重慶第二師范學(xué)院《操作系統(tǒng)實驗》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頁重慶第二師范學(xué)院

《操作系統(tǒng)實驗》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20個小題，每小題2分，共40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、在一個支持多線程的操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設(shè)有兩個線程T1和T2共享一個全局變量count，初始值為0。T1負(fù)責(zé)對count進(jìn)行加1操作，T2負(fù)責(zé)對count進(jìn)行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機(jī)制。以下關(guān)于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進(jìn)行加1操作，T2不需要獲取鎖進(jìn)行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會導(dǎo)致線程的切換，從而降低系統(tǒng)性能D.可以使用多個鎖來分別保護(hù)count的加操作和減操作，提高并發(fā)度2、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異常現(xiàn)象3、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結(jié)合了段式存儲和頁式存儲的優(yōu)點。它將程序先分段，然后再將每個段分頁。假設(shè)一個段頁式系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號占10位，頁號占10位，頁內(nèi)偏移量占12位。每個段最大為4MB，每頁大小為4KB。那么，該系統(tǒng)中一個進(jìn)程最多可以有多少個頁（）A.1024B.4096C.1048576D.41943044、在一個采用先來先服務(wù)（FCFS）磁盤調(diào)度算法的系統(tǒng)中，假設(shè)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.7565、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6、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一個需要避免的問題。假設(shè)有四個進(jìn)程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數(shù)量分別為5、4、3，每個進(jìn)程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進(jìn)程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果當(dāng)前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源A已分配資源B已分配資源CP1100P2010P3110P4101那么，系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？A.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如C.系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)，不存在安全序列D.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如7、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。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個索引節(jié)點包含13個直接地址項、1個一級間接地址項、1個二級間接地址項和1個三級間接地址項，每個地址項大小為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.48、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務(wù)的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個任務(wù)能否在各自的周期內(nèi)完成執(zhí)行？（給出詳細(xì)的計算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對9、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關(guān)于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復(fù)技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術(shù)來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時進(jìn)行恢復(fù)C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術(shù)來提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設(shè)備的質(zhì)量，與軟件設(shè)計無關(guān)10、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，120ns11、設(shè)備管理中的設(shè)備驅(qū)動程序是連接操作系統(tǒng)和設(shè)備的橋梁。以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動程序的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備驅(qū)動程序負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)的命令轉(zhuǎn)換為設(shè)備能夠理解的指令B.設(shè)備驅(qū)動程序可以分為內(nèi)核態(tài)驅(qū)動程序和用戶態(tài)驅(qū)動程序兩種類型C.設(shè)備驅(qū)動程序需要考慮設(shè)備的特性和操作系統(tǒng)的接口規(guī)范D.設(shè)備驅(qū)動程序一旦安裝就不能修改，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰12、設(shè)備管理中的設(shè)備獨立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率。以下關(guān)于設(shè)備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備獨立性可以通過設(shè)備驅(qū)動程序和邏輯設(shè)備表來實現(xiàn)B.設(shè)備獨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C.設(shè)備獨立性可以提高設(shè)備的利用率，因為不同的程序可以共享設(shè)備D.設(shè)備獨立性只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用13、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備獨立性是指用戶程序在使用設(shè)備時不依賴于具體的物理設(shè)備。為了實現(xiàn)設(shè)備獨立性，系統(tǒng)引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備的概念，并通過設(shè)備驅(qū)動程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個系統(tǒng)中有三種類型的設(shè)備：打印機(jī)、磁盤和掃描儀。用戶程序通過邏輯設(shè)備名請求使用設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備分配表進(jìn)行設(shè)備分配?，F(xiàn)在有多個進(jìn)程同時請求使用打印機(jī)和磁盤，為了有效地進(jìn)行設(shè)備分配，系統(tǒng)采用的策略應(yīng)該是（）A.先來先服務(wù)B.優(yōu)先級分配C.短作業(yè)優(yōu)先D.隨機(jī)分配14、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?？?，對用戶程序的性能幾乎沒有影響15、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式會影響文件的讀寫效率和存儲空間的利用。連續(xù)分配方式將文件存儲在連續(xù)的磁盤塊中，便于順序訪問，但容易產(chǎn)生外部碎片；鏈?zhǔn)椒峙浞绞酵ㄟ^指針將文件的磁盤塊鏈接起來，解決了外部碎片問題，但隨機(jī)訪問效率較低；索引分配方式則通過索引表來管理文件的磁盤塊。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引分配方式，索引表項中包含直接地址和間接地址。每個磁盤塊大小為1KB，文件大小為100KB，直接地址項可以指向10個磁盤塊，一個一級間接地址項可以指向256個磁盤塊。那么，至少需要多少個一級間接地址（）項來存儲該文件（）A.0個B.1個C.2個D.3個16、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來先服務(wù)（FCFS）算法按照請求到達(dá)的順序進(jìn)行磁盤訪問，可能會導(dǎo)致較長的平均尋道時間；最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）算法選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請求進(jìn)行服務(wù)，能有效減少平均尋道時間，但可能導(dǎo)致某些請求長時間等待；掃描（SCAN）算法在磁頭移動方向上選擇距離最近的請求進(jìn)行服務(wù)，避免了SSTF算法的“饑餓”現(xiàn)象。假設(shè)磁盤請求隊列的順序為98、183、37、122、14、124、65、67，磁頭當(dāng)前位于53號磁道，向磁道號增加的方向移動。那么，采用掃描算法時，磁頭移動的總（）磁道數(shù)為（）A.236B.292C.315D.36017、有一個文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13個地址項，其中0-9個地址項為直接地址，第10個地址項為一次間接地址，第11個地址項為二次間接地址，第12個地址項為三次間接地址。若每個盤塊的大小為512B，每個盤塊號占4B，則該文件系統(tǒng)允許的最大文件長度是多少？（給出詳細(xì)的計算步驟）（）A.10+512+512×512+512×512×512B.10×512+512×512+512×512×512C.10×512+512×512+512×512×512×512D.10+512×512+512×512×512+512×512×512×51218、考慮一個具有多個進(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19、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.140ns20、某計算機(jī)系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲管理方式，系統(tǒng)內(nèi)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(yīng)算法分配內(nèi)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(nèi)存？（）A.J1B.J2C.J3D.J4二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是設(shè)備分配的策略？2、（本題5分）什么是設(shè)備驅(qū)動程序？它的作用是什么？3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何進(jìn)行進(jìn)程控制？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）研究分布式操作系統(tǒng)中的進(jìn)程遷移和資源共享機(jī)制。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件刪除的安全刪除方法。3、（本題5分）分析死鎖避免算法在復(fù)雜系統(tǒng)中的應(yīng)用和可能存在的局限性。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進(jìn)程調(diào)度的節(jié)能策略的效果評估。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進(jìn)程間通信中的消息傳遞的消息隊列的容量限制和擴(kuò)展策略。四、論述題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）在分布式操作系統(tǒng)中，分布