安徽大学《操作系统实验》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《操作系统实验》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在文件系统中，目录的组织方式对文件的查找效率有很大影响。假设一个文件系统采用树形目录结构，以下关于树形目录结构的描述中，正确的是：（）A.树形目录结构可以方便地实现文件的共享，但会增加文件查找的时间复杂度B.在树形目录结构中，删除一个目录时，需要递归地删除其所有子目录和文件C.树形目录结构不允许文件或目录重名，否则会导致系统混乱D.从根目录到任何一个文件的路径都是唯一的，这保证了文件的唯一性和可访问性2、某计算机系统采用了虚拟内存技术，虚拟地址空间大小为4GB，物理内存大小为2GB，页面大小为4KB。若采用最近最少使用（LRU）页面置换算法，当系统发生缺页中断时，需要替换的页面在内存中驻留的时间分别为100ms、200ms、300ms和400ms，请问应该替换哪个页面？（）A.驻留时间为100ms的页面B.驻留时间为200ms的页面C.驻留时间为300ms的页面D.驻留时间为400ms的页面3、操作系统的进程调度算法对于系统性能有很大影响。以下关于进程调度算法的描述中，哪个选项是错误的？（）A.先来先服务调度算法按照进程到达的先后顺序进行调度B.短作业优先调度算法优先调度执行时间短的进程C.时间片轮转调度算法将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程轮流执行一个时间片D.高响应比优先调度算法只考虑进程的等待时间，不考虑执行时间4、设备管理中的设备独立性是指程序与具体的设备无关。以下关于设备独立性的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备独立性可以提高程序的可移植性和设备的利用率B.设备独立性可以通过设备驱动程序和逻辑设备表来实现C.设备独立性意味着程序可以不考虑设备的具体类型和特性，直接使用设备D.设备独立性只对输入设备有效，对输出设备没有作用5、在一个具有缓冲池的操作系统中，缓冲池由多个缓冲区组成，分为空缓冲区队列、装满输入数据的缓冲区队列和装满输出数据的缓冲区队列。当进程需要输入数据时，从装满输入数据的缓冲区队列中取出一个缓冲区；当进程需要输出数据时，将数据放入空缓冲区中。假设当前空缓冲区队列为空，装满输入数据的缓冲区队列中有3个缓冲区，装满输出数据的缓冲区队列中有2个缓冲区。进程P1需要输入数据，进程P2需要输出数据。那么，系统会如何处理？（）A.进程P1等待，进程P2将数据放入空缓冲区B.进程P2等待，进程P1从装满输入数据的缓冲区队列中取出一个缓冲区C.进程P1从装满输入数据的缓冲区队列中取出一个缓冲区，进程P2等待D.进程P1和P2都等待6、在一个采用段页式存储管理的系统中，某进程的段表如下所示：段号页表长度（页）页表始址032001240021500若逻辑地址为（1，100），其中段号为1，页号为100，页面大小为1KB，请问其对应的物理地址是多少？（给出详细的计算过程）（）A.500B.600C.700D.8007、文件系统的可靠性是保证数据安全的重要因素。以下关于文件系统可靠性的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件系统可以采用备份和恢复技术来保证数据的可靠性B.文件系统可以采用日志记录技术来记录文件的操作，以便在系统崩溃时进行恢复C.文件系统可以采用RAID（磁盘阵列）技术来提高数据的可靠性和可用性D.文件系统的可靠性只取决于硬件设备的质量，与软件设计无关8、在一个操作系统中，死锁是一个需要避免的问题。假设有四个进程P1、P2、P3、P4，它们分别需要资源A、B、C，资源的数量分别为5、4、3，每个进程所需的资源数量如下表所示：（）进程所需资源A所需资源B所需资源CP1211P2121P3112P4212采用银行家算法来判断系统是否处于安全状态。如果当前系统的资源分配情况如下表所示：进程已分配资源A已分配资源B已分配资源CP1100P2010P3110P4101那么，系统是否处于安全状态？A.系统处于安全状态，存在一个安全序列，如B.系统处于安全状态，存在一个安全序列，如C.系统处于不安全状态，不存在安全序列D.系统处于安全状态，存在一个安全序列，如9、设备管理中的设备分配策略可以影响系统的性能和公平性。以下关于设备分配策略的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备分配可以采用先来先服务、优先级高者优先等策略B.设备分配策略需要考虑设备的特性和进程的需求C.设备分配策略可以采用独占式分配和共享式分配两种方式D.设备分配策略只对输入设备有效，对输出设备没有作用10、在计算机操作系统中，内存管理是一项关键任务。假设系统采用分页存储管理方式，页面大小为4KB，某进程的逻辑地址空间为32GB。则该进程的页表项数量至少为：（）A.8MB.2MC.1MD.4M11、在文件系统中，文件的目录结构对于文件的组织和查找非常重要。假设一个文件系统采用树形目录结构，根目录下有多个子目录和文件。当用户要查找一个特定文件时，以下关于查找过程的描述，正确的是：（）A.从根目录开始，按照目录层次逐层向下查找，直到找到目标文件B.系统会同时在多个目录中进行并行查找，以加快查找速度C.