麗江文化旅游學院《操作系統(tǒng)》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁麗江文化旅游學院

《操作系統(tǒng)》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、在一個具有進程優(yōu)先級調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進程的優(yōu)先級分為高、中、低三個級別。高優(yōu)先級進程可以搶占中、低優(yōu)先級進程的CPU資源，中優(yōu)先級進程可以搶占低優(yōu)先級進程的CPU資源。當前有三個進程P1（高優(yōu)先級）、P2（中優(yōu)先級）、P3（低優(yōu)先級），P3正在運行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運行P1B.等待P3運行完當前時間片，再運行P1C.讓P1等待，直到P3主動放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)2、進程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進程正確執(zhí)行的關鍵機制。假設有兩個進程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訪問結束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關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)3、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結構中，微內(nèi)核結構和宏內(nèi)核結構各有優(yōu)缺點。假設一個操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結構，以下關于其特點的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結構將大部分系統(tǒng)服務功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結構的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結構更高C.微內(nèi)核結構的系統(tǒng)服務之間通信效率高，因為它們都在內(nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結構的可擴展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務4、在一個多道程序設計系統(tǒng)中，有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的到達時間、運行時間和優(yōu)先級如下表所示。假設系統(tǒng)采用優(yōu)先級調(diào)度算法，優(yōu)先級數(shù)值越大優(yōu)先級越高。作業(yè)到達時間運行時間（分鐘）優(yōu)先級J18:00305J28:10203J38:25154請問，作業(yè)的執(zhí)行順序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J35、某計算機系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲管理方式，系統(tǒng)內(nèi)存被劃分為4個分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB。現(xiàn)有四個作業(yè)J1、J2、J3和J4，它們的大小分別為150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次適應算法分配內(nèi)存，作業(yè)的裝入順序為J1、J2、J3、J4，請問哪個作業(yè)無法裝入內(nèi)存？（）A.J1B.J2C.J3D.J46、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來存儲文件的屬性和磁盤塊的指針。假設一個inode占用128字節(jié)，其中10個直接磁盤塊指針，1個一級間接磁盤塊指針，1個二級間接磁盤塊指針，1個三級間接磁盤塊指針。每個磁盤塊大小為4KB，每個磁盤塊指針占用4字節(jié)。請問該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB7、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)存碎片問題。假設系統(tǒng)采用了首次適應、最佳適應和最壞適應等內(nèi)存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內(nèi)存碎片的數(shù)量、內(nèi)存利用率和分配速度等方面的特點，并討論如何通過算法的選擇和優(yōu)化來減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存管理的效率。A.首次適應算法最優(yōu)B.最佳適應算法最優(yōu)C.最壞適應算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣8、在一個采用分頁存儲管理的系統(tǒng)中，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。某進程的頁表如下：頁號0對應的物理塊號為5，頁號1對應的物理塊號為8，頁號2對應的物理塊號為10，頁號3對應的物理塊號為12。當進程訪問的邏輯地址為0x8000時，對應的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x280009、在操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術被廣泛應用。假設系統(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10、設備管理中的緩沖技術可以提高設備的I/O性能。以下關于緩沖技術的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.緩沖技術可以減少設備和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.緩沖技術可以通過硬件實現(xiàn)，也可以通過軟件實現(xiàn)D.