紹興文理學(xué)院元培學(xué)院《操作系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線(xiàn)第1頁(yè)，共3頁(yè)紹興文理學(xué)院元培學(xué)院

《操作系統(tǒng)》2021-2022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20個(gè)小題，每小題2分，共40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、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是一個(gè)重要的概念。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程處于阻塞狀態(tài)，等待I/O操作完成。以下關(guān)于進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)I/O操作完成后，進(jìn)程會(huì)直接從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)B.進(jìn)程從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)后，一定會(huì)立即被調(diào)度執(zhí)行C.在阻塞狀態(tài)的進(jìn)程不會(huì)因?yàn)闀r(shí)間片用完而被切換到其他狀態(tài)D.如果有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，阻塞狀態(tài)的進(jìn)程可能會(huì)被長(zhǎng)期擱置2、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信中，消息傳遞是一種常見(jiàn)的方式。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2通過(guò)消息隊(duì)列進(jìn)行通信。P1向消息隊(duì)列發(fā)送了一條消息，P2從消息隊(duì)列接收消息。以下關(guān)于消息傳遞通信的描述中，正確的是：（）A.消息隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的結(jié)構(gòu)，P2接收消息的順序一定與P1發(fā)送消息的順序相同B.當(dāng)消息隊(duì)列已滿(mǎn)時(shí)，P1發(fā)送消息會(huì)被阻塞，直到隊(duì)列中有空間可用C.P2從消息隊(duì)列接收消息時(shí)，如果隊(duì)列為空，P2會(huì)一直等待，直到有消息到來(lái)D.消息傳遞通信只能在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程之間使用，不能用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的進(jìn)程通信3、在一個(gè)采用分頁(yè)存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，頁(yè)面大小為2KB，邏輯地址為32位。某進(jìn)程的頁(yè)表如下：頁(yè)號(hào)0對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為5，頁(yè)號(hào)1對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為8，頁(yè)號(hào)2對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為10，頁(yè)號(hào)3對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為12。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)的邏輯地址為0x8000時(shí)，對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x280004、在一個(gè)具有快表的分頁(yè)系統(tǒng)中，假定頁(yè)表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)間為100ns，快表的查找時(shí)間為20ns。若一次內(nèi)存訪問(wèn)需要查找頁(yè)表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問(wèn)時(shí)間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns5、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)連接在一起，共同完成一個(gè)大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點(diǎn)A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)。現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進(jìn)行故障恢復(fù)和任務(wù)重新分配。在這種情況下，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)的處理方式的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.系統(tǒng)會(huì)立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點(diǎn)A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運(yùn)行B.其他節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)接管節(jié)點(diǎn)A的任務(wù)，并重新分配計(jì)算和存儲(chǔ)資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)任務(wù)回滾到之前的一個(gè)檢查點(diǎn)，然后從該點(diǎn)重新開(kāi)始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點(diǎn)A的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，無(wú)法恢復(fù)6、在操作系統(tǒng)的內(nèi)存分配策略中，首次適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法和最壞適應(yīng)算法是常見(jiàn)的方法。