武漢學院《操作系統(tǒng)》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《操作系統(tǒng)》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、在虛擬存儲系統(tǒng)中，頁面置換算法的性能對系統(tǒng)的整體性能有很大影響。假設系統(tǒng)采用先進先出（FIFO）頁面置換算法。以下關于FIFO算法的特點的描述，正確的是：（）A.FIFO算法可能會把經常使用的頁面置換出去，導致缺頁率增加B.FIFO算法總是選擇在內存中駐留時間最長的頁面進行置換C.FIFO算法實現簡單，但性能不如其他復雜的頁面置換算法D.FIFO算法不會產生Belady異常現象2、在一個具有虛擬存儲功能的操作系統(tǒng)中，某進程的部分頁面被換出到外存。當該進程再次訪問這些被換出的頁面時，會產生缺頁中斷。以下關于缺頁中斷處理的說法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會立即將所需頁面從外存調入內存，然后恢復進程的執(zhí)行B.缺頁中斷處理過程中，進程會被一直阻塞，直到頁面調入完成C.操作系統(tǒng)會先選擇一個合適的頁面進行置換，然后將所需頁面調入內存D.缺頁中斷的處理優(yōu)先級低于其他硬件中斷，會在其他中斷處理完成后再進行3、操作系統(tǒng)的內存管理功能對于系統(tǒng)性能至關重要。以下關于內存分配方式的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.連續(xù)分配方式將內存空間劃分為連續(xù)的區(qū)域，分配給進程B.分頁分配方式將內存空間劃分為固定大小的頁，進程的地址空間也被劃分為頁C.分段分配方式將進程的地址空間劃分為不同的段，每個段有不同的用途D.動態(tài)分配方式可以根據進程的需求動態(tài)地調整內存分配，不會出現內存碎片問題4、在一個采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，文件的索引表存放在磁盤上。假設一個文件有100個磁盤塊，每個磁盤塊大小為4KB，索引表項占用4個字節(jié)。如果采用一級索引，那么索引表最多可以表示多大的文件？如果采用二級索引，又能表示多大的文件？（）A.一級索引最多表示16MB的文件，二級索引最多表示256MB的文件B.一級索引最多表示4MB的文件，二級索引最多表示16GB的文件C.一級索引最多表示64KB的文件，二級索引最多表示256KB的文件D.一級索引最多表示1MB的文件，二級索引最多表示4GB的文件5、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網絡連接協(xié)同工作。假設系統(tǒng)中有多個任務需要分配到不同的節(jié)點上執(zhí)行，以下關于分布式操作系統(tǒng)任務分配的描述中，正確的是：（）A.任務分配只考慮節(jié)點的計算能力，不考慮網絡帶寬和延遲B.分布式操作系統(tǒng)會自動將任務平均分配到各個節(jié)點上，以保證負載均衡C.在任務分配過程中，需要考慮節(jié)點的資源狀態(tài)、任務的需求以及網絡通信開銷等因素D.一旦任務被分配到某個節(jié)點上，就不能再遷移到其他節(jié)點，即使該節(jié)點出現故障6、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)先級調度算法，優(yōu)先級數值越大優(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、J37、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲技術可以擴大程序的可用內存空間。以下關于虛擬存儲的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬存儲技術將硬盤空間作為內存的擴展，當內存不足時，將部分頁面換出到硬盤上B.虛擬存儲技術可以提高程序的并發(fā)度，因為多個程序可以共享硬盤空間作為虛擬內存C.虛擬存儲技術需要硬件支持，如MMU（內存管理單元）D.虛擬存儲技術可以完全替代物理內存，使得程序可以在沒有物理內存的情況下運行8、在一個虛擬存儲系統(tǒng)中，采用頁面置換算法時，把最先進入內存的頁面淘汰。已知系統(tǒng)為某進程分配了3個物理頁框，頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。假設初始時內存為空，那么，缺頁次數是多少？（）A.9次B.10次C.11次D.12次9、考慮一個具有4個頁面的虛擬內存系統(tǒng)，頁面大小為1KB，邏輯地址空間為32位。假設某一時刻，頁表內容如下：頁號0對應的物理塊號為2，頁號1對應的物理塊號為5，頁號2對應的物理塊號為7，頁號3對應的物理塊號為9。若進程訪問的邏輯地址為0x12345，請問對應的物理地址是多少？（）A.0x22345B.0x52345C.0x72345D.0x9234510、在一個采用請求分頁存儲管理的系統(tǒng)中，某進程的頁面訪問序列為4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。若分配給該進程的物理塊數為3，且初始時均為空，采用最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，那么發(fā)生的缺頁次數是多少？（）A.7B.8C.9D.1011、在操作系統(tǒng)的安全機制中，用戶認證和授權是重要的環(huán)節(jié)。