安徽大學(xué)江淮學(xué)院《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)》2022-2023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15個小題，每小題1分，共15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、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中有多個任務(wù)需要分配到不同的節(jié)點上執(zhí)行，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)任務(wù)分配的描述中，正確的是：（）A.任務(wù)分配只考慮節(jié)點的計算能力，不考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲B.分布式操作系統(tǒng)會自動將任務(wù)平均分配到各個節(jié)點上，以保證負載均衡C.在任務(wù)分配過程中，需要考慮節(jié)點的資源狀態(tài)、任務(wù)的需求以及網(wǎng)絡(luò)通信開銷等因素D.一旦任務(wù)被分配到某個節(jié)點上，就不能再遷移到其他節(jié)點，即使該節(jié)點出現(xiàn)故障2、在虛擬存儲管理中，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)為進程分配了4個物理頁面，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3、在一個具有虛擬存儲管理的操作系統(tǒng)中，某進程的虛擬地址空間大小為4GB，其中用戶空間為3GB，內(nèi)核空間為1GB。系統(tǒng)采用請求分頁存儲管理方式，頁面置換算法為最近最少使用（LRU）算法。假設(shè)當(dāng)前系統(tǒng)物理內(nèi)存為2GB，進程開始運行時，已將部分頁面調(diào)入內(nèi)存。在運行過程中，進程又需要訪問一個新的頁面，而此時內(nèi)存中沒有空閑頁框。那么，操作系統(tǒng)會如何處理這種情況？（）A.立即終止該進程，因為內(nèi)存不足無法滿足其頁面請求B.選擇一個最近最少使用的頁面換出到外存，將新頁面調(diào)入內(nèi)存C.隨機選擇一個頁面換出到外存，將新頁面調(diào)入內(nèi)存D.拒絕該頁面請求，等待用戶釋放其他頁面后再進行調(diào)入4、在一個采用虛擬存儲技術(shù)的系統(tǒng)中，某進程的工作集為當(dāng)前時刻t之前的10毫秒內(nèi)訪問過的頁面集合。若頁面訪問序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請問在t=10毫秒時，進程的工作集中包含哪些頁面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,15、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中的一個任務(wù)需要在多個節(jié)點上并行執(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)會被自動分配到負載最輕的節(jié)點上執(zhí)行，以實現(xiàn)負載均衡B.每個節(jié)點獨立進行任務(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，因為節(jié)點相互獨立D.任務(wù)在節(jié)點之間的遷移不會影響其執(zhí)行進度和結(jié)果6、在一個操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是由各種事件引起的。假設(shè)進程當(dāng)前處于就緒狀態(tài)，以下哪種事件會導(dǎo)致進程進入阻塞狀態(tài)？（）A.分配到CPU時間片B.等待的I/O操作完成C.等待獲取一個資源，而該資源當(dāng)前不可用D.時間片用完7、在一個具有多個進程的系統(tǒng)中，進程之間通過消息傳遞進行通信。假設(shè)進程P1向進程P2發(fā)送了一條消息，消息在發(fā)送過程中可能會出現(xiàn)丟失、重復(fù)或亂序的情況。為了保證消息傳遞的可靠性，通常需要采取哪些措施？（）A.為消息添加序列號、確認(rèn)機制和超時重傳B.使用共享內(nèi)存進行通信C.增加緩沖區(qū)大小D.提高網(wǎng)絡(luò)帶寬8、在一個采用位示圖進行磁盤空間管理的操作系統(tǒng)中，磁盤共有1000個物理塊，位示圖中每個字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.339、在一個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)一個文件有100個磁盤塊，每個磁盤塊大小為4KB，索引表項占用4個字節(jié)。如果采用一級索引，那么索引表最多可以表示多大的文件？如果采用二級索引，又能表示多大的文件？（）A.一級索引最多表示16MB的文件，二級索引最多表示256MB的文件B.一級索引最多表示4MB的文件，二級索引最多表示16GB的文件C.一級索引最多表示64KB的文件，二級索引最多表示256KB的文件D.一級索引最多表示1MB的文件，二級索引最多表示4GB的文件10、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在多個處理器上并行執(zhí)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個處理器P1、P2、P3和P4，一個進程被分解為多個線程。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)會將線程平均分配到四個處理器上執(zhí)行，以充分利用資源B.