張家口學(xué)院《操作系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)張家口學(xué)院

《操作系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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)采用先來(lái)先服務(wù)（FCFS）磁盤(pán)調(diào)度算法的系統(tǒng)中，假設(shè)磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列的順序?yàn)?8，183，37，122，14，124，65，67。磁頭初始位置在53磁道，磁頭移動(dòng)方向從0磁道開(kāi)始向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)，請(qǐng)問(wèn)磁頭移動(dòng)的總距離是多少？（）A.565B.649C.708D.7562、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結(jié)構(gòu)（Journaling）來(lái)提高文件操作的可靠性。當(dāng)進(jìn)行文件寫(xiě)入操作時(shí)，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實(shí)際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)在面對(duì)系統(tǒng)崩潰或電源故障時(shí)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(chǔ)空間使用方面的特點(diǎn)。A.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當(dāng)D.取決于具體的應(yīng)用和系統(tǒng)配置3、在一個(gè)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)中，進(jìn)程之間通過(guò)消息傳遞進(jìn)行通信。假設(shè)進(jìn)程P1向進(jìn)程P2發(fā)送了一條消息，消息在發(fā)送過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)或亂序的情況。為了保證消息傳遞的可靠性，通常需要采取哪些措施？（）A.為消息添加序列號(hào)、確認(rèn)機(jī)制和超時(shí)重傳B.使用共享內(nèi)存進(jìn)行通信C.增加緩沖區(qū)大小D.提高網(wǎng)絡(luò)帶寬4、文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對(duì)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(jí)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(jí)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(shù)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(wú)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5、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲(chǔ)采用連續(xù)分配方式。當(dāng)用戶創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，以下關(guān)于文件系統(tǒng)操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統(tǒng)首先在目錄中為新文件創(chuàng)建一個(gè)條目，然后在磁盤(pán)上為其分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間B.由于采用連續(xù)分配方式，文件系統(tǒng)需要從頭開(kāi)始查找足夠的連續(xù)空間來(lái)存儲(chǔ)新文件C.文件系統(tǒng)會(huì)為新文件隨機(jī)分配存儲(chǔ)空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續(xù)分配方式會(huì)導(dǎo)致文件的擴(kuò)展非常困難，所以文件系統(tǒng)通常會(huì)拒絕創(chuàng)建較大的新文件6、某操作系統(tǒng)支持多種文件系統(tǒng)，包括FAT32、NTFS和EXT4等?，F(xiàn)在有一個(gè)文件需要在不同的文件系統(tǒng)之間進(jìn)行復(fù)制，假設(shè)文件大小為10GB，源文件系統(tǒng)為FAT32，目標(biāo)文件系統(tǒng)為NTFS。在復(fù)制過(guò)程中，需要考慮文件系統(tǒng)的特性，如最大文件大小限制、簇大小、文件屬性支持等。以下關(guān)于這個(gè)文件復(fù)制過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制為4GB，所以無(wú)法直接復(fù)制這個(gè)10GB的文件B.文件復(fù)制時(shí)，簇大小的差異不會(huì)影響文件的內(nèi)容和存儲(chǔ)效率C.NTFS支持更多的文件屬性，復(fù)制過(guò)程中源文件系統(tǒng)中不支持的屬性會(huì)被自動(dòng)丟棄D.復(fù)制過(guò)程中，文件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以適應(yīng)目標(biāo)文件系統(tǒng)的要求，無(wú)需用戶干預(yù)7、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(jìng)爭(zhēng)。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(qǐng)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(wú)法確定8、某操作系統(tǒng)中，有三個(gè)并發(fā)進(jìn)程P1、P2和P3，都需要使用同類資源R，每個(gè)進(jìn)程需要的資源數(shù)分別為3、4和5。系統(tǒng)共有10個(gè)該類資源。若采用銀行家算法，當(dāng)進(jìn)程P1申請(qǐng)1個(gè)資源時(shí)，系統(tǒng)是否會(huì)為其分配資源？（請(qǐng)?jiān)敿?xì)分析）（）A.會(huì)B.不會(huì)C.不確定D.