中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）《操作系統(tǒng)原理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）《操作系統(tǒng)原理》

2021-2022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15個小題，每小題2分，共30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、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)于這個文件復(fù)制過程的描述，哪一項是正確的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制為4GB，所以無法直接復(fù)制這個10GB的文件B.文件復(fù)制時，簇大小的差異不會影響文件的內(nèi)容和存儲效率C.NTFS支持更多的文件屬性，復(fù)制過程中源文件系統(tǒng)中不支持的屬性會被自動丟棄D.復(fù)制過程中，文件系統(tǒng)會自動調(diào)整文件的存儲結(jié)構(gòu)以適應(yīng)目標(biāo)文件系統(tǒng)的要求，無需用戶干預(yù)2、在操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)被廣泛應(yīng)用。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁存儲管理，頁面大小為4KB。進(jìn)程的虛擬地址空間為8GB。當(dāng)進(jìn)程訪問一個虛擬地址時，操作系統(tǒng)需要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存和地址轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進(jìn)程可以使用比物理內(nèi)存更大的地址空間，但可能會導(dǎo)致內(nèi)存碎片的產(chǎn)生B.地址轉(zhuǎn)換過程中，操作系統(tǒng)通過頁表將虛擬地址直接映射為物理地址，無需其他操作C.虛擬內(nèi)存技術(shù)總是能夠提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率，無論進(jìn)程的實際內(nèi)存需求如何D.當(dāng)進(jìn)程訪問的虛擬地址對應(yīng)的頁面不在物理內(nèi)存中時，操作系統(tǒng)會立即將整個進(jìn)程換出到外存3、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，用戶程序分為三個段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。其中代碼段的段地址為0x1000，段長2KB；數(shù)據(jù)段的段地址為0x2000，段長1KB；堆棧段的段地址為0x3000，段長0.5KB。若系統(tǒng)地址空間為4GB，且段表存放在內(nèi)存中，每個段表項占用4B。則段表的最大長度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.81924、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(dú)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5、在操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序中，負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行通信和控制。假設(shè)一個設(shè)備驅(qū)動程序需要處理設(shè)備的中斷請求。以下關(guān)于中斷處理的描述，正確的是：（）A.設(shè)備中斷發(fā)生時，操作系統(tǒng)會立即暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程，轉(zhuǎn)去處理中斷B.中斷處理程序的執(zhí)行時間應(yīng)該盡量短，以免影響系統(tǒng)的實時性C.設(shè)備驅(qū)動程序在處理中斷時，可以阻塞其他設(shè)備的中斷請求D.中斷處理完成后，操作系統(tǒng)會自動選擇一個高優(yōu)先級的進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度執(zhí)行6、在一個具有快表的分頁存儲管理系統(tǒng)中，快表的命中率為80%，訪問快表的時間為10ns，訪問主存的時間為100ns。若要訪問的頁面在快表中，那么一次有效地址轉(zhuǎn)換所需的平均時間是多少？若頁面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns7、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）算法和時鐘（Clock）算法等。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了三個物理頁面，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8、在一個采用分頁存儲管理的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的邏輯地址空間被劃分為若干固定大小的頁，物理內(nèi)存也被劃分為相同大小的頁框。假設(shè)頁面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址為0x12345678，該地址對應(yīng)的頁號和頁內(nèi)偏移量分別是多少？同時，若系統(tǒng)的物理內(nèi)存有16GB，頁框大小與頁面大小相同，那么物理地址空間的頁表項數(shù)量最多是多少？（）A.頁號為0x0324，頁內(nèi)偏移量為0x1678；頁表項數(shù)量最多為2^28個B.頁號為0x1234，頁內(nèi)偏移量為0x5678；頁表項數(shù)量最多為2^30個C.頁號為0x5678，頁內(nèi)偏移量為0x1234；頁表項數(shù)量最多為2^34個D.頁號為0x3456，頁內(nèi)偏移量為0x7812；頁表項數(shù)量最多為2^32個9、在一個具有虛擬存儲管理的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的虛擬地址空間大小為4GB，其中用戶空間為3GB，內(nèi)核空間為1GB。系統(tǒng)采用請求分頁存儲管理方式，頁面置換算法為最近最少使用（LRU）算法。假設(shè)當(dāng)前系統(tǒng)物理內(nèi)存為2GB，進(jìn)程開始運(yùn)行時，已將部分頁面調(diào)入內(nèi)存。在運(yùn)行過程中，進(jìn)程又需要訪問一個新的頁面，而此時內(nèi)存中沒有空閑頁框。那么，操作系統(tǒng)會如何處理這種情況？（）A.