安阳师范学院《操作系统》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页安阳师范学院

《操作系统》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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、在一个分布式操作系统中，多个计算机通过网络连接在一起，共同完成一个任务。假设一个计算任务可以被分解为多个子任务，并分配到不同的计算机上执行。在任务执行过程中，需要进行进程间的通信和同步。以下哪种方式最适合用于进程间的通信？（）A.共享内存B.消息传递C.信号量D.管道2、操作系统的进程通信机制可以实现不同进程之间的数据交换和同步。以下关于进程通信的描述中，哪个选项是错误的？（）A.进程通信可以分为共享内存、消息传递和管道等方式B.共享内存方式速度快，但需要解决同步和互斥问题C.消息传递方式比较灵活，但开销较大D.管道是一种单向通信方式，只能用于父子进程之间的通信3、在一个分布式操作系统中，多个计算机通过网络连接在一起，共同完成一个大型任务。假设系统中有节点A、B、C和D，它们分别承担不同的计算任务和数据存储任务。现在节点A出现故障，系统需要进行故障恢复和任务重新分配。在这种情况下，以下关于分布式操作系统的处理方式的描述，哪一项是正确的？（）A.系统会立即停止所有任务，等待节点A恢复正常后再继续运行B.其他节点会自动接管节点A的任务，并重新分配计算和存储资源，保证任务继续进行C.系统会将整个任务回滚到之前的一个检查点，然后从该点重新开始执行D.由于分布式系统的复杂性，节点A的故障会导致整个系统崩溃，无法恢复4、在一个多道程序设计系统中，多个进程并发执行。假设有进程P1、P2和P3，它们的到达时间分别为0、1和2毫秒，服务时间分别为8、4和6毫秒。若采用短作业优先（SJF）调度算法，那么平均周转时间是多少？（）A.7毫秒B.8毫秒C.9毫秒D.10毫秒5、在一个操作系统中，死锁是一种可能发生的严重问题。假设有四个进程P1、P2、P3和P4，它们分别占用了部分资源，并请求其他资源，从而形成了一个死锁的局面。已知进程P1占用了资源R1，并请求资源R2；进程P2占用了资源R2，并请求资源R3；进程P3占用了资源R3，并请求资源R1；进程P4占用了资源R4，并请求资源R1。分析这种死锁情况是如何产生的，以及可以采用哪些死锁预防、避免和检测恢复的策略来解决这个问题，并比较这些策略在系统性能和资源利用率方面的影响（）A.采用死锁预防策略最优B.采用死锁避免策略最优C.采用死锁检测恢复策略最优D.不同策略在不同情况下各有优劣6、某计算机系统采用DMA方式进行数据传输，DMA控制器每次能够传输一个字节的数据。若要传输1000字节的数据，DMA初始化设置的时间为100μs，DMA传输一个字节的时间为1μs，中断处理的时间为50μs，请问完成这次数据传输总共需要多长时间？（）A.1150μsB.1550μsC.2050μsD.2150μs7、操作系统的死锁检测和恢复是解决死锁问题的重要手段。以下关于死锁检测和恢复的描述中，哪个选项是错误的？（）A.死锁检测可以通过资源分配图或矩阵等方法来实现B.死锁恢复可以通过剥夺资源、终止进程等方式来解决死锁问题C.死锁检测和恢复可以在系统运行过程中自动进行，不需要人工干预D.死锁检测和恢复可能会导致系统性能下降，因为需要占用一定的系统资源8、在一个采用请求分页存储管理的操作系统中，页面大小为4KB，某进程的逻辑地址空间为32GB。若该进程的页表项中，有效位为1表示页面在内存中，为0表示页面不在内存中。假设页表存放在内存中，每页可存放1024个页表项。那么，该进程页表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB9、在一个采用动态分区存储管理的系统中，初始时内存为空。现有作业J1、J2、J3、J4、J5依次请求装入内存，它们所需的内存空间大小分别为200KB、150KB、100KB、50KB、250KB。若采用最佳适应算法分配内存，请问作业J5能否装入内存？（）A.能B.不能C.不确定D.以上都不对10、在一个多任务操作系统中，多个进程同时竞争CPU资源。假设系统采用时间片轮转调度算法，每个进程被分配相同长度的时间片。当一个进程在其时间片内未完成任务时，会被挂起并放入就绪队列等待下一轮调度。现在有三个进程P1、P2和P3，它们的运行时间分别为20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系统的时间片长度为10毫秒，那么这三个进程的平均周转时间（从进程开始到完成的时间）大约是多少？