信陽師范大學《操作系統(tǒng)》2022-2023學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁信陽師范大學《操作系統(tǒng)》

2022-2023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、在一個操作系統(tǒng)中，進程通信是非常重要的一部分。假設有兩個進程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)。以下幾種進程通信方式中，哪種方式最適合這種情況？（）A.共享內存：兩個進程可以直接訪問同一塊共享的內存區(qū)域，進行數(shù)據(jù)交換B.消息傳遞：通過發(fā)送和接收消息來傳遞數(shù)據(jù)，每個消息有固定的大小和格式C.管道：一種單向的、基于字節(jié)流的通信方式，數(shù)據(jù)只能從一端流向另一端D.信號量：用于進程之間的同步，而不是直接的數(shù)據(jù)交換2、在操作系統(tǒng)的設備管理中，I/O控制方式有多種，如程序控制I/O、中斷驅動I/O、DMA方式和通道控制方式。假設一個磁盤正在進行數(shù)據(jù)傳輸，以下關于不同I/O控制方式的描述中，正確的是：（）A.程序控制I/O方式下，CPU會一直等待I/O操作完成，導致CPU利用率很低B.中斷驅動I/O方式中，CPU在I/O操作開始后可以去執(zhí)行其他任務，直到收到中斷信號C.DMA方式下，數(shù)據(jù)的傳輸完全由DMA控制器控制，CPU無需參與D.通道控制方式是最復雜的I/O控制方式，因此在實際應用中很少使用3、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結構（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當進行文件寫入操作時，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結構文件系統(tǒng)在面對系統(tǒng)崩潰或電源故障時如何保證文件系統(tǒng)的一致性，以及與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相比在性能和存儲空間使用方面的特點。A.日志結構文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結構文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結構文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當D.取決于具體的應用和系統(tǒng)配置4、在一個采用段式存儲管理的操作系統(tǒng)中，某進程的邏輯地址由段號和段內偏移量組成。假設進程有三個段，段號分別為0、1、2，段長分別為1000、2000、3000，段內偏移量分別為500、1500、2500。那么，對應的物理地址分別是多少？同時，如果要進行段的共享，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5、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6、某計算機系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲管理方式，系統(tǒng)內存被劃分為4個分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB?，F(xiàn)有四個作業(yè)J1、J2、J3和J4，它們的大小分別為150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次適應算法分配內存，作業(yè)的裝入順序為J1、J2、J3、J4，請問哪個作業(yè)無法裝入內存？（）A.J1B.J2C.J3D.J47、操作系統(tǒng)中的內存管理是一項關鍵任務，分頁存儲管理是一種常見的內存管理方式。在分頁存儲管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個固定大小的頁面，同時將內存空間也分為相同大小的頁框。當程序運行時，通過頁表將頁面映射到頁框。現(xiàn)在考慮一個具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁面大小為4KB，那么頁表項的長度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位8、操作系統(tǒng)的死鎖問題是一個需要重點關注和解決的難題。假設有四個進程P1、P2、P3和P4，它們分別申請了資源R1、R2、R3和R4。目前的資源分配情況導致了死鎖的發(fā)生。以下關于死鎖檢測和解除的說法，正確的是：（）A.可以通過資源分配圖來檢測死鎖是否發(fā)生，如果存在環(huán)路則表示發(fā)生了死鎖B.一旦檢測到死鎖，操作系統(tǒng)會立即終止所有涉及死鎖的進程，以解除死鎖C.死鎖解除時，通常會選擇優(yōu)先級最低的進程進行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統(tǒng)應該禁止進程申請多個資源9、在一個多道批處理系統(tǒng)中，有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時間、運行時間如下表所示：作業(yè)提交時間運行時間（小時）J18:003J29:002J310:001假設系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調度算法，計算三個作業(yè)的平均周轉時間。