假設(shè)系統(tǒng)中有一系列空閑內(nèi)存塊，大小分別為100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程請(qǐng)求120KB內(nèi)存時(shí)，以下關(guān)于不同內(nèi)存分配算法的描述中，正確的是：（）A.首次適應(yīng)算法會(huì)選擇第一個(gè)滿(mǎn)足要求的空閑塊，即100KB的塊，并將其分割B.最佳適應(yīng)算法會(huì)選擇大小最接近請(qǐng)求大小的空閑塊，即150KB的塊，并將其分割C.最壞適應(yīng)算法會(huì)選擇最大的空閑塊，即300KB的塊，并將其分割D.不同的內(nèi)存分配算法在不同的場(chǎng)景下可能會(huì)有不同的性能表現(xiàn)，沒(méi)有一種算法總是最優(yōu)的7、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(pán)塊大小為1KB，每個(gè)盤(pán)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(pán)塊數(shù)是多少？（請(qǐng)?jiān)敿?xì)計(jì)算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^268、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(lèi)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9、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，分頁(yè)存儲(chǔ)管理是一種常見(jiàn)的內(nèi)存管理方式。在分頁(yè)存儲(chǔ)管理中，將用戶(hù)程序的地址空間分為若干個(gè)固定大小的頁(yè)面，同時(shí)將內(nèi)存空間也分為相同大小的頁(yè)框。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，通過(guò)頁(yè)表將頁(yè)面映射到頁(yè)框。現(xiàn)在考慮一個(gè)具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁(yè)面大小為4KB，那么頁(yè)表項(xiàng)的長(zhǎng)度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位10、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的創(chuàng)建和銷(xiāo)毀是常見(jiàn)的操作。假設(shè)一個(gè)應(yīng)用程序需要頻繁創(chuàng)建和銷(xiāo)毀大量的短生命周期進(jìn)程，分析這種操作對(duì)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(guò)進(jìn)程池、線(xiàn)程池等技術(shù)來(lái)優(yōu)化這種情況，以及這些技術(shù)的適用場(chǎng)景和限制。A.頻繁創(chuàng)建和銷(xiāo)毀進(jìn)程總是有害的B.頻繁創(chuàng)建和銷(xiāo)毀進(jìn)程在某些情況下無(wú)害C.可以通過(guò)進(jìn)程池或線(xiàn)程池完全解決性能問(wèn)題D.進(jìn)程池和線(xiàn)程池有適用場(chǎng)景和限制11、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用鏈接分配方式。每個(gè)磁盤(pán)塊大小為512字節(jié)，文件的起始地址為1000塊，文件長(zhǎng)度為5000字節(jié)。請(qǐng)問(wèn)該文件占用了多少個(gè)磁盤(pán)塊？（）A.10B.11C.12D.1312、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(guò)程）（）A.4小時(shí)B.4.33小時(shí)C.4.67小時(shí)D.5小時(shí)13、在一個(gè)具有多核處理器的操作系統(tǒng)中，線(xiàn)程的調(diào)度需要考慮處理器的親和性。假設(shè)一個(gè)多線(xiàn)程應(yīng)用程序的線(xiàn)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(kāi)銷(xiāo)等，并討論如何通過(guò)設(shè)置線(xiàn)程的處理器親和性來(lái)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(wú)需關(guān)注D.取決于應(yīng)用程序的特點(diǎn)和系統(tǒng)負(fù)載14、操作系統(tǒng)中的設(shè)備管理負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)中的各類(lèi)I/O設(shè)備進(jìn)行有效的管理和控制。假設(shè)有一個(gè)磁盤(pán)系統(tǒng)，其旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘7200轉(zhuǎn)，平均尋道時(shí)間為10ms，每個(gè)磁道包含500個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)?，F(xiàn)在要讀取一個(gè)100KB的文件，且文件數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)在磁盤(pán)上。那么，讀取該文件所需的平均時(shí)間大約為（）A.15msB.20msC.25msD.30ms15、在一個(gè)具有多個(gè)緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，從用戶(hù)進(jìn)程向緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)和從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出數(shù)據(jù)可以并行操作。假設(shè)從用戶(hù)進(jìn)程向緩沖區(qū)寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)的平均時(shí)間為T(mén)1，從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出一個(gè)數(shù)據(jù)的平均時(shí)間為T(mén)2，緩沖區(qū)的數(shù)量為N。若要使系統(tǒng)的并行度最高，T1和T2應(yīng)滿(mǎn)足什么關(guān)系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對(duì)16、在一個(gè)多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在不同的處理器上并行執(zhí)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)處理器，進(jìn)程P1、P2、P3和P4同時(shí)就緒。