瓊臺師范學(xué)院《操作系統(tǒng)原理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁瓊臺師范學(xué)院

《操作系統(tǒng)原理》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20個小題，每小題2分，共40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2、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，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計算機中的文件和目錄，提供文件的存儲、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結(jié)構(gòu)，如順序存儲、鏈?zhǔn)酱鎯退饕鎯Φ菵.文件系統(tǒng)中的文件一旦創(chuàng)建，其大小就不能再改變3、在一個單處理機系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級分別為3、2和1（數(shù)值越大優(yōu)先級越高），到達時間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級調(diào)度算法，且非搶占式，那么平均等待時間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒4、在一個具有文件共享功能的操作系統(tǒng)中，多個進程可以同時訪問同一個文件。為了保證文件數(shù)據(jù)的一致性，系統(tǒng)采用了文件鎖機制。有進程P1正在對文件進行讀操作，并獲取了共享讀鎖，此時進程P2想要對文件進行寫操作。那么，進程P2會處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)，等待獲取寫鎖B.阻塞狀態(tài)，直到P1釋放讀鎖C.運行狀態(tài)，可以直接進行寫操作D.錯誤狀態(tài)，不允許同時進行讀寫操作5、在一個分時操作系統(tǒng)中，多個用戶通過終端同時訪問系統(tǒng)。系統(tǒng)為每個用戶分配了一定的時間片來執(zhí)行任務(wù)。假設(shè)當(dāng)前有三個用戶A、B、C，其任務(wù)的優(yōu)先級依次降低。在某一時刻，用戶A的任務(wù)正在執(zhí)行，時間片尚未用完，但此時有一個更高優(yōu)先級的實時任務(wù)D進入系統(tǒng)。以下關(guān)于系統(tǒng)處理方式的描述，哪項是正確的？（）A.立即中斷用戶A的任務(wù)，執(zhí)行任務(wù)D，完成后再回到用戶A的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行剩余時間片B.等待用戶A的時間片用完，再執(zhí)行任務(wù)DC.暫停用戶A的任務(wù)，將其放入就緒隊列末尾，執(zhí)行任務(wù)D，完成后從就緒隊列頭部重新調(diào)度任務(wù)D.忽略任務(wù)D，繼續(xù)執(zhí)行用戶A的任務(wù)直到時間片用完6、某計算機系統(tǒng)采用虛擬存儲技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進程提供了2GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB，采用兩級頁表結(jié)構(gòu)。若頁目錄表和頁表中的每個表項均占4B，則頁目錄表和頁表分別最多包含多少個表項？（給出詳細的計算過程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和10247、操作系統(tǒng)中的設(shè)備管理負(fù)責(zé)對系統(tǒng)中的各類I/O設(shè)備進行有效的管理和控制。假設(shè)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.30ms8、在一個具有設(shè)備管理功能的操作系統(tǒng)中，設(shè)備分配采用靜態(tài)分配方式。有三個進程P1、P2、P3，分別需要使用打印機、掃描儀和繪圖儀。系統(tǒng)中有一臺打印機、一臺掃描儀和一臺繪圖儀。當(dāng)P1申請打印機、P2申請掃描儀、P3申請繪圖儀時，系統(tǒng)能否滿足這些請求？（）A.可以滿足，因為每個進程申請的設(shè)備不同B.不能滿足，因為設(shè)備分配是靜態(tài)的，可能已經(jīng)被其他進程占用C.可以滿足，但需要等待一段時間，進行設(shè)備的分配和初始化D.不確定，取決于設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)和系統(tǒng)的配置9、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.3310、在一個操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進程可以使用比實際物理內(nèi)存更大的地址空間。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁式存儲管理，頁面大小為4KB，進程的虛擬地址空間為8GB?，F(xiàn)在進程需要訪問一個虛擬地址，系統(tǒng)通過頁表進行地址轉(zhuǎn)換。分析在這種情況下，頁表的結(jié)構(gòu)和大小，以及如何通過頁表項中的標(biāo)志位（如有效位、修改位等）來管理頁面的狀態(tài)，并討論虛擬內(nèi)存技術(shù)對系統(tǒng)性能和內(nèi)存使用效率的影響。A.虛擬內(nèi)存技術(shù)提高了性能和效率B.虛擬內(nèi)存技術(shù)降低了性能和效率C.虛擬內(nèi)存技術(shù)在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統(tǒng)的負(fù)載和應(yīng)用程序的特點11、操作系統(tǒng)的存儲管理功能可以提高內(nèi)存的利用率。以下關(guān)于存儲管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬內(nèi)存是一種將硬盤空間作為內(nèi)存使用的技術(shù)，可以擴大程序的可用內(nèi)存空間B.頁面置換算法用于在內(nèi)存不足時選擇哪些頁面被換出到硬盤上C.段頁式存儲管理結(jié)合了分段和分頁的優(yōu)點，可以更靈活地管理內(nèi)存D.