（給出詳細的計算過程）（）A.4小時B.4.33小時C.4.67小時D.5小時10、在一個采用先來先服務（FCFS）磁盤調度算法的系統(tǒng)中，假設磁盤請求隊列的順序為98，183，37，122，14，124，65，67。磁頭初始位置在53磁道，磁頭移動方向從0磁道開始向磁道號增加的方向移動，請問磁頭移動的總距離是多少？（）A.565B.649C.708D.75611、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。假設系統(tǒng)為進程分配了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12、在一個具有內存保護機制的操作系統(tǒng)中，每個進程都被分配了獨立的內存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結合來防止進程訪問其他進程的內存區(qū)域。假設進程P1試圖訪問進程P2的內存空間，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個內存訪問違規(guī)的異常。分析這種內存保護機制是如何實現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關處理邏輯，并討論內存保護在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實現(xiàn)，意義重大D.內存保護機制作用有限，意義不大13、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來存儲文件的屬性和磁盤塊的指針。假設一個inode占用128字節(jié)，其中10個直接磁盤塊指針，1個一級間接磁盤塊指針，1個二級間接磁盤塊指針，1個三級間接磁盤塊指針。每個磁盤塊大小為4KB，每個磁盤塊指針占用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.128GB14、在操作系統(tǒng)中，文件的共享和保護是非常重要的問題。文件共享可以提高系統(tǒng)資源的利用率，但也可能帶來安全風險。為了實現(xiàn)文件共享，可以采用基于索引節(jié)點的共享方式或者利用符號鏈接實現(xiàn)共享。對于文件保護，常見的方法有訪問控制列表（ACL）、口令保護和加密保護等?，F(xiàn)在有一個文件系統(tǒng)，多個用戶需要同時訪問一個共享文件，為了保證文件的安全性和一致性，采用的合適方法是（）A.為每個用戶設置不同的訪問權限B.對文件進行加密保護C.要求用戶輸入口令才能訪問文件D.限制同時訪問的用戶數(shù)量15、某計算機系統(tǒng)采用虛擬存儲技術，系統(tǒng)為用戶進程提供了2GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB，采用兩級頁表結構。若頁目錄表和頁表中的每個表項均占4B，則頁目錄表和頁表分別最多包含多少個表項？（給出詳細的計算過程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和1024二、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)的審計和日志記錄。2、（本題5分）操作系統(tǒng)是如何進行設備管理的？3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何支持云計算環(huán)境？4、（本題5分）解釋內存管理的主要任務。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）實時操作系統(tǒng)在對時間要求嚴格的應用中具有關鍵作用。論述實時操作系統(tǒng)的特點和要求，如確定性響應時間、任務優(yōu)先級調度等，分析實時操作系統(tǒng)在工業(yè)控制、航空航天等領域的應用和挑戰(zhàn)，并探討如何保證實時任務的按時完成。2、（本題5分）隨著計算機技術的不斷發(fā)展，操作系統(tǒng)在資源管理方面面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。論述操作系統(tǒng)如何有效地管理內存資源，包括內存分配策略、頁面置換算法等，并分析它們在不同應用場景下的優(yōu)缺點和適用情況。3、（本題5分）操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡流量控制對于保障網(wǎng)絡服務質量至關重要。論述網(wǎng)絡流量控制的方法和技術，如令牌桶算法、漏桶算法等，分析流量控制在不同網(wǎng)絡場景下的應用，探討如何根據(jù)網(wǎng)絡需求合理配置流量控制參數(shù)。4、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，進程同步與互斥的概念、實現(xiàn)機制以及它們在多進程環(huán)境下的重要性。分析常見的同步工具如信號量、互斥鎖等的工作原理，并舉例說明在實際應用中如何避免死鎖的發(fā)生。5、（本題5分）在實時操作系統(tǒng)中，任務調度的可預測性是至關重要的。請深入探討實時任務調度算法的可預測性分析方法，包括基于周期、截止時間和優(yōu)先級的調度算法，分析影響調度可預測性的因素，如任務執(zhí)行時