以下關(guān)于多處理器操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)將這四個(gè)進(jìn)程平均分配到四個(gè)處理器上執(zhí)行，以保證負(fù)載均衡B.進(jìn)程調(diào)度的策略與單處理器操作系統(tǒng)完全相同，不需要考慮處理器的數(shù)量C.為了充分利用多處理器資源，操作系統(tǒng)可能會(huì)將一個(gè)進(jìn)程的不同部分分配到不同的處理器上執(zhí)行D.如果進(jìn)程P1是計(jì)算密集型，而進(jìn)程P2是I/O密集型，操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先將P1分配到處理器上執(zhí)行17、某操作系統(tǒng)支持多種文件系統(tǒng)，包括FAT32、NTFS和EXT4等?，F(xiàn)在有一個(gè)文件需要在不同的文件系統(tǒng)之間進(jìn)行復(fù)制，假設(shè)文件大小為10GB，源文件系統(tǒng)為FAT32，目標(biāo)文件系統(tǒng)為NTFS。在復(fù)制過(guò)程中，需要考慮文件系統(tǒng)的特性，如最大文件大小限制、簇大小、文件屬性支持等。以下關(guān)于這個(gè)文件復(fù)制過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制為4GB，所以無(wú)法直接復(fù)制這個(gè)10GB的文件B.文件復(fù)制時(shí)，簇大小的差異不會(huì)影響文件的內(nèi)容和存儲(chǔ)效率C.NTFS支持更多的文件屬性，復(fù)制過(guò)程中源文件系統(tǒng)中不支持的屬性會(huì)被自動(dòng)丟棄D.復(fù)制過(guò)程中，文件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以適應(yīng)目標(biāo)文件系統(tǒng)的要求，無(wú)需用戶(hù)干預(yù)18、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理存儲(chǔ)在磁盤(pán)上的文件和目錄。假設(shè)使用的是一種索引節(jié)點(diǎn)（inode）結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，每個(gè)文件都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的inode，其中包含了文件的屬性信息和指向文件數(shù)據(jù)塊的指針?，F(xiàn)在有一個(gè)大文件，其數(shù)據(jù)分布在多個(gè)不連續(xù)的磁盤(pán)塊上。當(dāng)讀取這個(gè)文件時(shí)，文件系統(tǒng)需要通過(guò)inode中的指針來(lái)定位數(shù)據(jù)塊。分析這種文件系統(tǒng)在處理大文件時(shí)的性能特點(diǎn)，包括磁盤(pán)尋道時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸速度和文件訪問(wèn)的效率，并探討如何優(yōu)化文件系統(tǒng)以提高大文件的訪問(wèn)性能。A.讀取大文件時(shí)性能較好，無(wú)需優(yōu)化B.讀取大文件時(shí)性能較差，可采用連續(xù)分配方式優(yōu)化C.讀取大文件時(shí)性能較差，可采用更大的磁盤(pán)緩存優(yōu)化D.讀取大文件時(shí)性能較差，可采用更高效的磁盤(pán)調(diào)度算法優(yōu)化19、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(zhǎng)為500，段起始地址為1000；段號(hào)1對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)為800，段起始地址為2000；段號(hào)2對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)為1000，段起始地址為5000。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)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(wèn)C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤20、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程同步中，信號(hào)量是一種常用的同步工具。信號(hào)量可以分為整型信號(hào)量和記錄型信號(hào)量。整型信號(hào)量存在“忙等”問(wèn)題，而記錄型信號(hào)量則通過(guò)阻塞和喚醒操作避免了這一問(wèn)題。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)緩沖區(qū)，P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，P2負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證緩沖區(qū)的正確使用，需要使用信號(hào)量進(jìn)行同步。那么，應(yīng)該設(shè)置的信號(hào)量數(shù)量以及初始值分別為（）A.1個(gè)，0B.1個(gè)，1C.2個(gè)，0D.2個(gè)，1二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋系統(tǒng)性能監(jiān)測(cè)和分析的方法。2、（本題5分）操作系統(tǒng)如何進(jìn)行用戶(hù)接口管理？3、（本題5分）進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)是如何確定的？三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何處理文件系統(tǒng)的目錄緩存和預(yù)取策略。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的大頁(yè)支持和應(yīng)用。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)文件系統(tǒng)的快速索引和檢索功能。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理多核環(huán)境下的進(jìn)程同步開(kāi)銷(xiāo)降低策略。5、（本題5分）研究在操作系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的通信以及通信過(guò)程中的數(shù)據(jù)完整性和安全性。四、論述題（本大題