湖北商贸学院《操作系统原理》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《操作系统原理》2023-2024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1分，共20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、在一个具有缓存机制的操作系统中，为了提高磁盘I/O的性能，系统会在内存中设置磁盘缓存。假设系统中有一个频繁访问的小文件，其数据可以完全存储在磁盘缓存中。分析磁盘缓存的替换策略（如LRU、FIFO等）对缓存命中率和系统整体性能的影响，并讨论如何根据文件的访问模式选择合适的缓存替换策略。A.LRU策略最优B.FIFO策略最优C.应根据访问模式选择D.缓存替换策略影响不大2、在一个具有虚拟内存的操作系统中，系统采用请求调页的方式将页面调入内存。当一个进程访问一个不在内存中的页面时，会产生缺页中断。假设页面置换算法为最近最久未使用（LRU）算法，系统为该进程分配了4个页框。进程的页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，初始时4个页框均为空。那么，在这个过程中发生的缺页次数是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次3、在一个实时操作系统中，有三个周期性任务T1、T2和T3，它们的周期分别为50ms、100ms和200ms，每个任务的执行时间分别为20ms、30ms和40ms。采用速率单调调度算法（RMS），请问这三个任务能否在各自的周期内完成执行？（给出详细的计算和分析过程）（）A.能B.不能C.不确定D.以上都不对4、操作系统的虚拟内存管理可以提高系统的内存利用率和程序的并发度。以下关于虚拟内存管理的描述中，哪个选项是错误的？（）A.虚拟内存管理可以将程序的一部分页面换出到硬盘上，当需要时再换入内存B.虚拟内存管理可以采用分页式、分段式或段页式等存储管理方式C.虚拟内存管理需要硬件支持，如MMU（内存管理单元）和TLB（转换后备缓冲器）D.虚拟内存管理可以完全替代物理内存，使得程序可以在没有物理内存的情况下运行5、在操作系统的文件系统中，文件的物理结构有连续分配、链接分配和索引分配等多种方式。连续分配方式具有较高的顺序访问速度，但存在外部碎片问题；链接分配方式解决了外部碎片问题，但随机访问速度较慢；索引分配方式则结合了两者的优点。假设一个文件系统采用索引分配方式，每个索引节点包含13个直接地址项、1个一级间接地址项、1个二级间接地址项和1个三级间接地址项，每个地址项大小为4字节，盘块大小为1KB。若要访问文件的第10000块，至少需要几次磁盘I/O操作（）A.1B.2C.3D.46、在一个具有多个线程的进程中，线程之间共享进程的资源，包括内存、文件描述符等。但每个线程有自己独立的栈空间和线程控制块。假设有线程T1、T2和T3，它们同时访问一个全局变量X，X的初始值为0。T1执行X=X+1，T2执行X=X-2，T3执行X=X*3，请问最终X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能7、在一个实时操作系统中，任务的调度不仅要考虑任务的优先级，还要满足任务的时间约束。假设有一个周期性任务，其执行周期为50毫秒，每次执行时间为20毫秒。分析在不同的调度算法（如单调速率调度、最早截止时间优先等）下，如何保证该任务能够按时完成，并讨论这些调度算法在处理周期性任务时的优缺点。A.单调速率调度算法最优B.最早截止时间优先算法最优C.两种算法在不同情况下各有优劣D.取决于任务的具体特点和系统负载8、在一个具有进程优先级调度的操作系统中，进程的优先级分为高、中、低三个级别。高优先级进程可以抢占中、低优先级进程的CPU资源，中优先级进程可以抢占低优先级进程的CPU资源。当前有三个进程P1（高优先级）、P2（中优先级）、P3（低优先级），P3正在运行，P1和P2处于就绪状态。此时，P1变为就绪状态，系统会如何调度？（）A.立即暂停P3，运行P1B.等待P3运行完当前时间片，再运行P1C.让P1等待，直到P3主动放弃CPUD.不确定，取决于系统的具体实现9、在操作系统中，设备独立性是指用户程序在使用设备时不依赖于具体的物理设备。为了实现设备独立性，系统引入了逻辑设备和物理设备的概念，并通过设备驱动程序进行转换。假设一个系统中有三种类型的设备：打印机、磁盘和扫描仪。用户程序通过逻辑设备名请求使用设备，系统根据设备分配表进行设备分配。现在有多个进程同时请求使用打印机和磁盘，为了有效地进行设备分配，系统采用的策略应该是（）A.先来先服务B.优先级分配C.短作业优先D.随机分配10、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11、在一个具有虚拟存储管理的操作系统中，进程的逻辑地址空间被划分为若干页面，物理内存被划分为相同大小的页框。当进程执行时，如果所需页面不在物理内存中，就会产生缺页中断。