湖北大學(xué)知行學(xué)院《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁湖北大學(xué)知行學(xué)院《操作系統(tǒng)》

2022-2023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、設(shè)備管理中的設(shè)備獨(dú)立性是指程序與具體的設(shè)備無關(guān)。以下關(guān)于設(shè)備獨(dú)立性的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備獨(dú)立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率B.設(shè)備獨(dú)立性可以通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和邏輯設(shè)備表來實(shí)現(xiàn)C.設(shè)備獨(dú)立性意味著程序可以不考慮設(shè)備的具體類型和特性，直接使用設(shè)備D.設(shè)備獨(dú)立性只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒有作用2、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有多個(gè)任務(wù)具有不同的截止時(shí)間和優(yōu)先級(jí)。任務(wù)T1的截止時(shí)間為100毫秒，優(yōu)先級(jí)為高；任務(wù)T2的截止時(shí)間為200毫秒，優(yōu)先級(jí)為中；任務(wù)T3的截止時(shí)間為300毫秒，優(yōu)先級(jí)為低。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前處于空閑狀態(tài)，然后這三個(gè)任務(wù)依次到達(dá)。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法，那么任務(wù)的執(zhí)行順序是怎樣的？同時(shí)分析這種調(diào)度算法在滿足實(shí)時(shí)任務(wù)截止時(shí)間方面的可靠性和可能存在的問題。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T13、在一個(gè)采用請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下：段號(hào)0對(duì)應(yīng)的段長為500，段起始地址為1000；段號(hào)1對(duì)應(yīng)的段長為800，段起始地址為2000；段號(hào)2對(duì)應(yīng)的段長為1000，段起始地址為5000。當(dāng)進(jìn)程訪問的邏輯地址為1，600時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪問C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤4、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對(duì)文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個(gè)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(shí)現(xiàn)文件的共享，但會(huì)增加文件查找的時(shí)間復(fù)雜度B.在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個(gè)目錄時(shí)，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(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個(gè)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5、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行通信。假設(shè)系統(tǒng)需要添加一個(gè)新的外部設(shè)備，分析設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)程序的穩(wěn)定性和可靠性。A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)簡(jiǎn)單，作用不大B.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)復(fù)雜，作用關(guān)鍵C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)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、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段頁式存儲(chǔ)管理結(jié)合了段式存儲(chǔ)和頁式存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)。它將程序先分段，然后再將每個(gè)段分頁。假設(shè)一個(gè)段頁式系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號(hào)占10位，頁號(hào)占10位，頁內(nèi)偏移量占12位。每個(gè)段最大為4MB，每頁大小為4KB。那么，該系統(tǒng)中一個(gè)進(jìn)程最多可以有多少個(gè)頁（）A.1024B.4096C.1048576D.41943047、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和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請(qǐng)問這三個(gè)任務(wù)能否在各自的周期內(nèi)完成執(zhí)行？（給出詳細(xì)的計(jì)算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對(duì)8、在一個(gè)具有多核處理器的操作系統(tǒng)中，線程的調(diào)度需要考慮處理器的親和性。假設(shè)一個(gè)多線程應(yīng)用程序的線程在不同的核心上頻繁切換，分析這種核心切換對(duì)性能的影響，包括緩存命中率的降低、上下文切換開銷等，并討論如何通過設(shè)置線程的處理器親和性來提高性能，以及在什么情況下需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整親和性。A.核心切換總是降低性能，應(yīng)避免B.核心切換在某些情況下有益，某些情況下有害C.核心切換對(duì)性能影響不大，無需關(guān)注D.取決于應(yīng)用程序的特點(diǎn)和系統(tǒng)負(fù)載9、在一個(gè)采用段式存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的邏輯地址由段號(hào)和段內(nèi)偏移量組成。假設(shè)進(jìn)程有三個(gè)段，段號(hào)分別為0、1、2，段長分別為1000、2000、3000，段內(nèi)偏移量分別為500、1500、2500。那么，對(duì)應(yīng)的物理地址分別是多少？同時(shí)，如果要進(jìn)行段的共享，需要滿足哪些條件？（）A.物理地址分別為500、1500、2500；段共享需要段的長度相同且訪問權(quán)限一致B.物理地址分別為500、3500、5500；段共享需要段的起始地址相同且訪問屬性相同C.物理地址分別為500、1500、5500；段共享需要段的屬性相同且段內(nèi)偏移量相同D.物理地址分別為500、3500、8500；段共享需要段的名稱相同且段長相同10、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11、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式采用鏈接分配。假設(shè)一個(gè)文件由5個(gè)盤塊組成，盤塊號(hào)依次為100、50、120、80、20。如果要?jiǎng)h除這個(gè)文件，需要進(jìn)行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項(xiàng)B.依次釋放5個(gè)盤塊C.從后向前依次釋放盤塊，并修改前一個(gè)盤塊的指針D.從前向后依次釋放盤塊，并修改后一個(gè)盤塊的指針12、在一個(gè)采用多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法的操作系統(tǒng)中，設(shè)置了三個(gè)就緒隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)從高到低依次為Q1、Q2、Q3，時(shí)間片大小分別為2ms、4ms、8ms。