北京化工大学《操作系统》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《操作系统》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、文件系统是操作系统中用于管理文件的重要组成部分。假设一个文件系统采用多级目录结构，文件的物理存储采用连续分配方式。当用户创建一个新文件时，以下关于文件系统操作的描述中，正确的是：（）A.文件系统首先在目录中为新文件创建一个条目，然后在磁盘上为其分配连续的存储空间B.由于采用连续分配方式，文件系统需要从头开始查找足够的连续空间来存储新文件C.文件系统会为新文件随机分配存储空间，然后更新目录中的文件信息D.连续分配方式会导致文件的扩展非常困难，所以文件系统通常会拒绝创建较大的新文件2、某文件系统采用索引节点（inode）来存储文件的属性和磁盘块的指针。假设一个inode占用128字节，其中10个直接磁盘块指针，1个一级间接磁盘块指针，1个二级间接磁盘块指针，1个三级间接磁盘块指针。每个磁盘块大小为4KB，每个磁盘块指针占用4字节。请问该文件系统能够支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB3、在计算机操作系统中，进程管理是核心功能之一。以下关于进程状态的描述中，哪个选项是错误的？（）A.就绪状态表示进程已经准备好执行，但还需要等待CPU分配时间片B.运行状态表示进程正在CPU上执行C.阻塞状态表示进程因为等待某个事件而暂停执行D.终止状态表示进程已经完成执行，但还占用系统资源4、以下关于操作系统中进程概念的描述，进程是程序在一个数据集合上的运行过程，它具有动态性、并发性等特征。在操作系统中，进程通常由程序段、数据段和进程控制块（PCB）组成。其中，PCB包含了进程的标识符、状态、优先级、程序计数器等重要信息。那么，进程与程序的本质区别在于（）A.进程是动态的，程序是静态的B.进程存储在内存，程序存储在外存C.进程能被多个程序共享，程序不能被多个进程共享D.进程有多个执行状态，程序只有一个执行状态5、文件系统的文件保护可以防止文件被非法访问和修改。以下关于文件保护的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件保护可以通过访问控制列表（ACL）来实现，指定不同用户对文件的访问权限B.文件可以设置为只读、只写或读写三种访问权限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也会增加系统的开销D.文件保护只需要在文件系统层面实现，不需要考虑操作系统的其他部分6、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7、在一个操作系统中，系统调用是用户程序与内核进行交互的接口。假设一个用户程序需要读取一个文件的内容，它通过系统调用向内核发起请求。分析系统调用的执行过程，包括从用户态切换到内核态、内核的处理逻辑以及返回结果给用户态的机制，并讨论系统调用的开销和如何减少系统调用的次数以提高程序的性能。A.系统调用开销小，无需优化B.系统调用开销大，可通过缓存优化C.系统调用开销大，可通过合并调用优化D.系统调用开销适中，无需特别优化8、在操作系统中，死锁是一种常见的问题。死锁发生的必要条件包括互斥条件、请求和保持条件、不可剥夺条件以及循环等待条件。假设系统中有三个进程P1、P2和P3，它们分别申请了资源R1、R2和R3。现在P1持有R1并申请R2，P2持有R2并申请R3，P3持有R3并申请R1。此时，系统可能会陷入死锁状态。那么，为了避免死锁，可以采用的方法不包括（）A.破坏互斥条件B.一次性分配所有资源C.按序分配资源D.剥夺某些进程的资源9、某计算机系统采用固定分区存储管理方式，系统内存被划分为4个分区，大小分别为200KB、400KB、600KB和800KB。现有四个作业J1、J2、J3和J4，它们的大小分别为150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次适应算法分配内存，作业的装入顺序为J1、J2、J3、J4，请问哪个作业无法装入内存？（）A.J1B.J2C.J3D.J410、操作系统的内核是系统的核心部分，负责管理系统的资源和提供基本的服务。以下关于内核的描述中，哪个选项是错误的？（）A.内核可以分为微内核和宏内核两种类型，微内核结构更加灵活，但性能较低B.内核的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理等C.内核可以直接访问硬件资源，但需要通过驱动程序来实现对设备的控制D.