以上都不對(duì)9、文件系統(tǒng)的文件保護(hù)可以防止文件被非法訪問(wèn)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(guò)訪問(wèn)控制列表（ACL）來(lái)實(shí)現(xiàn)，指定不同用戶對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫(xiě)或讀寫(xiě)三種訪問(wèn)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(huì)增加系統(tǒng)的開(kāi)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10、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(wèn)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(qǐng)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(qǐng)求資源R2；進(jìn)程P2占用了資源R2，并請(qǐng)求資源R3；進(jìn)程P3占用了資源R3，并請(qǐng)求資源R1；進(jìn)程P4占用了資源R4，并請(qǐng)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(cè)恢復(fù)的策略來(lái)解決這個(gè)問(wèn)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(cè)恢復(fù)策略最優(yōu)D.不同策略在不同情況下各有優(yōu)劣11、在一個(gè)多道批處理系統(tǒng)中，有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間如下表所示：作業(yè)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)）J18:003J29:002J310:001假設(shè)系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計(jì)算三個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.4小時(shí)B.4.33小時(shí)C.4.67小時(shí)D.5小時(shí)12、在一個(gè)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(guò)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(kāi)始接收消息時(shí)，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(shí)間和P1發(fā)送消息的情況13、設(shè)備管理中的緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備的I/O性能。以下關(guān)于緩沖技術(shù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.緩沖技術(shù)可以減少設(shè)備和CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐量B.緩沖技術(shù)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(shù)可以通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒(méi)有作用14、在一個(gè)具有內(nèi)存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁(yè)相結(jié)合的存儲(chǔ)管理方式。進(jìn)程的邏輯地址由段號(hào)、段內(nèi)頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移量組成。假設(shè)段表項(xiàng)中包含段的起始地址、段長(zhǎng)和頁(yè)表起始地址，頁(yè)表項(xiàng)中包含頁(yè)框號(hào)。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)邏輯地址為（2，1，500）時(shí)（假設(shè)段號(hào)、段內(nèi)頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移量均從0開(kāi)始計(jì)數(shù)），系統(tǒng)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。已知段表中第2段的起始地址為10000，段長(zhǎng)為5000，頁(yè)表起始地址為2000，頁(yè)表中第1頁(yè)對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)為3。那么，對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.1850015、在一個(gè)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘的操作系統(tǒng)中，時(shí)鐘中斷是系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間管理和任務(wù)調(diào)度的重要依據(jù)。假設(shè)系統(tǒng)的時(shí)鐘中斷頻率為100Hz，分析時(shí)鐘中斷對(duì)系統(tǒng)性能的影響，包括中斷處理的開(kāi)銷和對(duì)任務(wù)執(zhí)行的干擾等，并討論如何合理設(shè)置時(shí)鐘中斷頻率以平衡系統(tǒng)的時(shí)間精度和性能，以及在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的最佳實(shí)踐。A.時(shí)鐘中斷頻率越高越好B.時(shí)鐘中斷頻率越低越好C.存在一個(gè)最優(yōu)的時(shí)鐘中斷頻率D.時(shí)鐘中斷頻率的影響不大16、在操作系統(tǒng)中，線程是比進(jìn)程更小的執(zhí)行單位。以下關(guān)于線程的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.線程是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行路徑，共享進(jìn)程的地址空間和資源B.線程的創(chuàng)建和銷毀比進(jìn)程更快，因?yàn)榫€程不需要分配獨(dú)立的內(nèi)存空間C.多線程可以提高程序的并發(fā)性，但也會(huì)增加程序的復(fù)雜性和調(diào)試難度D.線程之間的通信可以通過(guò)共享內(nèi)存和消息傳遞兩種方式進(jìn)行，其中共享內(nèi)存方式效率更高，但也更容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題17、在一個(gè)采用請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的頁(yè)面訪問(wèn)序列為4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。若分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，且初始時(shí)均為空，采用最近最久未使用（LRU）頁(yè)面置換算法，那么發(fā)生的缺頁(yè)次數(shù)是多少？（）A.7B.8C.9D.1018、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)將大部分系統(tǒng)服務(wù)功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更高C.