濟南工程職業(yè)技術(shù)學院《操作系統(tǒng)課程設(shè)計》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《操作系統(tǒng)課程設(shè)計》2023-2024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30個小題，每小題1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、在一個多任務操作系統(tǒng)中，進程的上下文切換是經(jīng)常發(fā)生的。以下關(guān)于進程上下文切換的開銷的描述，正確的是：（）A.進程上下文切換的開銷主要包括保存和恢復寄存器的值、更新頁表等B.進程上下文切換的開銷很小，可以忽略不計，不會影響系統(tǒng)性能C.上下文切換的開銷與進程的數(shù)量成正比，進程越多，開銷越大D.減少進程的數(shù)量可以完全消除上下文切換的開銷2、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲技術(shù)可以擴大程序的可用內(nèi)存空間。以下關(guān)于虛擬存儲的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬存儲技術(shù)將硬盤空間作為內(nèi)存的擴展，當內(nèi)存不足時，將部分頁面換出到硬盤上B.虛擬存儲技術(shù)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(nèi)存C.虛擬存儲技術(shù)需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）D.虛擬存儲技術(shù)可以完全替代物理內(nèi)存，使得程序可以在沒有物理內(nèi)存的情況下運行3、文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對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，哪個選項是錯誤的？（）A.單級目錄結(jié)構(gòu)只有一個目錄，所有文件都放在這個目錄中B.兩級目錄結(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.無環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)可以允許文件有多個父目錄，增加了文件的靈活性4、設(shè)備管理中的設(shè)備分配策略可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于設(shè)備分配策略的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備分配可以采用先來先服務、優(yōu)先級高者優(yōu)先等策略B.設(shè)備分配策略需要考慮設(shè)備的特性和進程的需求C.設(shè)備分配策略可以采用獨占式分配和共享式分配兩種方式D.設(shè)備分配策略只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用5、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。當進程訪問邏輯地址為（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頁對應的頁框號為3。那么，對應的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.185006、在操作系統(tǒng)的進程通信中，共享內(nèi)存是一種高效的方式。假設(shè)有兩個進程P1和P2通過共享內(nèi)存進行通信，以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內(nèi)存區(qū)域的大小是固定的，不能動態(tài)調(diào)整B.進程P1和P2對共享內(nèi)存的訪問是互斥的，避免了數(shù)據(jù)沖突C.共享內(nèi)存通信需要操作系統(tǒng)提供額外的同步機制來保證數(shù)據(jù)的一致性D.共享內(nèi)存通信只適用于同一臺計算機上的進程，不能用于不同計算機之間的進程通信7、在操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是保證多線程程序正確執(zhí)行的關(guān)鍵。以下關(guān)于線程同步和互斥的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.線程同步是指多個線程之間協(xié)調(diào)執(zhí)行，避免出現(xiàn)競爭條件和數(shù)據(jù)不一致的問題B.線程互斥是指多個線程之間對共享資源的訪問進行互斥控制，保證同一時間只有一個線程訪問共享資源C.線程同步和互斥可以通過鎖、信號量和條件變量等機制來實現(xiàn)D.線程同步和互斥只對多線程程序有效，對單線程程序沒有作用8、考慮一個具有多級反饋隊列調(diào)度算法的系統(tǒng)，共設(shè)置3個隊列，優(yōu)先級依次降低。第1隊列時間片為2ms，第2隊列時間片為4ms，第3隊列時間片為8ms。若有進程P1到達時進入第1隊列，運行1ms后未完成，被放入第2隊列；進程P2到達時進入第2隊列，運行3ms后未完成，被放入第3隊列。請問當P1再次獲得CPU時，它已經(jīng)等待了多長時間？（）A.4msB.5msC.6msD.7ms9、某計算機采用虛擬存儲技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進程提供了4GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB。假設(shè)某進程的虛擬頁面訪問序列為1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳頁面置換算法（OPT），則發(fā)生缺頁中斷的次數(shù)是多少？（請詳細分析計算過程）（）A.7B.8C.9D.1010、操作系統(tǒng)的進程調(diào)度算法對于系統(tǒng)性能有很大影響。