西安工業(yè)大學(xué)《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》2023-2024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頁西安工業(yè)大學(xué)

《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》2023-2024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一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(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)存儲任務(wù)?，F(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)算和存儲資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會將整個(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的故障會導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)2、在操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理中，伙伴系統(tǒng)是一種用于內(nèi)存分配和回收的算法。假設(shè)系統(tǒng)初始時(shí)有一塊連續(xù)的內(nèi)存空間，采用伙伴系統(tǒng)進(jìn)行管理。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程請求分配一塊內(nèi)存時(shí)，以下關(guān)于內(nèi)存分配的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)會將整塊內(nèi)存空間分配給進(jìn)程，即使請求的內(nèi)存大小小于可用空間B.系統(tǒng)會從可用的內(nèi)存塊中查找最合適大小的塊進(jìn)行分配，并將其分割C.伙伴系統(tǒng)會優(yōu)先從內(nèi)存的低地址部分開始分配內(nèi)存，以提高分配效率D.內(nèi)存分配過程中不會產(chǎn)生碎片，因?yàn)榛锇橄到y(tǒng)總是進(jìn)行整塊的分配和回收3、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用連續(xù)分配方式。已知一個(gè)文件的起始物理塊號為100，文件長度為50個(gè)物理塊。如果要在文件中間插入10個(gè)物理塊的內(nèi)容，需要進(jìn)行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長度B.將文件后半部分內(nèi)容向后移動(dòng)10個(gè)物理塊的位置，然后插入新內(nèi)容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內(nèi)容和新內(nèi)容一起寫入D.無法在連續(xù)分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式4、設(shè)備管理中的設(shè)備分配策略可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于設(shè)備分配策略的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備分配可以采用先來先服務(wù)、優(yōu)先級高者優(yōu)先等策略B.設(shè)備分配策略需要考慮設(shè)備的特性和進(jìn)程的需求C.設(shè)備分配策略可以采用獨(dú)占式分配和共享式分配兩種方式D.設(shè)備分配策略只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用5、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的截止時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵因素。假設(shè)系統(tǒng)中有一個(gè)硬實(shí)時(shí)任務(wù)T1，其截止時(shí)間為100ms，當(dāng)前時(shí)間為50ms，任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行了40ms，還剩下20ms的計(jì)算量。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會暫停其他任務(wù)，優(yōu)先保證T1在截止時(shí)間前完成B.如果此時(shí)有一個(gè)更高優(yōu)先級的非實(shí)時(shí)任務(wù)就緒，操作系統(tǒng)會調(diào)度該任務(wù)執(zhí)行C.由于T1已經(jīng)花費(fèi)了較多時(shí)間，操作系統(tǒng)會判定其無法按時(shí)完成，將其放棄D.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不會對任務(wù)進(jìn)行搶占式調(diào)度，以避免影響任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度6、某操作系統(tǒng)采用了文件的加密技術(shù)，對文件的內(nèi)容進(jìn)行加密存儲。在讀取文件時(shí)，需要先進(jìn)行解密操作。假設(shè)加密和解密算法的時(shí)間復(fù)雜度相同，且均為O(n)，其中n為文件的大小。如果讀取一個(gè)10MB的文件，加密算法的執(zhí)行時(shí)間為5秒，那么解密這個(gè)文件大約需要多長時(shí)間？（）A.5秒B.10秒C.15秒D.20秒7、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）是用于存放文件相關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的訪問控制信息等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)的FCB大小為64字節(jié)，磁盤塊大小為1KB，其中4字節(jié)用于磁盤塊指針。若采用直接索引方式，每個(gè)磁盤塊可存放16個(gè)FCB，則一個(gè)文件最多可以有多少個(gè)磁盤塊（）A.16B.256C.4096D.655368、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)環(huán)境中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成各種任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A和B，它們分別運(yùn)行著不同的進(jìn)程。進(jìn)程P1在節(jié)點(diǎn)A上產(chǎn)生了一些數(shù)據(jù)，需要傳輸給在節(jié)點(diǎn)B上運(yùn)行的進(jìn)程P2?，F(xiàn)在有多種數(shù)據(jù)傳輸方式可供選擇，如消息傳遞、共享內(nèi)存和遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）等。對于這種跨節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，哪種方式在數(shù)據(jù)一致性、傳輸效率和編程復(fù)雜性方面具有更好的綜合性能？需要詳細(xì)分析每種方式的特點(diǎn)和適用場景。A.消息傳遞B.共享內(nèi)存C.遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）D.以上方式在不同情況下各有優(yōu)劣9、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個(gè)表項(xiàng)占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB10、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動(dòng)過程包括硬件初始化、內(nèi)核加載、驅(qū)動(dòng)程序加載和用戶空間服務(wù)啟動(dòng)等階段。假設(shè)系統(tǒng)在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)故障，分析可能導(dǎo)致故障的原因，如硬件問題、配置錯(cuò)誤、驅(qū)動(dòng)程序不兼容等，并討論如何進(jìn)行故障診斷和修復(fù)，以及如何優(yōu)化系統(tǒng)啟動(dòng)過程以提高啟動(dòng)速度。A.硬件問題是最常見的故障原因B.配置錯(cuò)誤是最常見的故障原因C.驅(qū)動(dòng)程序不兼容是最常見的故障原因D.不同故障原因在不同情況下都可能出現(xiàn)11、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，一定會立即被調(diào)度執(zhí)行C.在阻塞狀態(tài)的進(jìn)程不會因?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)先級的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，阻塞狀態(tài)的進(jìn)程可能會被長期擱置12、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用虛擬存儲技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進(jìn)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(gè)表項(xiàng)均占4B，則頁目錄表和頁表分別最多包含多少個(gè)表項(xiàng)？（給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和102413、文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對于文件的組織和管理非常重要。以下關(guān)于目錄結(jié)構(gòu)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.單級目錄結(jié)構(gòu)只有一個(gè)目錄，所有文件都放在這個(gè)目錄中B.兩級目錄結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)可以將文件組織成層次結(jié)構(gòu)，方便管理和查找D.無環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)可以允許文件有多個(gè)父目錄，增加了文件的靈活性14、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點(diǎn)（inode）來存儲文件的屬性和磁盤塊的指針。假設(shè)一個(gè)inode占用128字節(jié)，其中10個(gè)直接磁盤塊指針，1個(gè)一級間接磁盤塊指針，1個(gè)二級間接磁盤塊指針，1個(gè)三級間接磁盤塊指針。每個(gè)磁盤塊大小為4KB，每個(gè)磁盤塊指針占用4字節(jié)。請問該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB15、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行通信。假設(shè)系統(tǒng)需要添加一個(gè)新的外部設(shè)備，分析設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)過程，包括硬件接口的了解、寄存器的操作、中斷處理等，并討論設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在操作系統(tǒng)中的地位和作用，以及如何保證設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的穩(wěn)定性和可靠性。A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)簡單，作用不大B.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)復(fù)雜，作用關(guān)鍵C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)難度適中，作用一般D.取決于設(shè)備的類型和復(fù)雜度16、在虛擬存儲系統(tǒng)中，頁面置換算法的選擇對系統(tǒng)性能有很大影響。除了前面提到的最近最久未使用（LRU）算法，還有先進(jìn)先出（FIFO）算法和時(shí)鐘（Clock）算法等。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了三個(gè)物理頁面，頁面訪問序列為7、0、1、2、0、3、0、4、2、3、0、3、2、1、2、0、1、7、0、1。若采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，則發(fā)生的缺頁次數(shù)為（）A.9次B.10次C.11次D.12次17、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一種可能發(fā)生的嚴(yán)重問題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別占用了部分資源，并請求其他資源，從而形成了一個(gè)死鎖的局面。已知進(jìn)程P1占用了資源R1，并請求資源R2；進(jìn)程P2占用了資源R2，并請求資源R3；進(jìn)程P3占用了資源R3，并請求資源R1；進(jìn)程P4占用了資源R4，并請求資源R1。分析這種死鎖情況是如何產(chǎn)生的，以及可以采用哪些死鎖預(yù)防、避免和檢測恢復(fù)的策略來解決這個(gè)問題，并比較這些策略在系統(tǒng)性能和資源利用率方面的影響（）A.采用死鎖預(yù)防策略最優(yōu)B.采用死鎖避免策略最優(yōu)C.采用死鎖檢測恢復(fù)策略最優(yōu)D.不同策略在不同情況下各有優(yōu)劣18、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(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法。以下關(guān)于FIFO算法的特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.FIFO算法可能會把經(jīng)常使用的頁面置換出去，導(dǎo)致缺頁率增加B.FIFO算法總是選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最長的頁面進(jìn)行置換C.FIFO算法實(shí)現(xiàn)簡單，但性能不如其他復(fù)雜的頁面置換算法D.FIFO算法不會產(chǎn)生Belady異?，F(xiàn)象19、在一個(gè)采用段式存儲管理的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的邏輯地址由段號和段內(nèi)偏移量組成。