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)服務(wù)之間通信效率高，因?yàn)樗鼈兌荚趦?nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務(wù)19、在一個(gè)多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在多個(gè)處理器上并行執(zhí)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)處理器P1、P2、P3和P4，一個(gè)進(jìn)程被分解為多個(gè)線程。以下關(guān)于線程分配和執(zhí)行的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)將線程平均分配到四個(gè)處理器上執(zhí)行，以充分利用資源B.線程可以根據(jù)其優(yōu)先級(jí)和處理器的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)分配到不同的處理器上C.同一個(gè)進(jìn)程的線程一定會(huì)在同一個(gè)處理器上執(zhí)行，以減少通信開(kāi)銷D.處理器之間無(wú)法共享線程的上下文信息，每個(gè)處理器獨(dú)立執(zhí)行線程20、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一臺(tái)打印機(jī)被多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)使用。為了保證打印結(jié)果的正確，系統(tǒng)應(yīng)采用何種技術(shù)？（）A.進(jìn)程互斥B.進(jìn)程同步C.進(jìn)程通信D.死鎖避免21、在一個(gè)采用請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，頁(yè)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(yè)表項(xiàng)中，有效位為1表示頁(yè)面在內(nèi)存中，為0表示頁(yè)面不在內(nèi)存中。假設(shè)頁(yè)表存放在內(nèi)存中，每頁(yè)可存放1024個(gè)頁(yè)表項(xiàng)。那么，該進(jìn)程頁(yè)表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB22、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(wú)法確定D.以上都不對(duì)23、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，對(duì)于周期性任務(wù)和非周期性任務(wù)都需要進(jìn)行合理的調(diào)度。假設(shè)系統(tǒng)中有一個(gè)周期性任務(wù)T1，周期為50ms，執(zhí)行時(shí)間為20ms，還有一個(gè)非周期性任務(wù)T2，執(zhí)行時(shí)間為30ms。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先調(diào)度周期性任務(wù)T1，確保其按時(shí)完成B.非周期性任務(wù)T2會(huì)在周期性任務(wù)T1的空閑時(shí)間執(zhí)行C.由于T2的執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致T1錯(cuò)過(guò)周期D.操作系統(tǒng)會(huì)為T(mén)1和T2分配相同的時(shí)間片，輪流執(zhí)行24、在一個(gè)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，采用頁(yè)面置換算法時(shí)，把最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面淘汰。已知系統(tǒng)為某進(jìn)程分配了3個(gè)物理頁(yè)框，頁(yè)面訪問(wèn)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(yè)次數(shù)是多少？（）A.9次B.10次C.11次D.12次25、在一個(gè)分時(shí)操作系統(tǒng)中，多個(gè)用戶通過(guò)終端同時(shí)訪問(wèn)系統(tǒng)。系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配了一定的時(shí)間片來(lái)執(zhí)行任務(wù)。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)用戶A、B、C，其任務(wù)的優(yōu)先級(jí)依次降低。在某一時(shí)刻，用戶A的任務(wù)正在執(zhí)行，時(shí)間片尚未用完，但此時(shí)有一個(gè)更高優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)任務(wù)D進(jìn)入系統(tǒng)。以下關(guān)于系統(tǒng)處理方式的描述，哪項(xiàng)是正確的？（）A.立即中斷用戶A的任務(wù)，執(zhí)行任務(wù)D，完成后再回到用戶A的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行剩余時(shí)間片B.等待用戶A的時(shí)間片用完，再執(zhí)行任務(wù)DC.暫停用戶A的任務(wù)，將其放入就緒隊(duì)列末尾，執(zhí)行任務(wù)D，完成后從就緒隊(duì)列頭部重新調(diào)度任務(wù)D.忽略任務(wù)D，繼續(xù)執(zhí)行用戶A的任務(wù)直到時(shí)間片用完二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）什么是文件的硬鏈接和軟鏈接？2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存頁(yè)面錯(cuò)誤處理。3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的搜索效率？4、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存壓縮技術(shù)。三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理多核環(huán)境下的文件系統(tǒng)訪問(wèn)的緩存一致性優(yōu)化。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)文件系統(tǒng)的快速恢復(fù)和故障轉(zhuǎn)移。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持不同的文件系統(tǒng)加密算法和其安全性評(píng)估。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的訪問(wèn)時(shí)間更新策略。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進(jìn)程間通信的信號(hào)量的死鎖避免。四、論述題