西安郵電大學(xué)《操作系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西安郵電大學(xué)《操作系統(tǒng)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個多任務(wù)操作系統(tǒng)中，多個進(jìn)程同時競爭CPU資源。假設(shè)系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個進(jìn)程被分配相同長度的時間片。當(dāng)一個進(jìn)程在其時間片內(nèi)未完成任務(wù)時，會被掛起并放入就緒隊(duì)列等待下一輪調(diào)度?，F(xiàn)在有三個進(jìn)程P1、P2和P3，它們的運(yùn)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(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時間（從進(jìn)程開始到完成的時間）大約是多少？需要考慮進(jìn)程的切換時間和等待時間，并分析這種調(diào)度算法在不同場景下的優(yōu)缺點(diǎn)。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒2、某操作系統(tǒng)中，有三個進(jìn)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(jìn)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(xì)的分析過程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P23、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于樹形目錄結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)文件的共享，但會增加文件查找的時間復(fù)雜度B.在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個目錄時，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹形目錄結(jié)構(gòu)不允許文件或目錄重名，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪問性4、在一個單處理機(jī)系統(tǒng)中，有三個進(jìn)程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級分別為3、2和1（數(shù)值越大優(yōu)先級越高），到達(dá)時間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級調(diào)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5、操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度算法對于系統(tǒng)性能有很大影響。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度算法的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法按照進(jìn)程到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法優(yōu)先調(diào)度執(zhí)行時間短的進(jìn)程C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法將CPU時間劃分為固定大小的時間片，每個進(jìn)程輪流執(zhí)行一個時間片D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法只考慮進(jìn)程的等待時間，不考慮執(zhí)行時間6、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都有各自的特點(diǎn)。假設(shè)一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關(guān)于段式存儲管理的優(yōu)點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.段的長度可以根據(jù)程序的邏輯需要動態(tài)改變，更便于程序的擴(kuò)展和修改B.由于段的長度固定，內(nèi)存分配和管理更加簡單高效C.段式存儲管理不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，提高了內(nèi)存利用率D.段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲管理更快7、在一個實(shí)時操作系統(tǒng)中，有多個任務(wù)具有不同的截止時間和優(yōu)先級。任務(wù)T1的截止時間為100毫秒，優(yōu)先級為高；任務(wù)T2的截止時間為200毫秒，優(yōu)先級為中；任務(wù)T3的截止時間為300毫秒，優(yōu)先級為低。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前處于空閑狀態(tài)，然后這三個任務(wù)依次到達(dá)。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，那么任務(wù)的執(zhí)行順序是怎樣的？同時分析這種調(diào)度算法在滿足實(shí)時任務(wù)截止時間方面的可靠性和可能存在的問題。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T18、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度算法可以根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級來決定其執(zhí)行順序。優(yōu)先級可以是靜態(tài)的，在進(jìn)程創(chuàng)建時確定；也可以是動態(tài)的，根據(jù)進(jìn)程的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整。假設(shè)系統(tǒng)中有三個進(jìn)程P1、P2和P3，它們的靜態(tài)優(yōu)先級分別為3、5和7，當(dāng)前時刻P1正在運(yùn)行，P2和P3在就緒隊(duì)列中等待。突然，P1發(fā)生I/O等待，P2和P3的優(yōu)先級不變。那么，接下來應(yīng)該被調(diào)度執(zhí)行的進(jìn)程是（）A.P2B.P3C.繼續(xù)等待P1完成I/O操作D.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)9、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動程序來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運(yùn)行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運(yùn)行在用戶模式下10、在一個具有虛擬存儲功能的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的部分頁面被換出到外存。當(dāng)該進(jìn)程再次訪問這些被換出的頁面時，會產(chǎn)生缺頁中斷。以下關(guān)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(diào)入內(nèi)存，然后恢復(fù)進(jìn)程的執(zhí)行B.缺頁中斷處理過程中，進(jìn)程會被一直阻塞，直到頁面調(diào)入完成C.操作系統(tǒng)會先選擇一個合適的頁面進(jìn)行置換，然后將所需頁面調(diào)入內(nèi)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(jìn)行11、在一個具有快表的分頁系統(tǒng)中，假定頁表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內(nèi)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.140ns12、在一個具有內(nèi)存保護(hù)機(jī)制的操作系統(tǒng)中，每個進(jìn)程都被分配了獨(dú)立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結(jié)合來防止進(jìn)程訪問其他進(jìn)程的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)進(jìn)程P1試圖訪問進(jìn)程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護(hù)機(jī)制是如何實(shí)現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關(guān)處理邏輯，并討論內(nèi)存保護(hù)在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實(shí)現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實(shí)現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護(hù)機(jī)制作用有限，意義不大13、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)有連續(xù)分配、鏈接分配和索引分配等多種方式。