假設(shè)進(jìn)程有三個(gè)段，段號分別為0、1、2，段長分別為1000、2000、3000，段內(nèi)偏移量分別為500、1500、2500。那么，對應(yīng)的物理地址分別是多少？同時(shí)，如果要進(jìn)行段的共享，需要滿足哪些條件？（）A.物理地址分別為500、1500、2500；段共享需要段的長度相同且訪問權(quán)限一致B.物理地址分別為500、3500、5500；段共享需要段的起始地址相同且訪問屬性相同C.物理地址分別為500、1500、5500；段共享需要段的屬性相同且段內(nèi)偏移量相同D.物理地址分別為500、3500、8500；段共享需要段的名稱相同且段長相同20、在一個(gè)采用段頁式存儲管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下所示：段號頁表長度（頁）頁表始址032001240021500若邏輯地址為（1，100），其中段號為1，頁號為100，頁面大小為1KB，請問其對應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.500B.600C.700D.80021、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)周期性任務(wù)T1、T2、T3，它們的周期分別為50ms、100ms、200ms，執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms、40ms。采用最早截止時(shí)間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法。在0時(shí)刻，三個(gè)任務(wù)同時(shí)到達(dá)。那么，在第一個(gè)200ms內(nèi)，T1任務(wù)被調(diào)度執(zhí)行的次數(shù)是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次22、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)需要分配到不同的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)任務(wù)分配的描述中，正確的是：（）A.任務(wù)分配只考慮節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，不考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲B.分布式操作系統(tǒng)會自動(dòng)將任務(wù)平均分配到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，以保證負(fù)載均衡C.在任務(wù)分配過程中，需要考慮節(jié)點(diǎn)的資源狀態(tài)、任務(wù)的需求以及網(wǎng)絡(luò)通信開銷等因素D.一旦任務(wù)被分配到某個(gè)節(jié)點(diǎn)上，就不能再遷移到其他節(jié)點(diǎn)，即使該節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障23、在一個(gè)虛擬存儲系統(tǒng)中，采用頁面置換算法時(shí)，把最先進(jìn)入內(nèi)存的頁面淘汰。已知系統(tǒng)為某進(jìn)程分配了3個(gè)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(shè)初始時(shí)內(nèi)存為空，那么，缺頁次數(shù)是多少？（）A.9次B.10次C.11次D.12次24、在一個(gè)采用虛擬存儲技術(shù)的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的工作集為當(dāng)前時(shí)刻t之前的10毫秒內(nèi)訪問過的頁面集合。若頁面訪問序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請問在t=10毫秒時(shí)，進(jìn)程的工作集中包含哪些頁面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,125、考慮一個(gè)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)，進(jìn)程之間存在資源競爭。假設(shè)有資源R1、R2和R3，進(jìn)程P1已經(jīng)占用了資源R1，進(jìn)程P2已經(jīng)占用了資源R2，進(jìn)程P3申請資源R1和R2。此時(shí)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26、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，有進(jìn)程P1、P2、P3，它們的資源需求分別為（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系統(tǒng)可用資源為（2，1，1）。采用銀行家算法判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？（）A.安全B.不安全C.無法確定D.以上都不對27、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(jìn)行有效的管理和控制。假設(shè)有一個(gè)磁盤系統(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)存儲在磁盤上。那么，讀取該文件所需的平均時(shí)間大約為（）A.15msB.20msC.25msD.30ms28、在一個(gè)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(shí)間等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)中有1000個(gè)文件，每個(gè)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(gè)磁盤塊？（）A.125B.128C.256D.51229、在存儲管理中，頁面置換時(shí)，如果所有頁都在使用，優(yōu)先置換未被修改的頁，這是基于（）的考慮。A.減少I/O次數(shù)B.提高內(nèi)存利用率C.縮短置換時(shí)間D.以上都是30、操作系統(tǒng)的文件保護(hù)機(jī)制可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護(hù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件保護(hù)可以通過訪問控制列表（ACL）來實(shí)現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權(quán)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(hù)只需要在文件系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)是與硬件交互的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。深入探討設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)、接口規(guī)范、注冊和初始化過程，分析設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中的中斷處理、DMA操作、設(shè)備控制等核心功能的實(shí)現(xiàn)，研究如何編寫高效、穩(wěn)定和可移植的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，并