存儲管理只需要考慮內(nèi)存的分配和回收，不需要考慮CPU的緩存管理12、進程同步是操作系統(tǒng)中保證進程協(xié)調(diào)運行的重要機制。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)。P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，需要使用信號量進行同步。以下關(guān)于信號量操作的描述，正確的是：（）A.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作B.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作C.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行P操作，完成后都執(zhí)行V操作D.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行V操作，完成后都執(zhí)行P操作13、在操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理中，頁面置換算法的選擇會影響系統(tǒng)的性能。假設(shè)系統(tǒng)采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法。當(dāng)內(nèi)存已滿且需要置換頁面時，以下關(guān)于頁面選擇的描述，正確的是：（）A.會選擇最長時間未被訪問的頁面進行置換B.隨機選擇一個頁面進行置換C.選擇剛剛被訪問過的頁面進行置換D.選擇最先進入內(nèi)存的頁面進行置換14、在一個操作系統(tǒng)中，文件的訪問控制列表（ACL）可以提供更精細的訪問權(quán)限控制。假設(shè)一個文件有多個用戶和組的訪問權(quán)限設(shè)置，分析ACL的工作原理和實現(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。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15、在一個單CPU的操作系統(tǒng)中，有四個進程P1、P2、P3和P4，它們的到達時間、運行時間和優(yōu)先級如下表所示。進程到達時間運行時間（ms）優(yōu)先級P1053P2142P3261P4334假設(shè)系統(tǒng)采用搶占式優(yōu)先級調(diào)度算法，當(dāng)時間片為2ms時，進程的平均周轉(zhuǎn)時間是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.12.5msB.13.5msC.14.5msD.15.5ms16、在一個采用樹形目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，有一個根目錄/，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17、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理將用戶程序按照邏輯分段，每個段具有不同的名字和長度。與分頁存儲管理相比，段式存儲管理更便于實現(xiàn)程序的模塊化和動態(tài)鏈接。假設(shè)一個段式存儲系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號占8位，段內(nèi)偏移量占24位，每個段最大長度為2^24字節(jié)。那么，該系統(tǒng)最多可以有多少個段（）A.2^8個B.2^16個C.2^24個D.2^32個18、考慮一個具有多個進程的系統(tǒng)，進程之間存在資源競爭。假設(shè)有資源R1、R2和R3，進程P1已經(jīng)占用了資源R1，進程P2已經(jīng)占用了資源R2，進程P3申請資源R1和R2。此時系統(tǒng)處于什么狀態(tài)？（）A.安全狀態(tài)B.不安全狀態(tài)C.死鎖狀態(tài)D.無法確定19、操作系統(tǒng)的進程通信可以實現(xiàn)不同進程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)于進程通信的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進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，只能用于父子進程之間的通信20、在一個多任務(wù)操作系統(tǒng)中，多個進程同時競爭CPU資源。假設(shè)系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個進程被分配相同長度的時間片。當(dāng)一個進程在其時間片內(nèi)未完成任務(wù)時，會被掛起并放入就緒隊列等待下一輪調(diào)度。現(xiàn)在有三個進程P1、P2和P3，它們的運行時間分別為20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系統(tǒng)的時間片長度為10毫秒，那么這三個進程的平均周轉(zhuǎn)時間（從進程開始到完成的時間）大約是多少？需要考慮進程的切換時間和等待時間，并分析這種調(diào)度算法在不同場景下的優(yōu)缺點。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）文件系統(tǒng)的擴展屬性有什么作用？2、（本題5分）簡述短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法的原理和特點。3、（本題5分）解釋性能優(yōu)化的基本原則和方法。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程調(diào)度的負(fù)載預(yù)測和資源預(yù)留。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理多核環(huán)境下的文件系統(tǒng)訪問的鎖機制優(yōu)化。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何處理文件系統(tǒng)的文件鏈接和硬鏈接的管理和優(yōu)化。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理多線程競爭條件時的同步機制優(yōu)化策略。5、（本題5分）分析操