先在当前目录查找，如果找不到再回溯到上一级目录继续查找D.可以直接根据文件的名称快速定位到文件所在的目录，无需逐层查找12、在一个采用分页存储管理的系统中，页面大小为2KB，逻辑地址为32位。某进程的页表如下：页号0对应的物理块号为5，页号1对应的物理块号为8，页号2对应的物理块号为10，页号3对应的物理块号为12。当进程访问的逻辑地址为0x8000时，对应的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x2800013、文件的存储结构有顺序存储、链式存储和索引存储等方式。假设一个文件系统采用索引存储结构，文件的大小为100KB，每个索引项指向一个4KB的磁盘块。初始时，文件系统为该文件分配了一个包含10个索引项的索引表。当文件需要扩展时，以下关于文件存储结构的描述中，正确的是：（）A.如果文件的扩展不超过40KB，系统可以直接在现有的索引表中分配新的磁盘块B.索引存储结构在文件的随机访问方面性能较差，不如顺序存储结构C.当文件扩展超过10个磁盘块时，系统需要为文件分配一个新的更大的索引表D.链式存储结构更适合文件的频繁扩展和删除操作，因此在这种情况下应该将文件转换为链式存储14、在一个具有多级目录结构的文件系统中，用户A在其主目录下创建了一个子目录subdir，并在subdir目录下创建了文件file.txt。用户B没有权限访问用户A的主目录，但具有对subdir目录的读权限。请问用户B能否读取file.txt文件的内容？（）A.能B.不能C.取决于文件的具体权限设置D.无法确定15、某计算机采用虚拟存储技术，系统为用户进程提供了4GB的虚拟地址空间，页面大小为4KB。假设某进程的虚拟页面访问序列为1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳页面置换算法（OPT），则发生缺页中断的次数是多少？（请详细分析计算过程）（）A.7B.8C.9D.1016、进程同步是操作系统中保证进程协调运行的重要机制。假设有两个进程P1和P2，它们共享一个缓冲区。P1负责向缓冲区写入数据，P2负责从缓冲区读取数据。为了保证数据的正确读写，需要使用信号量进行同步。以下关于信号量操作的描述，正确的是：（）A.P1在写入数据前先执行V操作，P2在读取数据前先执行P操作B.P1在写入数据前先执行P操作，P2在读取数据前先执行V操作C.P1和P2在读写数据前都先执行P操作，完成后都执行V操作D.P1和P2在读写数据前都先执行V操作，完成后都执行P操作17、在一个分时操作系统中，多个用户通过终端同时与系统交互。假设系统的时间片大小为20毫秒，用户进程A在一个时间片内完成了一部分计算任务，还需要继续执行。以下关于分时操作系统和进程调度的描述中，正确的是：（）A.在下一个时间片，操作系统一定会调度进程A继续执行B.由于时间片较短，用户会感觉到系统的响应非常迅速，好像每个用户都在独占系统C.如果在进程A等待调度的过程中有更高优先级的进程进入就绪状态，进程A可能会被延迟调度D.时间片的大小对系统的吞吐量没有影响，只影响用户的响应时间18、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以有效地提高I/O操作的效率。缓冲池是一种常见的缓冲技术，它由多个缓冲区组成，可以用于输入、输出和中间转换。假设一个系统中有三个缓冲池，分别用于输入、输出和中间转换，每个缓冲池包含10个缓冲区。现在有一个进程进行数据输入和输出操作，输入数据量为50KB，输出数据量为30KB，每个缓冲区大小为1KB。那么，至少需要多少个缓冲区才能满足操作需求（）A.80个B.70个C.60个D.50个19、在一个操作系统中，进程的状态转换是由各种事件引起的。假设进程当前处于就绪状态，以下哪种事件会导致进程进入阻塞状态？（）A.分配到CPU时间片B.等待的I/O操作完成C.等待获取一个资源，而该资源当前不可用D.时间片用完20、在一个操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统内核之间的接口。假设用户程序需要读取一个文件的内容，通过系统调用实现这个功能。以下关于系统调用的执行过程的描述，哪一项是正确的？（）A.用户程序通过陷入指令（trap）进入内核态，内核执行相应的系统调用服务例程，完成文件读取操作后返回用户态B.用户程序直接在用户态执行系统调用，操作系统内核监测到后进行相应的处理C.用户程序将系统调用请求发送到消息队列，内核从队列中获取请求并执行D.用户程序通过中断信号通知内核执行系统调用，内核暂停当前任务进行处理二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）操作系统如何优化磁盘空间的利用？2、（本题5分）什么是系统容错级别？3、（本题5分）简述加密算法在文件保护中的应用。三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）研究磁盘调度算法（如FCFS、SSTF、SCAN等）对磁盘I/O性能的影响。2、（本题5分）研究操作系统中的内存管理的内存碎片的可视化和分析工具。3、（本题5分）研究操作系统如何支持不同类型的文件系统的加密密钥更新策略。4、（本题5分）分析操作系统如何优化文件系统的写入缓冲和同步策略。5、（本题5分）研究操作系统中的内存管理的slab分配器