首都經(jīng)濟貿易大學《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…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁首都經(jīng)濟貿易大學《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、文件系統(tǒng)的目錄結構對于文件的組織和管理非常重要。以下關于目錄結構的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.單級目錄結構只有一個目錄，所有文件都放在這個目錄中B.兩級目錄結構將文件分為用戶文件和系統(tǒng)文件，分別放在不同的目錄中C.樹形目錄結構可以將文件組織成層次結構，方便管理和查找D.無環(huán)圖目錄結構可以允許文件有多個父目錄，增加了文件的靈活性2、在一個操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉換圖如下：就緒->運行，運行->就緒，運行->阻塞，阻塞->就緒。假設當前有三個進程P1、P2、P3處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)采用時間片輪轉調度算法，時間片大小為10ms。進程P1首先獲得CPU資源并開始運行，在運行5ms后，進程P1發(fā)生I/O操作進入阻塞狀態(tài)。此時，系統(tǒng)會如何調度？（）A.從就緒隊列中選擇P2進程運行B.等待P1的I/O操作完成，繼續(xù)運行P1C.重新選擇P1進程運行，直到時間片用完D.暫停系統(tǒng)運行，等待其他進程進入就緒狀態(tài)3、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復技術來保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時進行恢復C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術來提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設備的質量，與軟件設計無關4、在一個分時操作系統(tǒng)中，多個用戶通過終端同時與系統(tǒng)交互。假設系統(tǒng)的時間片大小為20毫秒，用戶進程A在一個時間片內完成了一部分計算任務，還需要繼續(xù)執(zhí)行。以下關于分時操作系統(tǒng)和進程調度的描述中，正確的是：（）A.在下一個時間片，操作系統(tǒng)一定會調度進程A繼續(xù)執(zhí)行B.由于時間片較短，用戶會感覺到系統(tǒng)的響應非常迅速，好像每個用戶都在獨占系統(tǒng)C.如果在進程A等待調度的過程中有更高優(yōu)先級的進程進入就緒狀態(tài)，進程A可能會被延遲調度D.時間片的大小對系統(tǒng)的吞吐量沒有影響，只影響用戶的響應時間5、文件系統(tǒng)的文件保護可以防止文件被非法訪問和修改。以下關于文件保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護可以通過訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權限B.文件可以設置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護只需要在文件系統(tǒng)層面實現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分6、設備管理是操作系統(tǒng)的重要任務之一。以下關于設備管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備管理負責管理計算機中的各種外部設備，如硬盤、打印機、鍵盤等B.設備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅動I/O和DMA方式等C.設備管理可以通過設備驅動程序來實現(xiàn)對設備的控制和操作D.設備管理可以將所有設備都看作是文件，通過文件系統(tǒng)來進行管理7、在一個具有快表的分頁系統(tǒng)中，假定頁表存放在內存中，內存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內存訪問需要查找頁表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問時間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns8、某操作系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們共享兩個資源R1和R2。資源分配情況如下表所示：進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，給出一個安全序列。（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P29、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10、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存、消息傳遞和管道等方式B.共享內存方式速度快，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11、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理是兩種常見的方式。假設一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關于段式存儲管理和頁式存儲管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲管理更便于實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的共享，因為段是按照邏輯劃分的B.頁式存儲管理的內存碎片問題比段式存儲管理更嚴重C.段式存儲管理的地址轉換速度比頁式存儲管理快，因為段的長度是固定的D.頁式存儲管理比段式存儲管理更適合處理大程序，因為頁的大小是固定的12、在操作系統(tǒng)的設備管理中，緩沖技術可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術，它由多個緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉換。假設一個系統(tǒng)中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉換，每個緩沖池包含10個緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個進程進行數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，輸入數(shù)據(jù)量為50KB，輸出數(shù)據(jù)量為30KB，每個緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個13、在一個多任務操作系統(tǒng)中，多個進程同時競爭CPU資源。假設系統(tǒng)采用時間片輪轉調度算法，每個進程被分配相同長度的時間片。當一個進程在其時間片內未完成任務時，會被掛起并放入就緒隊列等待下一輪調度?，F(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14、某計算機系統(tǒng)中有一個磁盤，轉速為7200轉/分鐘，每個磁道有160個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)。若磁頭從一個磁道移動到相鄰磁道的平均時間為1ms，請問讀取一個4KB的數(shù)據(jù)塊平均需要多長時間？（假設不考慮旋轉延遲和傳輸時間）（）A.8.5msB.9.5msC.10.5msD.11.5ms15、在操作系統(tǒng)的磁盤管理中，磁盤調度算法的選擇對于磁盤的I/O性能有著重要的影響。除了前面提到的幾種常見算法，還有電梯調度算法。電梯調度算法類似于電梯的工作原理，總是沿著一個方向移動，直到該方向上沒有請求為止，然后改變方向。假設磁盤請求隊列的順序為82、170、43、140、24、16、190，磁頭當前位于50號磁道，初始移動方向為磁道號增加的方向。那么，采用電梯調度算法時，磁頭移動的總磁道數(shù)為（）A.382B.418C.450D.512二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理實時系統(tǒng)中的資源搶占？2、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的安全意識培訓和教育？3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的用戶界面設計原則。4、（本題5分）什么是系統(tǒng)服務質量？如何保證？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的內存映射文件機制，包括其工作原理、優(yōu)點和適用場景。分析內存映射文件如何提高文件訪問效率，以及在進程間通信和大文件處理中的應用。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)的進程調度算法，如先來先服務、短作業(yè)優(yōu)先、時間片輪轉、優(yōu)先級調度等。分析各種算法的優(yōu)缺點，并討論在不同系統(tǒng)負載和應用場景下的選擇策略。3、（本題5分）內存管理是操作系統(tǒng)的核心功能之一。深入探討各種內存管理技術，如分區(qū)存儲管理、頁式存儲管理、段式存儲管理、段頁式存儲管理等，分析它們在內存分配效率、內存碎片處理、地址轉換等方面的特點和優(yōu)劣，以及如何在不同的應用場景中進行選擇和優(yōu)化。4、（本題5分）詳細闡述操作系統(tǒng)中的分布式操作系統(tǒng)的架構和通信機制，探討如何實現(xiàn)進程遷移、資源共享和分布式同步。分析分布式操作系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。5、（本題5分）深入探討在多處理器操作系統(tǒng)中，進程同步