以下關(guān)于進程調(diào)度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務調(diào)度算法按照進程到達的先后順序進行調(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，每個進程輪流執(zhí)行一個時間片D.高響應比優(yōu)先調(diào)度算法只考慮進程的等待時間，不考慮執(zhí)行時間11、操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動程序是連接硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)內(nèi)核的橋梁。假設(shè)一個新的打印機設(shè)備被連接到計算機上，以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動程序的作用和工作過程的描述中，正確的是：（）A.設(shè)備驅(qū)動程序負責將操作系統(tǒng)的通用命令轉(zhuǎn)換為打印機特定的控制指令B.當用戶打印文件時，操作系統(tǒng)直接控制打印機，設(shè)備驅(qū)動程序不參與C.設(shè)備驅(qū)動程序一旦安裝就不會更新，除非打印機硬件發(fā)生重大變化D.設(shè)備驅(qū)動程序獨立于操作系統(tǒng)內(nèi)核運行，不受內(nèi)核的管理和控制12、在一個文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）包含了文件的各種屬性信息，如文件名、文件大小、文件創(chuàng)建時間等。假設(shè)一個文件系統(tǒng)中有1000個文件，每個文件的FCB占用128字節(jié)，磁盤塊大小為1024字節(jié)。那么，存儲這些文件的FCB至少需要多少個磁盤塊？（）A.125B.128C.256D.51213、在計算機操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一項關(guān)鍵任務。假設(shè)系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址空間為32GB。則該進程的頁表項數(shù)量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M14、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進行交互的接口。假設(shè)一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，它通過系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程，包括從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶態(tài)的機制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開銷和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開銷小，無需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開銷適中，無需特別優(yōu)化15、文件系統(tǒng)的文件訪問控制可以限制用戶對文件的訪問權(quán)限。以下關(guān)于文件訪問控制的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件訪問控制可以通過用戶認證和授權(quán)機制來實現(xiàn)B.文件訪問控制可以限制用戶對文件的讀、寫、執(zhí)行等操作C.文件訪問控制可以采用訪問控制列表（ACL）或能力列表等方式實現(xiàn)D.文件訪問控制只對本地文件系統(tǒng)有效，對網(wǎng)絡文件系統(tǒng)沒有作用16、在一個操作系統(tǒng)中，設(shè)備管理是一項重要的功能。假設(shè)有一個磁盤設(shè)備，其傳輸速率為100MB/s，平均尋道時間為10毫秒，旋轉(zhuǎn)延遲為5毫秒?，F(xiàn)在有一個進程需要連續(xù)讀取100個大小均為4KB的數(shù)據(jù)塊。分析在不同的磁盤調(diào)度算法（如先來先服務、最短尋道時間優(yōu)先、電梯算法等）下，進程完成數(shù)據(jù)讀取所需的時間，并比較這些算法在磁盤I/O性能方面的優(yōu)劣。A.先來先服務算法最優(yōu)B.最短尋道時間優(yōu)先算法最優(yōu)C.電梯算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣17、在一個單核CPU的操作系統(tǒng)中，同時有多個進程處于就緒狀態(tài)。假設(shè)系統(tǒng)采用先來先服務（FCFS）的調(diào)度算法，進程P1、P2、P3、P4、P5的到達時間和服務時間如下表所示：（）進程到達時間服務時間P1010P228P346P464P582那么，平均等待時間和平均周轉(zhuǎn)時間分別是多少？A.平均等待時間為8，平均周轉(zhuǎn)時間為14B.平均等待時間為6，平均周轉(zhuǎn)時間為12C.平均等待時間為4，平均周轉(zhuǎn)時間為10D.平均等待時間為2，平均周轉(zhuǎn)時間為818、某文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，假設(shè)用戶要訪問文件/user/data/file.txt，且當前工作目錄為/home，則該文件的相對路徑和絕對路徑分別是什么？（）A.../user/data/file.txt和/user/data/file.txtB.user/data/file.txt和/user/data/file.txtC.../../user/data/file.txt和/user/data/file.txtD.../../../user/data/file.txt和/user/data/file.txt19、在一個分布式操作系統(tǒng)環(huán)境中，多個計算機通過網(wǎng)絡連接在一起，共同完成各種任務。假設(shè)系統(tǒng)中有兩個節(jié)點A和B，它們分別運行著不同的進程。進程P1在節(jié)點A上產(chǎn)生了一些數(shù)據(jù)，需要傳輸給在節(jié)點B上運行的進程P2。