緩沖技術只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用11、在一個支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，當一個進程發(fā)生缺頁中斷時，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁面調(diào)入內(nèi)存。假設頁面置換算法為先進先出（FIFO）算法，當前內(nèi)存中有三個頁面，分別是頁面A、B、C，最近訪問的順序為B、C、A?，F(xiàn)在需要調(diào)入頁面D，而內(nèi)存已滿，那么會置換出哪個頁面？（）A.頁面A，因為它是最早進入內(nèi)存的頁面B.頁面B，因為它是最近訪問的頁面C.頁面C，因為它在中間位置D.隨機選擇一個頁面進行置換12、在一個具有實時時鐘的操作系統(tǒng)中，時鐘中斷的頻率為100Hz。進程P需要在每隔50ms執(zhí)行一次特定操作。為了實現(xiàn)這個功能，可以采用以下哪種方法？（）A.設置一個定時器，在定時時間到達時觸發(fā)操作B.在時鐘中斷處理程序中判斷時間間隔，執(zhí)行操作C.利用系統(tǒng)調(diào)用，在需要執(zhí)行操作的時刻主動請求執(zhí)行D.以上方法均可13、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一個需要避免的問題。假設有四個進程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，每個進程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進程所需資源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)。如果當前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進程已分配資源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)，存在一個安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，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)，存在一個安全序列，如14、操作系統(tǒng)中的設備管理負責對系統(tǒng)中的各類I/O設備進行有效的管理和控制。假設有一個磁盤系統(tǒng)，其旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘7200轉(zhuǎn)，平均尋道時間為10ms，每個磁道包含500個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)?，F(xiàn)在要讀取一個100KB的文件，且文件數(shù)據(jù)連續(xù)存儲在磁盤上。那么，讀取該文件所需的平均時間大約為（）A.15msB.20msC.25msD.30ms15、在操作系統(tǒng)中，設備管理負責對各類設備進行有效的控制和分配。假設系統(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，以下關于設備分配的說法，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，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，以提高設備利用率16、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結合了段式和頁式存儲管理的優(yōu)點。假設一個程序被分為多個段，每個段又被分為多個頁。以下關于段頁式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換過程的描述，正確的是：（）A.首先進行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進行頁的地址轉(zhuǎn)換B.先進行頁的地址轉(zhuǎn)換，再進行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過程只需要進行一次，無需區(qū)分段和頁17、在一個具有內(nèi)存保護機制的操作系統(tǒng)中，每個進程都被分配了獨立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結合來防止進程訪問其他進程的內(nèi)存區(qū)域。假設進程P1試圖訪問進程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護機制是如何實現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關處理邏輯，并討論內(nèi)存保護在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護機制作用有限，意義不大18、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19、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來先服務（FCFS）、最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）和掃描算法（SCAN）是常見的方法。假設磁盤請求隊列中的請求順序為55、58、39、18、90、160、150、38、184，磁頭當前位于100磁道，向磁道號增加的方向移動。以下關于不同磁盤調(diào)度算法的描述中，正確的是：（）A.FCFS算法按照請求到達的先后順序進行調(diào)度，平均尋道時間較長B.SSTF算法總是選擇距離當前磁頭位置最近的請求進行調(diào)度，可能會導致某些請求長時間等待C.SCAN算法在磁頭移動到一端后，會立即反向移動，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載情況下性能表現(xiàn)不同，需要根據(jù)實際情況選擇合適的算法20、在一個采用虛擬存儲技術的系統(tǒng)中，某進程的工作集為當前時刻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.3,4,5,6,121、在操作系統(tǒng)中，進程的優(yōu)先級可以用來決定進程的執(zhí)行順序。以下關于進程優(yōu)先級的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程的優(yōu)先級可以分為靜態(tài)優(yōu)先級和動態(tài)優(yōu)先級兩種類型B.