立即終止該進(jìn)程，因為內(nèi)存不足無法滿足其頁面請求B.選擇一個最近最少使用的頁面換出到外存，將新頁面調(diào)入內(nèi)存C.隨機(jī)選擇一個頁面換出到外存，將新頁面調(diào)入內(nèi)存D.拒絕該頁面請求，等待用戶釋放其他頁面后再進(jìn)行調(diào)入10、操作系統(tǒng)的死鎖問題是一個需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的難題。假設(shè)有四個進(jìn)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(dǎo)致了死鎖的發(fā)生。以下關(guān)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(jìn)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(jìn)程進(jìn)行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統(tǒng)應(yīng)該禁止進(jìn)程申請多個資源11、在一個采用請求分頁存儲管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的頁面訪問序列為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，且初始時均為空，采用最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，那么發(fā)生的缺頁次數(shù)是多少？（）A.7B.8C.9D.1012、在一個具有內(nèi)存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁相結(jié)合的存儲管理方式。進(jìn)程的邏輯地址由段號、段內(nèi)頁號和頁內(nèi)偏移量組成。假設(shè)段表項中包含段的起始地址、段長和頁表起始地址，頁表項中包含頁框號。當(dāng)進(jìn)程訪問邏輯地址為（2，1，500）時（假設(shè)段號、段內(nèi)頁號和頁內(nèi)偏移量均從0開始計數(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，段長為5000，頁表起始地址為2000，頁表中第1頁對應(yīng)的頁框號為3。那么，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.1850013、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級的任務(wù)能夠及時得到處理。假設(shè)當(dāng)前有三個任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當(dāng)T1和T2同時就緒時，以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調(diào)度T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會按照一定的時間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級最低，它將永遠(yuǎn)不會得到執(zhí)行機(jī)會14、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)的截止時間是一個關(guān)鍵因素。假設(shè)系統(tǒng)中有一個硬實時任務(wù)T1，其截止時間為100ms，當(dāng)前時間為50ms，任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行了40ms，還剩下20ms的計算量。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在截止時間前完成B.如果此時有一個更高優(yōu)先級的非實時任務(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)了較多時間，操作系統(tǒng)會判定其無法按時完成，將其放棄D.實時操作系統(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15、設(shè)備管理中的設(shè)備獨(dú)立性是指程序與具體的設(shè)備無關(guān)。以下關(guān)于設(shè)備獨(dú)立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備獨(dú)立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率B.設(shè)備獨(dú)立性可以通過設(shè)備驅(qū)動程序和邏輯設(shè)備表來實現(xiàn)C.設(shè)備獨(dú)立性意味著程序可以不考慮設(shè)備的具體類型和特性，直接使用設(shè)備D.設(shè)備獨(dú)立性只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）進(jìn)程的同步機(jī)制如何保證數(shù)據(jù)一致性？2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的未來發(fā)展展望和挑戰(zhàn)。3、（本題5分）文件系統(tǒng)的索引節(jié)點(diǎn)有什么作用？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)探討操作系統(tǒng)中的實時時鐘和定時器管理，分析它們在任務(wù)調(diào)度、定時操作和系統(tǒng)計時中的作用，以及如何保證時鐘的準(zhǔn)確性和可靠性。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的可靠性和容錯機(jī)制，研究如何防止文件丟失、損壞和數(shù)據(jù)不一致。分析備份恢復(fù)技術(shù)、日志文件的作用以及磁盤容錯方法在文件系統(tǒng)中的應(yīng)用。3、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理的粒度對系統(tǒng)性能有一定影響。請全面論述內(nèi)存管理的粒度選擇，包括頁大小、段大小的確定，分析不同粒度對內(nèi)存分配效率、碎片產(chǎn)生、地址轉(zhuǎn)換等方面的影響，以及如何根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)和應(yīng)用需求選擇合適的內(nèi)存管理粒度。4、（本題5分）在實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)的調(diào)度算法需要考慮任務(wù)的周期性和非周期性特征。請全面論述針對周期性和非周期性任務(wù)的調(diào)度策略，分析如何在混合任務(wù)環(huán)境中實現(xiàn)有效的調(diào)度，以及如何處理任務(wù)的動態(tài)變化和優(yōu)先級調(diào)整。5