需要考虑进程的切换时间和等待时间，并分析这种调度算法在不同场景下的优缺点。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒11、在一个具有多核处理器的操作系统中，线程的调度需要考虑处理器的亲和性。假设一个多线程应用程序的线程在不同的核心上频繁切换，分析这种核心切换对性能的影响，包括缓存命中率的降低、上下文切换开销等，并讨论如何通过设置线程的处理器亲和性来提高性能，以及在什么情况下需要动态调整亲和性。A.核心切换总是降低性能，应避免B.核心切换在某些情况下有益，某些情况下有害C.核心切换对性能影响不大，无需关注D.取决于应用程序的特点和系统负载12、在一个操作系统中，设备管理是一项重要的功能。假设有一个磁盘设备，其传输速率为100MB/s，平均寻道时间为10毫秒，旋转延迟为5毫秒。现在有一个进程需要连续读取100个大小均为4KB的数据块。分析在不同的磁盘调度算法（如先来先服务、最短寻道时间优先、电梯算法等）下，进程完成数据读取所需的时间，并比较这些算法在磁盘I/O性能方面的优劣。A.先来先服务算法最优B.最短寻道时间优先算法最优C.电梯算法最优D.不同算法在不同情况下各有优劣13、某操作系统采用动态分区分配方式管理内存，初始时内存为空。现有一系列内存分配请求和释放请求，分配请求依次为：300KB、200KB、150KB、400KB，释放请求依次为：200KB、300KB。采用最佳适应算法进行内存分配和回收，请问最终内存的空闲分区情况是怎样的？（）A.一个150KB的空闲分区和一个400KB的空闲分区B.一个200KB的空闲分区和一个350KB的空闲分区C.一个350KB的空闲分区和一个150KB的空闲分区D.一个550KB的空闲分区14、虚拟存储技术是操作系统中用于扩展内存容量的重要手段。在请求分页存储管理系统中，当访问的页面不在内存时，会产生缺页中断。假设系统的页面置换算法为最近最久未使用（LRU）算法，某进程的页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系统分配给该进程的物理页面数为3。那么，缺页次数至少为（）A.6次B.7次C.8次D.9次15、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.80016、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17、在一个操作系统中，内核负责管理系统的核心资源和提供基本的服务。假设有两种内核结构：微内核和宏内核。微内核将系统的核心功能放在内核空间，而将大部分服务放在用户空间；宏内核则将更多的功能集成在内核空间。分析微内核和宏内核结构在系统性能、可扩展性、安全性和开发难度等方面的优缺点，并讨论在不同应用场景下哪种内核结构更合适。A.微内核结构更优B.宏内核结构更优C.两种结构各有优劣，取决于具体情况D.无法确定哪种结构更好18、在一个采用请求调页存储管理的系统中，某进程在运行过程中要访问的页面序列为：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系统分配给该进程的物理块数为3，且初始时进程的页面都不在内存中。当进程访问页面3时发生缺页中断，采用先进先出（FIFO）页面置换算法，此时被淘汰的页面是哪个？（）A.1B.2C.4D.519、在一个具有三级页表的分页存储系统中，页面大小为4KB，逻辑地址空间为64GB。若各级页表的长度均为4B，则页表占用的内存空间是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB20、在操作系统的存储管理中，段式存储管理将用户程序按照逻辑分段，每个段具有不同的名字和长度。与分页存储管理相比，段式存储管理更便于实现程序的模块化和动态链接。假设一个段式存储系统，地址空间为32位，其中段号占8位，段内偏移量占24位，每个段最大长度为2^24字节。那么，该系统最多可以有多少个段（）A.2^8个B.2^16个C.2^24个D.2^32个二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）简述操作系统的定义和主要功能。2、（本题5分）文件系统的目录结构对性能有何影响？3、（本题5分）什么是系统服务质量？如何保证？三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）研究实时操作系统中的资源预留机制。2、（本题5分）探讨操作系统如何处理进程间通信中的消息传递的消息确认和重传机制。3、（本题5分）分析操作系统如何处理文件系统的元数据管理和优化。4、（本题5分）分析操作系统中的文件系统的文件系统挂载点选择原则。5、（本