C.共享內(nèi)存通信需要操作系統(tǒng)提供額外的同步機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)的一致性D.共享內(nèi)存通信只適用于同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程，不能用于不同計(jì)算機(jī)之間的進(jìn)程通信8、在存儲(chǔ)管理中，頁(yè)面置換時(shí)，如果所有頁(yè)都在使用，優(yōu)先置換未被修改的頁(yè)，這是基于（）的考慮。A.減少I/O次數(shù)B.提高內(nèi)存利用率C.縮短置換時(shí)間D.以上都是9、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段頁(yè)式存儲(chǔ)管理結(jié)合了段式和頁(yè)式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段又被分為多個(gè)頁(yè)。以下關(guān)于段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換過(guò)程的描述，正確的是：（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換B.先進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過(guò)程只需要進(jìn)行一次，無(wú)需區(qū)分段和頁(yè)10、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3，它們的到達(dá)時(shí)間、服務(wù)時(shí)間分別為（0，8）、（1，4）、（2，9）（單位：毫秒）。采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，不考慮進(jìn)程切換的時(shí)間開銷。那么，進(jìn)程P1的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒11、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12、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進(jìn)程提供了2GB的虛擬地址空間，頁(yè)面大小為4KB，采用兩級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)。若頁(yè)目錄表和頁(yè)表中的每個(gè)表項(xiàng)均占4B，則頁(yè)目錄表和頁(yè)表分別最多包含多少個(gè)表項(xiàng)？（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和102413、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)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(huì)被自動(dòng)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(jìng)爭(zhēng)和死鎖問(wèn)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(huì)影響其執(zhí)行進(jìn)度和結(jié)果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(wèn)硬件資源，但需要通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一個(gè)需要避免的問(wèn)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(lái)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16、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(lái)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(lái)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)17、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(zhǎng)為32位。那么，位示圖需要占用多少個(gè)磁盤塊來(lái)存儲(chǔ)？（）A.10B.11C.32D.3318、在內(nèi)存管理中，頁(yè)面置換算法用于決定當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)替換哪些頁(yè)面。假設(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁(yè)面置換算法，物理內(nèi)存頁(yè)面數(shù)量為3，頁(yè)面引用序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。以下關(guān)于頁(yè)面置換過(guò)程的描述中，正確的是：（）A.FIFO算法可能會(huì)導(dǎo)致Belady異常，即增加物理內(nèi)存頁(yè)面數(shù)量反而會(huì)增加缺頁(yè)次數(shù)B.在這個(gè)引用序列中，F(xiàn)IFO算法的缺頁(yè)次數(shù)一定比最近最少使用（LRU）算法少C.FIFO算法總是替換最早進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面，而不考慮頁(yè)面的使用頻率D.當(dāng)物理內(nèi)存已滿時(shí)，新頁(yè)面進(jìn)入一定會(huì)導(dǎo)致一個(gè)頁(yè)面被置換出去19、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關(guān)于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復(fù)技術(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術(shù)來(lái)記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時(shí)進(jìn)行恢復(fù)C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術(shù)來(lái)提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設(shè)備的質(zhì)量，與軟件設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)20、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(dòng)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(qǐng)說(shuō)明計(jì)算過(guò)程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms21、在文件系統(tǒng)中，文件目錄的組織方式對(duì)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(jí)目錄、兩級(jí)目錄和多級(jí)目錄。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不便于文件的分類管理；兩級(jí)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(jí)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(gè)文件系統(tǒng)采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，目錄深度為3，每個(gè)目錄下最多有10個(gè)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.100000022、在操作系統(tǒng)中，文件的共享和保護(hù)是非常重要的問(wèn)題。文件共享可以提高系統(tǒng)資源的利用率，但也可能帶來(lái)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(duì)于文件保護(hù)，常見的方法有訪問(wèn)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(wèn)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(wèn)權(quán)限B.對(duì)文件進(jìn)行加密保護(hù)C.要求用戶輸入口令才能訪問(wèn)文件D.限制同時(shí)訪問(wèn)的用戶數(shù)量23、在一個(gè)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)中，進(jìn)程之間通過(guò)共享內(nèi)存進(jìn)行通信。假設(shè)共享內(nèi)存區(qū)域的大小為10MB，有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2同時(shí)對(duì)該共享內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，需要采用何種同步機(jī)制？（）A.信號(hào)量B.管程C.消息隊(duì)列D.條件變量24、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信的方式多種多樣。共享內(nèi)存方式通過(guò)共享一塊內(nèi)存區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換，具有很高的通信效率；消息傳遞方式則通過(guò)發(fā)送和接收消息來(lái)完成通信，消息可以包含各種數(shù)據(jù)類型；管道通信方式則是一種半雙工的通信方式，常用于父子進(jìn)程之間的通信。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，并且要求通信的可靠性較高，那么最適合采用的通信方式是（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式都不適合25、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)二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)中的安全模型。2、（本題5分）文件系統(tǒng)的安全性如何保障？3、（本題5分）什么是系統(tǒng)可用性？4、（本題5分）簡(jiǎn)述嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)。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)如何處理進(jìn)程間通信中的消息大小限制和分段處理。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的內(nèi)存共享的安全性和同步問(wèn)題。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何支持不同類型的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)協(xié)議和其性能比較。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進(jìn)程調(diào)度的負(fù)載預(yù)測(cè)和資源預(yù)留。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的資源競(jìng)爭(zhēng)和饑餓問(wèn)題，以及解決方法。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)調(diào)用