假設一個系統(tǒng)中有多個用戶，每個用戶具有不同的權限。以下關于用戶認證和授權的描述中，正確的是：（）A.用戶認證只需要在用戶登錄時進行一次，后續(xù)操作無需再次認證B.授權是確定用戶可以訪問哪些資源和執(zhí)行哪些操作的過程C.一旦用戶通過認證，就擁有對系統(tǒng)所有資源的完全訪問權限D.用戶認證和授權的信息通常存儲在操作系統(tǒng)的內核中，以提高安全性12、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)13、在計算機操作系統(tǒng)中，內存管理是一項關鍵任務。假設系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址空間為32GB。則該進程的頁表項數量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M14、假設一個操作系統(tǒng)的頁表項大小為4字節(jié)，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁表需要占用多少內存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB15、在一個文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）包含了文件的各種屬性信息，如文件名、文件大小、文件創(chuàng)建時間等。假設一個文件系統(tǒng)中有1000個文件，每個文件的FCB占用128字節(jié)，磁盤塊大小為1024字節(jié)。那么，存儲這些文件的FCB至少需要多少個磁盤塊？（）A.125B.128C.256D.51216、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（數值越大優(yōu)先級越高），到達時間分別為0、1和2毫秒，服務時間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級調度算法，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17、在操作系統(tǒng)中，設備獨立性是指用戶程序在使用設備時不依賴于具體的物理設備。為了實現設備獨立性，系統(tǒng)引入了邏輯設備和物理設備的概念，并通過設備驅動程序進行轉換。假設一個系統(tǒng)中有三種類型的設備：打印機、磁盤和掃描儀。用戶程序通過邏輯設備名請求使用設備，系統(tǒng)根據設備分配表進行設備分配?，F在有多個進程同時請求使用打印機和磁盤，為了有效地進行設備分配，系統(tǒng)采用的策略應該是（）A.先來先服務B.優(yōu)先級分配C.短作業(yè)優(yōu)先D.隨機分配18、操作系統(tǒng)的進程通信機制可以實現不同進程之間的數據交換和同步。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19、在操作系統(tǒng)中，進程通信是進程之間交換信息的重要手段。常見的進程通信方式有共享存儲、消息傳遞和管道通信等。共享存儲方式通過在內存中開辟共享存儲區(qū)來實現進程間的通信；消息傳遞方式則通過發(fā)送和接收消息來完成；管道通信是一種半雙工的通信方式?，F在有兩個進程需要頻繁地交換大量數據，為了提高通信效率，最適合采用的通信方式是（）A.共享存儲B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式均可20、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之間的數據傳輸次數，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，也可以通過軟件實現D.緩沖技術只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）什么是通道控制方式？其優(yōu)勢是什么？2、（本題5分）解釋設備管理中的設備控制器的功能。3、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的安全審計和合規(guī)性檢查？4、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的技術支持和維護模式。5、（本題5分）什么是實時操作系統(tǒng)？其特點是什么？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的資源分配公平性和效率問題。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)擴展的兼容性問題。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何處理進程間通信中的消息丟失和重復問題。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)的節(jié)能管理策略，以及如何在性能和能耗之間進行平衡。5、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何處理文件系統(tǒng)的目錄緩存和預取策略。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在實時操作系統(tǒng)中，任務的資源需求預測對于資源分配和調度至關重要。請綜合論述資源需求預測的方法和模