假设一个进程正在执行，其页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系统采用先进先出（FIFO）页面置换算法，分配给该进程的物理内存页框数量为3。那么，在此过程中发生的缺页次数是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次12、在操作系统的文件系统中，文件控制块（FCB）是用于存放文件相关信息的数据结构。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的访问控制信息等。假设一个文件系统的FCB大小为64字节，磁盘块大小为1KB，其中4字节用于磁盘块指针。若采用直接索引方式，每个磁盘块可存放16个FCB，则一个文件最多可以有多少个磁盘块（）A.16B.256C.4096D.6553613、在一个多道批处理系统中，有三个作业J1、J2和J3，它们的提交时间、运行时间如下表所示：作业提交时间运行时间（小时）J18:003J29:002J310:001假设系统采用短作业优先（SJF）调度算法，计算三个作业的平均周转时间。（给出详细的计算过程）（）A.4小时B.4.33小时C.4.67小时D.5小时14、在操作系统的磁盘调度算法中，先来先服务（FCFS）算法按照请求到达的顺序进行磁盘访问，可能会导致较长的平均寻道时间；最短寻道时间优先（SSTF）算法选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务，能有效减少平均寻道时间，但可能导致某些请求长时间等待；扫描（SCAN）算法在磁头移动方向上选择距离最近的请求进行服务，避免了SSTF算法的“饥饿”现象。假设磁盘请求队列的顺序为98、183、37、122、14、124、65、67，磁头当前位于53号磁道，向磁道号增加的方向移动。那么，采用扫描算法时，磁头移动的总（）磁道数为（）A.236B.292C.315D.36015、在一个采用请求分页存储管理的系统中，某进程的页面访问序列为4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。若分配给该进程的物理块数为3，且初始时均为空，采用最近最久未使用（LRU）页面置换算法，那么发生的缺页次数是多少？（）A.7B.8C.9D.1016、在一个采用虚拟存储技术的系统中，某进程的工作集为当前时刻t之前的10毫秒内访问过的页面集合。若页面访问序列为1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，页面置换算法为工作集算法，工作集窗口大小为5毫秒，请问在t=10毫秒时，进程的工作集中包含哪些页面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,117、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18、在一个分布式操作系统中，多个计算机通过网络连接协同工作。假设系统中有多个任务需要分配到不同的节点上执行，以下关于分布式操作系统任务分配的描述中，正确的是：（）A.任务分配只考虑节点的计算能力，不考虑网络带宽和延迟B.分布式操作系统会自动将任务平均分配到各个节点上，以保证负载均衡C.在任务分配过程中，需要考虑节点的资源状态、任务的需求以及网络通信开销等因素D.一旦任务被分配到某个节点上，就不能再迁移到其他节点，即使该节点出现故障19、在一个具有虚拟存储功能的操作系统中，某进程的部分页面被换出到外存。当该进程再次访问这些被换出的页面时，会产生缺页中断。以下关于缺页中断处理的说法，正确的是：（）A.操作系统会立即将所需页面从外存调入内存，然后恢复进程的执行B.缺页中断处理过程中，进程会被一直阻塞，直到页面调入完成C.操作系统会先选择一个合适的页面进行置换，然后将所需页面调入内存D.缺页中断的处理优先级低于其他硬件中断，会在其他中断处理完成后再进行20、在一个采用索引分配方式的文件系统中，一个文件的大小为100KB，盘块大小为4KB，每个盘块号占用4个字节。若采用一级索引，索引表项能够容纳的盘块号数量为1024个。那么，该文件最多需要多少个索引块？（）A.1个B.2个C.3个D.4个二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）什么是连续分配内存管理方式？有哪些具体方法？2、（本题5分）简述文件保护的措施和机制。3、（本题5分）操作系统如何支持多媒体应用？4、（本题5分）简述操作系统中的存储保护机制。5、（本题5分）操作系统如何优化网络文件系统的性能？三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）探讨操作系统中的进程调度的节能感知策略。2、（本题5分）分析操作系统中的文件系统的文件删除的快速恢复机制。3、（本题5分）探讨操作系统中的进程迁移的性能评估指标和方法。4、（本题5分）探讨操作系统如何优化进程调度算法以适应云计算环境的动态需求。5、（本题5分）分析操作系统如何优化磁盘I/O调度算法以适应混合工作负载。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）详细论述操作系统中的