武漢學(xué)院《操作系統(tǒng)應(yīng)用與編程》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁武漢學(xué)院《操作系統(tǒng)應(yīng)用與編程》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)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、在一個具有多個緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，從用戶進(jìn)程向緩沖區(qū)寫入數(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)從用戶進(jìn)程向緩沖區(qū)寫入一個數(shù)據(jù)的平均時間為T1，從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出一個數(shù)據(jù)的平均時間為T2，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)滿足什么關(guān)系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對2、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(shè)系統(tǒng)的時間片大小為20毫秒，用戶進(jìn)程A在一個時間片內(nèi)完成了一部分計算任務(wù)，還需要繼續(xù)執(zhí)行。以下關(guān)于分時操作系統(tǒng)和進(jìn)程調(diào)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(diào)度進(jìn)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(yīng)非常迅速，好像每個用戶都在獨占系統(tǒng)C.如果在進(jìn)程A等待調(diào)度的過程中有更高優(yōu)先級的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，進(jìn)程A可能會被延遲調(diào)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(yīng)時間3、操作系統(tǒng)的死鎖檢測和恢復(fù)是解決死鎖問題的重要手段。以下關(guān)于死鎖檢測和恢復(fù)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.死鎖檢測可以通過資源分配圖或矩陣等方法來實現(xiàn)B.死鎖恢復(fù)可以通過剝奪資源、終止進(jìn)程等方式來解決死鎖問題C.死鎖檢測和恢復(fù)可以在系統(tǒng)運行過程中自動進(jìn)行，不需要人工干預(yù)D.死鎖檢測和恢復(fù)可能會導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，因為需要占用一定的系統(tǒng)資源4、在一個分布式操作系統(tǒng)中，進(jìn)程遷移是一種常見的操作，用于實現(xiàn)負(fù)載均衡和資源優(yōu)化。假設(shè)一個進(jìn)程需要從一個節(jié)點遷移到另一個節(jié)點，分析進(jìn)程遷移過程中需要考慮的因素，如進(jìn)程狀態(tài)的保存和恢復(fù)、資源的重新分配、網(wǎng)絡(luò)通信開銷等，并討論如何減少進(jìn)程遷移的開銷和對系統(tǒng)性能的影響。A.進(jìn)程遷移總是有益的B.進(jìn)程遷移總是有害的C.進(jìn)程遷移在某些情況下有益，某些情況下有害D.取決于系統(tǒng)的負(fù)載和資源分布5、在虛擬存儲管理中，頁面置換算法的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的性能。除了常見的LRU、FIFO等算法，還有最不經(jīng)常使用（LFU）算法。LFU算法根據(jù)頁面被訪問的頻率來選擇淘汰頁面。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了4個物理頁面，頁面訪問序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進(jìn)行頁面置換。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次6、進(jìn)程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進(jìn)程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機制。假設(shè)有兩個進(jìn)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(dāng)P1訪問資源R時，執(zhí)行P(S)操作；當(dāng)P1訪問結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號量和進(jìn)程操作的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)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(jìn)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(yuǎn)不會小于0，因為這意味著出現(xiàn)了錯誤的操作D.當(dāng)P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個進(jìn)程在等待資源R，操作系統(tǒng)會隨機選擇一個進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)7、在一個操作系統(tǒng)中，有一個進(jìn)程正在進(jìn)行大量的文件讀寫操作。為了提高文件系統(tǒng)的性能，操作系統(tǒng)采用了緩存機制，將經(jīng)常訪問的文件數(shù)據(jù)緩存在內(nèi)存中。以下關(guān)于文件緩存的描述，哪一項是正確的？（）A.文件緩存可以減少磁盤I/O操作的次數(shù)，提高文件訪問的速度，但會占用大量的內(nèi)存B.文件緩存中的數(shù)據(jù)會自動與磁盤中的文件保持同步，無需額外的操作C.當(dāng)內(nèi)存不足時，文件緩存中的數(shù)據(jù)會被立即清除，以釋放內(nèi)存給其他進(jìn)程使用D.文件緩存只對順序讀取文件有效，對隨機讀取文件沒有幫助8、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務(wù)的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個任務(wù)能否在各自的周期內(nèi)完成執(zhí)行？（給出詳細(xì)的計算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對9、在一個采用請求分頁存儲管理的操作系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址空間為32GB。若該進(jìn)程的頁表項中，有效位為1表示頁面在內(nèi)存中，為0表示頁面不在內(nèi)存中。假設(shè)頁表存放在內(nèi)存中，每頁可存放1024個頁表項。那么，該進(jìn)程頁表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB10、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信中，消息傳遞是一種常見的方式。假設(shè)有兩個進(jìn)程P1和P2通過消息隊列進(jìn)行通信。P1向消息隊列發(fā)送了一條消息，P2從消息隊列接收消息。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)消息隊列已滿時，P1發(fā)送消息會被阻塞，直到隊列中有空間可用C.P2從消息隊列接收消息時，如果隊列為空，P2會一直等待，直到有消息到來D.