靜態(tài)優(yōu)先級在進程創(chuàng)建時確定，不會隨著時間的變化而改變C.動態(tài)優(yōu)先級可以根據(jù)進程的執(zhí)行情況和等待時間等因素進行調(diào)整D.進程的優(yōu)先級越高，執(zhí)行的時間就越長22、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進程管理模塊負責進程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止等操作。假設一個進程由于等待資源而進入阻塞狀態(tài)。以下關于阻塞進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述，正確的是：（）A.當所需資源可用時，阻塞進程會直接轉(zhuǎn)換為運行狀態(tài)B.阻塞進程首先轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，然后等待調(diào)度程序分配CPUC.阻塞進程會一直保持阻塞狀態(tài)，直到系統(tǒng)強制終止D.阻塞進程在等待一段時間后會自動轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)23、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項關鍵任務，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。現(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24、操作系統(tǒng)的中斷機制是實現(xiàn)多任務和設備管理的關鍵。以下關于中斷的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.中斷是指CPU在執(zhí)行程序的過程中，由于外部事件的發(fā)生而暫停當前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理外部事件B.中斷可以分為硬件中斷和軟件中斷，硬件中斷是由外部設備產(chǎn)生的，軟件中斷是由程序中的指令產(chǎn)生的C.中斷處理程序負責處理中斷事件，通常會保存當前程序的狀態(tài)，然后執(zhí)行相應的處理操作D.中斷可以被屏蔽，即CPU可以忽略某些中斷請求，繼續(xù)執(zhí)行當前程序25、在一個實時操作系統(tǒng)中，對于周期性任務和非周期性任務都需要進行合理的調(diào)度。假設系統(tǒng)中有一個周期性任務T1，周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms，還有一個非周期性任務T2，執(zhí)行時間為30ms。以下關于任務調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調(diào)度周期性任務T1，確保其按時完成B.非周期性任務T2會在周期性任務T1的空閑時間執(zhí)行C.由于T2的執(zhí)行時間較長，可能會導致T1錯過周期D.操作系統(tǒng)會為T1和T2分配相同的時間片，輪流執(zhí)行26、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)絡帶寬27、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動過程包括硬件初始化、內(nèi)核加載、驅(qū)動程序加載和用戶空間服務啟動等階段。假設系統(tǒng)在啟動過程中出現(xiàn)故障，分析可能導致故障的原因，如硬件問題、配置錯誤、驅(qū)動程序不兼容等，并討論如何進行故障診斷和修復，以及如何優(yōu)化系統(tǒng)啟動過程以提高啟動速度。A.硬件問題是最常見的故障原因B.配置錯誤是最常見的故障原因C.驅(qū)動程序不兼容是最常見的故障原因D.不同故障原因在不同情況下都可能出現(xiàn)28、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在多個CPU核心上并行執(zhí)行。假設有一個計算密集型的進程，它可以被分解為多個子任務，并且這些子任務之間沒有數(shù)據(jù)依賴關系。現(xiàn)在系統(tǒng)中有4個可用的CPU核心，將這個進程分配到這些核心上執(zhí)行。分析在不同的任務分配策略（如平均分配、自適應分配等）下，進程的執(zhí)行時間和系統(tǒng)資源利用率的變化情況，并討論哪種分配策略在不同負載條件下更具優(yōu)勢。A.平均分配策略更優(yōu)B.自適應分配策略更優(yōu)C.兩種策略在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于進程的具體特點29、操作系統(tǒng)中的設備驅(qū)動程序是連接硬件設備和操作系統(tǒng)內(nèi)核的橋梁。假設一個新的打印機設備被連接到計算機上，以下關于設備驅(qū)動程序的作用和工作過程的描述中，正確的是：（）A.設備驅(qū)動程序負責將操作系統(tǒng)的通用命令轉(zhuǎn)換為打印機特定的控制指令B.當用戶打印文件時，操作系統(tǒng)直接控制打印機，設備驅(qū)動程序不參與C.設備驅(qū)動程序一旦安裝就不會更新，除非打印機硬件發(fā)生重大變化D.設備驅(qū)動程序獨立于操作系統(tǒng)內(nèi)核運行，不受內(nèi)核的管理和控制30、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結構（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當進行文件寫入操作時，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結構文件系統(tǒng)在面對系統(tǒng)崩潰或電源故障時如何保證文件系統(tǒng)的一致性，以及與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相比在性能和存儲空間使用方面的特點。A.日志結構文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結構文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結構文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當D.取決于具體的應用和系統(tǒng)配置二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討在多核環(huán)境下