進(jìn)程P首先進(jìn)入Q1隊(duì)列，在Q1中運(yùn)行1ms后未完成，被放入Q2隊(duì)列；在Q2中運(yùn)行3ms后未完成，被放入Q3隊(duì)列。那么，進(jìn)程P在Q3隊(duì)列中的時(shí)間片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不確定，取決于系統(tǒng)設(shè)置13、在一個(gè)多線程操作系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)線程。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程P有兩個(gè)線程T1和T2，它們共享進(jìn)程的資源，如內(nèi)存、文件描述符等?，F(xiàn)在線程T1正在進(jìn)行一個(gè)耗時(shí)的計(jì)算操作，而線程T2需要訪問線程T1正在使用的資源。分析在這種情況下，可能出現(xiàn)的線程同步問題，如競(jìng)爭(zhēng)條件和死鎖，并討論如何使用互斥鎖、條件變量等同步機(jī)制來解決這些問題，以及這些同步機(jī)制對(duì)線程執(zhí)行效率的影響。A.同步機(jī)制總是提高效率B.同步機(jī)制總是降低效率C.同步機(jī)制在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于線程的操作和資源的使用情況14、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方式，系統(tǒng)內(nèi)存被劃分為4個(gè)分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB?，F(xiàn)有四個(gè)作業(yè)J1、J2、J3和J4，它們的大小分別為150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次適應(yīng)算法分配內(nèi)存，作業(yè)的裝入順序?yàn)镴1、J2、J3、J4，請(qǐng)問哪個(gè)作業(yè)無法裝入內(nèi)存？（）A.J1B.J2C.J3D.J415、操作系統(tǒng)的死鎖問題是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的難題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別申請(qǐng)了資源R1、R2、R3和R4。目前的資源分配情況導(dǎo)致了死鎖的發(fā)生。以下關(guān)于死鎖檢測(cè)和解除的說法，正確的是：（）A.可以通過資源分配圖來檢測(cè)死鎖是否發(fā)生，如果存在環(huán)路則表示發(fā)生了死鎖B.一旦檢測(cè)到死鎖，操作系統(tǒng)會(huì)立即終止所有涉及死鎖的進(jìn)程，以解除死鎖C.死鎖解除時(shí)，通常會(huì)選擇優(yōu)先級(jí)最低的進(jìn)程進(jìn)行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統(tǒng)應(yīng)該禁止進(jìn)程申請(qǐng)多個(gè)資源16、某操作系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們共享兩個(gè)資源R1和R2。資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源最大需求資源R1R2R1R2P11032P20121P31131系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如果是，給出一個(gè)安全序列。（請(qǐng)給出詳細(xì)的分析過程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P217、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?，F(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18、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，進(jìn)程遷移是一種常見的操作，用于實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和資源優(yōu)化。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程需要從一個(gè)節(jié)點(diǎn)遷移到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，分析進(jìn)程遷移過程中需要考慮的因素，如進(jìn)程狀態(tài)的保存和恢復(fù)、資源的重新分配、網(wǎng)絡(luò)通信開銷等，并討論如何減少進(jìn)程遷移的開銷和對(duì)系統(tǒng)性能的影響。A.進(jìn)程遷移總是有益的B.進(jìn)程遷移總是有害的C.進(jìn)程遷移在某些情況下有益，某些情況下有害D.取決于系統(tǒng)的負(fù)載和資源分布19、在一個(gè)具有進(jìn)程優(yōu)先級(jí)調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)分為高、中、低三個(gè)級(jí)別。高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可以搶占中、低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的CPU資源，中優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可以搶占低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的CPU資源。當(dāng)前有三個(gè)進(jìn)程P1（高優(yōu)先級(jí)）、P2（中優(yōu)先級(jí)）、P3（低優(yōu)先級(jí)），P3正在運(yùn)行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時(shí)，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會(huì)如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運(yùn)行P1B.等待P3運(yùn)行完當(dāng)前時(shí)間片，再運(yùn)行P1C.讓P1等待，直到P3主動(dòng)放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)20、在一個(gè)多道批處理系統(tǒng)中，有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間如下表所示：作業(yè)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)）J18:003J29:002J310:001假設(shè)系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計(jì)算三個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。（給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.4小時(shí)B.4.33小時(shí)C.4.67小時(shí)D.5小時(shí)二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)中的安全策略執(zhí)行。2、（本題5分）解釋內(nèi)存管理中的分頁和分段的區(qū)別。3、（本題5分）簡(jiǎn)述分頁存儲(chǔ)管理的基本原理。4、（本題5分）什么是系統(tǒng)可用性？5、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存一致性模型。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)程間通信中的消息傳遞的消息隊(duì)列的持久化存儲(chǔ)。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的寫入緩沖和同步策略。3、（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)列的容量限制和擴(kuò)展策略。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進(jìn)程調(diào)度的實(shí)時(shí)性保證技術(shù)。5、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理的頁面錯(cuò)誤的預(yù)測(cè)和預(yù)取。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)的升級(jí)和更新是保持系統(tǒng)性能和安全性的重要手段。論述操作系統(tǒng)升級(jí)的過程和注意事項(xiàng)，分