消息傳遞通信只能在同一臺計算機上的進(jìn)程之間使用，不能用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的進(jìn)程通信11、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的調(diào)度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法簡單直觀，但可能導(dǎo)致短作業(yè)等待時間過長B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導(dǎo)致長作業(yè)饑餓C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個進(jìn)程都有機會執(zhí)行，但可能導(dǎo)致頻繁的上下文切換D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法可以兼顧短作業(yè)和長作業(yè)的需求，但計算響應(yīng)比的開銷較大，不適合實時系統(tǒng)12、在一個操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀是常見的操作。假設(shè)一個應(yīng)用程序需要頻繁創(chuàng)建和銷毀大量的短生命周期進(jìn)程，分析這種操作對系統(tǒng)性能的影響，包括內(nèi)存分配、資源消耗和上下文切換等，并討論如何通過進(jìn)程池、線程池等技術(shù)來優(yōu)化這種情況，以及這些技術(shù)的適用場景和限制。A.頻繁創(chuàng)建和銷毀進(jìn)程總是有害的B.頻繁創(chuàng)建和銷毀進(jìn)程在某些情況下無害C.可以通過進(jìn)程池或線程池完全解決性能問題D.進(jìn)程池和線程池有適用場景和限制13、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)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(shù)，它由多個緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個系統(tǒng)中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個緩沖池包含10個緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個進(jìn)程進(jìn)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14、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，邏輯地址為32位。若某進(jìn)程的頁表如下所示：頁號物理塊號021528311則邏輯地址0x12345678對應(yīng)的物理地址是多少？（請給出詳細(xì)的計算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x2234567815、在一個多線程的操作系統(tǒng)中，有一個進(jìn)程包含多個線程。假設(shè)線程T1、T2和T3屬于同一個進(jìn)程，它們共享進(jìn)程的資源，如內(nèi)存空間、文件描述符等?，F(xiàn)在線程T1執(zhí)行一個系統(tǒng)調(diào)用導(dǎo)致阻塞，那么其他線程的狀態(tài)會受到怎樣的影響？（）A.線程T2和T3也會被阻塞，直到T1完成系統(tǒng)調(diào)用B.線程T2和T3不受影響，繼續(xù)執(zhí)行C.線程T2和T3會暫停，等待操作系統(tǒng)的調(diào)度D.線程T2和T3可能會被切換到其他進(jìn)程的線程執(zhí)行16、在操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是保證多線程程序正確執(zhí)行的關(guān)鍵。以下關(guān)于線程同步和互斥的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.線程同步是指多個線程之間協(xié)調(diào)執(zhí)行，避免出現(xiàn)競爭條件和數(shù)據(jù)不一致的問題B.線程互斥是指多個線程之間對共享資源的訪問進(jìn)行互斥控制，保證同一時間只有一個線程訪問共享資源C.線程同步和互斥可以通過鎖、信號量和條件變量等機制來實現(xiàn)D.線程同步和互斥只對多線程程序有效，對單線程程序沒有作用17、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進(jìn)程管理模塊負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止等操作。假設(shè)一個進(jìn)程由于等待資源而進(jìn)入阻塞狀態(tài)。以下關(guān)于阻塞進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述，正確的是：（）A.當(dāng)所需資源可用時，阻塞進(jìn)程會直接轉(zhuǎn)換為運行狀態(tài)B.阻塞進(jìn)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(jìn)程會一直保持阻塞狀態(tài)，直到系統(tǒng)強制終止D.阻塞進(jìn)程在等待一段時間后會自動轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)18、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)。假設(shè)根目錄下有目錄A和B，目錄A下有文件F1和目錄C，目錄B下有文件F2和目錄D?，F(xiàn)在要查找文件F1，從根目錄開始，依次經(jīng)過的目錄路徑是什么？同時，如果要刪除目錄A，需要滿足哪些條件？（）A.路徑為/A/F1；刪除目錄A需要目錄A為空且沒有進(jìn)程正在使用它B.路徑為/A/C/F1；刪除目錄A需要目錄A下的所有文件和子目錄已被刪除C.路徑為/A；刪除目錄A需要目錄A及其所有子目錄和文件沒有被其他用戶鎖定D.路徑為/A/F1；刪除目錄A需要目錄A下沒有隱藏文件且父目錄有寫權(quán)限19、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中的一個任務(wù)需要在多個節(jié)點上并行執(zhí)行。以下關(guān)于分布式任務(wù)調(diào)度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務(wù)會被自動分配到負(fù)載最輕的節(jié)點上執(zhí)行，以實現(xiàn)負(fù)載均衡B.每個節(jié)點獨立進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統(tǒng)中不存在資源競爭和死鎖問題，因為節(jié)點相互獨立D.任務(wù)在節(jié)點之間的遷移不會影響其執(zhí)行進(jìn)度和結(jié)果20、在一個采用請求調(diào)頁存儲管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程在運行過程中要訪問的頁面序列為：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系統(tǒng)分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，且初始時進(jìn)程的頁面都不在內(nèi)存中。當(dāng)進(jìn)程訪問頁面3時發(fā)生缺頁中斷，采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，此時被淘汰的頁面是哪個？（）A.1B.2C.4D.5二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)如何管理外存中的文件？2、（本題5分）什么是系統(tǒng)自舉？3、（本題5分）解釋進(jìn)程創(chuàng)建的步驟和所需資源。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的加密和解密操作的性能優(yōu)化。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的文件刪除操作的安全性和可靠性。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持不同類型的文件系統(tǒng)加密的密鑰