線程可以根據(jù)其優(yōu)先級和處理器的負載情況動態(tài)分配到不同的處理器上C.同一個進程的線程一定會在同一個處理器上執(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，每個處理器獨立執(zhí)行線程11、在一個操作系統(tǒng)中，進程的創(chuàng)建和銷毀是常見的操作。假設(shè)一個應(yīng)用程序需要頻繁創(chuàng)建和銷毀大量的短生命周期進程，分析這種操作對系統(tǒng)性能的影響，包括內(nèi)存分配、資源消耗和上下文切換等，并討論如何通過進程池、線程池等技術(shù)來優(yōu)化這種情況，以及這些技術(shù)的適用場景和限制。A.頻繁創(chuàng)建和銷毀進程總是有害的B.頻繁創(chuàng)建和銷毀進程在某些情況下無害C.可以通過進程池或線程池完全解決性能問題D.進程池和線程池有適用場景和限制12、在一個具有內(nèi)存壓縮功能的操作系統(tǒng)中，當(dāng)內(nèi)存不足時，系統(tǒng)會對部分內(nèi)存頁面進行壓縮以節(jié)省空間。分析內(nèi)存壓縮的原理和實現(xiàn)方式，包括壓縮算法的選擇、壓縮和解壓縮的開銷等，并討論內(nèi)存壓縮在提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)性能方面的效果，以及在什么情況下內(nèi)存壓縮可能不適用。A.內(nèi)存壓縮總是提高性能和利用率B.內(nèi)存壓縮總是降低性能和利用率C.內(nèi)存壓縮在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統(tǒng)的內(nèi)存壓力和應(yīng)用程序的特點13、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)一個文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，根目錄下有多個子目錄和文件。當(dāng)用戶要查找一個特定文件時，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)會同時在多個目錄中進行并行查找，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14、在一個操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序負責(zé)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15、以下關(guān)于操作系統(tǒng)中進程概念的描述，進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，它具有動態(tài)性、并發(fā)性等特征。在操作系統(tǒng)中，進程通常由程序段、數(shù)據(jù)段和進程控制塊（PCB）組成。其中，PCB包含了進程的標(biāo)識符、狀態(tài)、優(yōu)先級、程序計數(shù)器等重要信息。那么，進程與程序的本質(zhì)區(qū)別在于（）A.進程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進程存儲在內(nèi)存，程序存儲在外存C.進程能被多個程序共享，程序不能被多個進程共享D.進程有多個執(zhí)行狀態(tài)，程序只有一個執(zhí)行狀態(tài)二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述文件系統(tǒng)的一致性檢查和恢復(fù)機制。2、（本題5分）解釋加密技術(shù)在操作系統(tǒng)安全中的應(yīng)用。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的信號量及其應(yīng)用。4、（本題5分）什么是系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量？如何保證？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)性能和可擴展性有重要影響。論述單核操作系統(tǒng)和多核操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，如宏內(nèi)核、微內(nèi)核等，分析它們的優(yōu)缺點和適用場景，探討內(nèi)核結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)資源管理、進程通信等方面的差異和發(fā)展趨勢。2、（本題5分）深入探討在分布式操作系統(tǒng)中，分布式文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性維護機制，分析數(shù)據(jù)復(fù)制、版本控制和沖突解決策略，以及如何提高分布式文件系統(tǒng)的可靠性和可用性。3、（本題5分）詳細探討操作系統(tǒng)中的內(nèi)核調(diào)試技術(shù)，包括打印調(diào)試信息、使用調(diào)試工具（如gdb）和內(nèi)核跟蹤，分析如何有效地診斷和解決內(nèi)核中的問題。4、（本題5分）詳細論述操作系統(tǒng)中的內(nèi)存虛擬化中的影子頁表技術(shù)，分析影子頁表的構(gòu)建、更新和查找過程，以及其對內(nèi)存訪問性能的影響。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的存儲管理不僅涉及內(nèi)存，還包括外存。論述外存管理的策略和技術(shù)，如磁盤調(diào)度算法、文件存儲結(jié)構(gòu)等，分析它們對