連續(xù)分配方式具有較高的順序訪問速度，但存在外部碎片問題；鏈接分配方式解決了外部碎片問題，但隨機(jī)訪問速度較慢；索引分配方式則結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個索引節(jié)點(diǎn)包含13個直接地址項(xiàng)、1個一級間接地址項(xiàng)、1個二級間接地址項(xiàng)和1個三級間接地址項(xiàng)，每個地址項(xiàng)大小為4字節(jié)，盤塊大小為1KB。若要訪問文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤I/O操作（）A.1B.2C.3D.414、考慮一個具有8個進(jìn)程的系統(tǒng)，每個進(jìn)程需要3個資源實(shí)例才能完成其任務(wù)。系統(tǒng)總共有18個資源實(shí)例可用。使用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果是，給出一個安全序列；如果不是，說明原因。（）A.是，安全序列為P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8B.是，安全序列為P2,P4,P1,P3,P5,P7,P6,P8C.否，資源不足D.否，存在進(jìn)程請求資源無法滿足導(dǎo)致死鎖15、在操作系統(tǒng)的虛擬存儲管理中，頁面置換算法的選擇對系統(tǒng)性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用最近未使用（NRU）頁面置換算法，以下關(guān)于NRU算法的描述中，正確的是：（）A.NRU算法根據(jù)頁面最近是否被使用以及是否被修改來選擇置換頁面B.NRU算法總是選擇最長時間未被使用的頁面進(jìn)行置換C.NRU算法在選擇置換頁面時，不考慮頁面的訪問頻率D.NRU算法比先進(jìn)先出（FIFO）算法更能避免Belady異?，F(xiàn)象16、考慮一個具有4個頁面的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)，頁面大小為1KB，邏輯地址空間為32位。假設(shè)某一時刻，頁表內(nèi)容如下：頁號0對應(yīng)的物理塊號為2，頁號1對應(yīng)的物理塊號為5，頁號2對應(yīng)的物理塊號為7，頁號3對應(yīng)的物理塊號為9。若進(jìn)程訪問的邏輯地址為0x12345，請問對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x22345B.0x52345C.0x72345D.0x9234517、在一個采用分頁存儲管理的系統(tǒng)中，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。某進(jìn)程的頁表如下：頁號0對應(yīng)的物理塊號為5，頁號1對應(yīng)的物理塊號為8，頁號2對應(yīng)的物理塊號為10，頁號3對應(yīng)的物理塊號為12。當(dāng)進(jìn)程訪問的邏輯地址為0x8000時，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x2800018、在一個采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，一個文件的大小為100KB，盤塊大小為4KB，每個盤塊號占用4個字節(jié)。若采用一級索引，索引表項(xiàng)能夠容納的盤塊號數(shù)量為1024個。那么，該文件最多需要多少個索引塊？（）A.1個B.2個C.3個D.4個19、在操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行交互的接口。假設(shè)有一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，通過系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行過程的描述，正確的是：（）A.用戶程序直接訪問文件系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，完成文件讀取操作B.用戶程序通過陷入內(nèi)核模式，執(zhí)行內(nèi)核提供的文件讀取函數(shù)C.系統(tǒng)調(diào)用會導(dǎo)致用戶程序被阻塞，直到文件讀取完成后才能繼續(xù)執(zhí)行D.系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行速度非常快，對用戶程序的性能幾乎沒有影響20、在一個采用樹形目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，有一個根目錄/，其下有子目錄A和B，A目錄下有文件file1和子目錄C，B目錄下有文件file2?，F(xiàn)在要從根目錄開始查找文件file1，以下哪種查找方式效率最高？（）A.順序查找B.二分查找C.哈希查找D.基于索引的查找21、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用鏈接分配方式。每個磁盤塊大小為512字節(jié)，文件的起始地址為1000塊，文件長度為5000字節(jié)。請問該文件占用了多少個磁盤塊？（）A.10B.11C.12D.1322、在操作系統(tǒng)中，線程同步的方式有多種，如互斥鎖、條件變量、信號量等。假設(shè)一個線程需要等待另一個線程完成某個操作后才能繼續(xù)執(zhí)行。以下關(guān)于線程同步方式選擇的描述，正確的是：（）A.如果只是簡單的互斥訪問資源，使用條件變量更合適B.信號量適合用于多個線程對多個資源的同步訪問C.互斥鎖適用于線程之間需要復(fù)雜的交互和等待條件的情況D.條件變量通常與互斥鎖配合使用，以實(shí)現(xiàn)線程的等待和喚醒23、在一個多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，多個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。進(jìn)程A正在使用CPU進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)程B正在等待I/O操作完成，進(jìn)程C處于就緒狀態(tài)。此時，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)可能會將CPU分配給進(jìn)程C，暫停進(jìn)程A的執(zhí)行B.由于進(jìn)程B正在等待I/O操作，所以它會被立即調(diào)度執(zhí)行C.進(jìn)程A會一直占用CPU直到其計(jì)算任務(wù)完成，不會被調(diào)度切換D.操作系統(tǒng)一定會選擇等待時間最長的進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度24、在一個具有進(jìn)程通信機(jī)制的操作系統(tǒng)中，有進(jìn)程P1和P2，它們通過消息隊(duì)列進(jìn)行通信。P1向消息隊(duì)列發(fā)送了5條消息，P2從消息隊(duì)列中接收消息。假設(shè)消息隊(duì)列遵循先進(jìn)先出的原則，且P2接收消息的速度比P1發(fā)送消息的速度慢。當(dāng)P2開始接收消息時，消息隊(duì)列中已有3條消息。那么，P2最多能接收到幾條消息？（）A.3條B.5條C.8條D.不確定，取決于P2接收消息的時間和P1發(fā)送消息的情況25、某操作系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，用戶A創(chuàng)建了一個文件/home/A/doc.txt，用戶B想要訪問該文件，但是沒有權(quán)限。若用戶A賦予用戶B對該文件的讀權(quán)限，用戶B應(yīng)該如何訪問該文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不對二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)在不同計(jì)算架構(gòu)上的移植。2、（本題5分）簡述文件目錄的作用和結(jié)構(gòu)。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存屏障指令。4、（本題5分）什么是緩沖區(qū)？為什么要引入緩沖區(qū)？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)中的文件系統(tǒng)的快照技術(shù)和應(yīng)用。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的內(nèi)存泄漏的運(yùn)行時檢測工具。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對文件系統(tǒng)的日志記錄和分析功能。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的目錄索引優(yōu)化技術(shù)。5、（本題5分）分析銀行家算法在資源分配