内核是操作系统中唯一运行在特权模式下的部分，其他部分都运行在用户模式下11、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以提高设备与CPU之间的并行性。假设一个设备向缓冲区写入数据，CPU从缓冲区读取数据。以下关于缓冲区的作用的描述，正确的是：（）A.缓冲区可以减少设备等待CPU处理数据的时间，提高设备利用率B.缓冲区可以保证数据的顺序一致性，避免数据混乱C.缓冲区可以增大数据传输的带宽，提高数据传输速度D.缓冲区可以消除设备与CPU之间的速度差异，实现同步工作12、在操作系统的设备管理中，I/O控制方式有多种，如程序控制I/O、中断驱动I/O、DMA方式和通道控制方式。假设一个磁盘正在进行数据传输，以下关于不同I/O控制方式的描述中，正确的是：（）A.程序控制I/O方式下，CPU会一直等待I/O操作完成，导致CPU利用率很低B.中断驱动I/O方式中，CPU在I/O操作开始后可以去执行其他任务，直到收到中断信号C.DMA方式下，数据的传输完全由DMA控制器控制，CPU无需参与D.通道控制方式是最复杂的I/O控制方式，因此在实际应用中很少使用13、在操作系统中，线程的同步和互斥是保证多线程程序正确执行的关键。以下关于线程同步和互斥的描述中，哪个选项是错误的？（）A.线程同步是指多个线程之间协调执行，避免出现竞争条件和数据不一致的问题B.线程互斥是指多个线程之间对共享资源的访问进行互斥控制，保证同一时间只有一个线程访问共享资源C.线程同步和互斥可以通过锁、信号量和条件变量等机制来实现D.线程同步和互斥只对多线程程序有效，对单线程程序没有作用14、在操作系统的内核结构中，微内核结构和宏内核结构各有优缺点。假设一个操作系统采用微内核结构，以下关于其特点的描述，正确的是：（）A.微内核结构将大部分系统服务功能放在内核之外，内核体积小，稳定性高B.由于微内核结构的内核功能较少，系统的性能通常比宏内核结构更高C.微内核结构的系统服务之间通信效率高，因为它们都在内核中直接交互D.微内核结构的可扩展性较差，难以添加新的系统服务15、文件系统的文件共享是指多个用户可以同时访问同一个文件。以下关于文件共享的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系统的效率B.文件共享可以通过硬链接和软链接两种方式实现C.文件共享需要解决文件的同步和一致性问题D.文件共享只对文本文件有效，对二进制文件没有作用16、在一个采用多级反馈队列调度算法的操作系统中，设置了三个就绪队列，优先级从高到低依次为Q1、Q2、Q3，时间片大小分别为2ms、4ms、8ms。进程P首先进入Q1队列，在Q1中运行1ms后未完成，被放入Q2队列；在Q2中运行3ms后未完成，被放入Q3队列。那么，进程P在Q3队列中的时间片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不确定，取决于系统设置17、假设一个操作系统的页表项大小为4字节，页面大小为4KB，逻辑地址空间大小为4GB。那么该系统的页表需要占用多少内存空间？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB18、设备管理中的缓冲技术可以提高设备的I/O性能。以下关于缓冲技术的描述中，哪个选项是错误的？（）A.缓冲技术可以减少设备和CPU之间的数据传输次数，提高系统的吞吐量B.缓冲技术可以分为单缓冲、双缓冲和循环缓冲等不同类型C.缓冲技术可以通过硬件实现，也可以通过软件实现D.缓冲技术只对输入设备有效，对输出设备没有作用19、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20、在操作系统的虚拟内存管理中，页面置换算法的选择会影响系统的性能。假设系统采用最近最少使用（LRU）页面置换算法。当内存已满且需要置换页面时，以下关于页面选择的描述，正确的是：（）A.会选择最长时间未被访问的页面进行置换B.随机选择一个页面进行置换C.选择刚刚被访问过的页面进行置换D.选择最先进入内存的页面进行置换二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）简述文件目录的组织方式。2、（本题5分）进程的调度时机有哪些？3、（本题5分）简述段页式存储管理的特点。三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）研究操作系统中的虚拟内存管理的页面错误的统计和分析。2、（本题5分）分析内存管理中的分页和分段存储管理方式，阐述它们的特点和适用场景。3、（本题5分）探讨操作系统在处理云计算环境下的文件系统