現(xiàn)在有多種數(shù)據(jù)傳輸方式可供選擇，如消息傳遞、共享內(nèi)存和遠程過程調(diào)用（RPC）等。對于這種跨節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸，哪種方式在數(shù)據(jù)一致性、傳輸效率和編程復雜性方面具有更好的綜合性能？需要詳細分析每種方式的特點和適用場景。A.消息傳遞B.共享內(nèi)存C.遠程過程調(diào)用（RPC）D.以上方式在不同情況下各有優(yōu)劣20、在存儲管理中，頁面置換時，如果所有頁都在使用，優(yōu)先置換未被修改的頁，這是基于（）的考慮。A.減少I/O次數(shù)B.提高內(nèi)存利用率C.縮短置換時間D.以上都是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、在一個多道程序設(shè)計系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。進程A正在使用CPU進行計算，進程B正在等待I/O操作完成，進程C處于就緒狀態(tài)。此時，操作系統(tǒng)進行進程調(diào)度。以下關(guān)于進程調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)可能會將CPU分配給進程C，暫停進程A的執(zhí)行B.由于進程B正在等待I/O操作，所以它會被立即調(diào)度執(zhí)行C.進程A會一直占用CPU直到其計算任務完成，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程進行調(diào)度23、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號03152731則邏輯地址0x8000對應的物理地址是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.024、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(shè)系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計算三個作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)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25、在一個操作系統(tǒng)中，進程間通信（IPC）是實現(xiàn)進程協(xié)作和數(shù)據(jù)交換的重要手段。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在有多種IPC機制可供選擇，如管道、消息隊列、共享內(nèi)存和信號量等。分析每種IPC機制在數(shù)據(jù)傳輸量、同步方式、通信效率和編程復雜性等方面的特點，并根據(jù)具體的應用場景選擇最合適的IPC機制。A.管道最適合B.消息隊列最適合C.共享內(nèi)存最適合D.應根據(jù)具體場景選擇26、在一個多道程序設(shè)計系統(tǒng)中，有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的到達時間、運行時間和優(yōu)先級如下表所示。假設(shè)系統(tǒng)采用優(yōu)先級調(diào)度算法，優(yōu)先級數(shù)值越大優(yōu)先級越高。作業(yè)到達時間運行時間（分鐘）優(yōu)先級J18:00305J28:10203J38:25154請問，作業(yè)的執(zhí)行順序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J327、在一個實時系統(tǒng)中，有兩個周期性任務T1和T2，T1的周期為20ms，執(zhí)行時間為10ms；T2的周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法，在0時刻兩個任務同時到達，請問哪個任務會先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時執(zhí)行28、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。假設(shè)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，優(yōu)先級從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個長時間的運行過程中，任務的響應時間和截止時間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級設(shè)置合理，三個任務的響應時間和截止時間都能夠得到保證B.T3的響應時間可能會超過其周期，導致截止時間無法保證C.T2可能會因為T1的搶占而導致響應時間延遲，無法保證截止時間D.優(yōu)先級設(shè)置可能導致低優(yōu)先級任務長時間得不到執(zhí)行，從而無法保證所有任務的截止時間29、在一個多道程序設(shè)計的操作系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)進程A正在執(zhí)行計算任務，進程B正在進行I/O操作，進程C處于就緒狀態(tài)。此時，操作系統(tǒng)進行進程調(diào)度。以下關(guān)于進程調(diào)度的說法中，正確的是：（）A.一定會將進程C調(diào)度執(zhí)行，因為它處于就緒狀態(tài)B.可能會繼續(xù)讓進程A執(zhí)行，因為它正在進行計算且未完成C.一定會優(yōu)先調(diào)度進程B，因為I/O操作通常具有較高的優(yōu)先級D.可能會選擇一個新的進程進入執(zhí)行，而不是在這三個進程中進行調(diào)度30、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)動程序負責將操作系統(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，否則會導致系統(tǒng)崩潰二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、