湖北师范大学文理学院《操作系统综合实训》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《操作系统综合实训》2022-2023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15个小题，每小题2分，共30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、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3、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.32MB4、在一个分布式操作系统中，进程迁移是一项重要的功能。假设进程P需要从节点A迁移到节点B，以下关于进程迁移的步骤和需要考虑的因素，哪一项是正确的？（）A.首先停止进程P在节点A的执行，将其状态和数据打包发送到节点B，在节点B恢复进程的执行；需要考虑节点B的资源可用性和网络带宽B.在节点A和节点B同时启动进程P的副本，然后逐渐将节点A的工作转移到节点B，最后停止节点A的副本；需要考虑进程的同步和数据一致性C.将进程P在节点A的代码和数据直接复制到节点B，然后在节点B启动进程；需要考虑节点A和节点B的操作系统版本差异D.进程P在节点A继续执行，同时在节点B逐步创建相同的进程环境，当准备好后切换到节点B执行；需要考虑进程的优先级和负载均衡5、在一个操作系统中，内存管理不仅要考虑进程的内存分配，还要处理内存碎片问题。假设系统采用了首次适应、最佳适应和最坏适应等内存分配算法，分析这些算法在产生内存碎片的数量、内存利用率和分配速度等方面的特点，并讨论如何通过算法的选择和优化来减少内存碎片的产生，提高内存管理的效率。A.首次适应算法最优B.最佳适应算法最优C.最坏适应算法最优D.不同算法在不同情况下各有优劣6、在操作系统的进程调度中，优先级调度算法可以根据进程的优先级来决定其执行顺序。优先级可以是静态的，在进程创建时确定；也可以是动态的，根据进程的运行情况进行调整。假设系统中有三个进程P1、P2和P3，它们的静态优先级分别为3、5和7，当前时刻P1正在运行，P2和P3在就绪队列中等待。突然，P1发生I/O等待，P2和P3的优先级不变。那么，接下来应该被调度执行的进程是（）A.P2B.P3C.继续等待P1完成I/O操作D.不确定，取决于系统的具体实现7、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8、在文件系统中，文件目录的组织方式对文件的查找效率有很大影响。常见的文件目录组织方式有单级目录、两级目录和多级目录。单级目录结构简单，但不便于文件的分类管理；两级目录将用户文件目录和系统文件目录分开，提高了安全性；多级目录则形成了树形结构，便于文件的分类和查找。假设一个文件系统采用多级目录结构，目录深度为3，每个目录下最多有10个子目录或文件。那么，该文件系统最多可以容纳的文件和目录数量为（）A.1000B.10000C.100000D.10000009、在一个采用死锁检测算法的系统中，资源分配图中包含了四个进程P1、P2、P3和P4，以及三类资源R1、R2和R3。资源分配情况如下表所示：进程已分配资源尚需资源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211请问该系统是否处于死锁状态？如果是，哪些进程处于死锁中？（请给出详细的分析过程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P410、在一个实时系统中，有两个周期性任务T1和T2，T1的周期为20ms，执行时间为10ms；T2的周期为50ms，执行时间为20ms。采用最早截止时间优先（EDF）调度算法，在0时刻两个任务同时到达，请问哪个任务会先执行？（）A.T1B.T2C.不确定D.同时执行11、在一个多线程操作系统中，一个进程可以包含多个线程。假设一个进程P有两个线程T1和T2，它们共享进程的资源，如内存、文件描述符等。现在线程T1正在进行一个耗时的计算操作，而线程T2需要访问线程T1正在使用的资源。分析在这种情况下，可能出现的线程同步问题，如竞争条件和死锁，并讨论如何使用互斥锁、条件变量等同步机制来解决这些问题，以及这些同步机制对线程执行效率的影响。A.同步机制总是提高效率B.同步机制总是降低效率C.同步机制在某些情况下提高，某些情况下降低D.取决于线程的操作和资源的使用情况12、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13、在一个多处理器操作系统中，进程可以在多个处理器上并行执行。假设系统中有四个处理器P1、P2、P3和P4，一个进程被分解为多个线程。以下关于线程分配和执行的描述，正确的是：（）A.操作系统会将线程平均分配到四个处理器上执行，以充分利用资源B.线程可以根据其优先级和处理器的负载情况动态分配到不同的处理器上C.同一个进程的线程一定会在同一个处理器上执行，以减少通信开销D.处理器之间无法共享线程的上下文信息，每个处理器独立执行线程14、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15、进程同步和互斥是操作系统中保证进程正确执行的关键机制。假设有两个进程P1和P2，它们共享一个资源R。为了保证互斥访问资源R，使用了信号量机制。初始时，信号量S的值为1。当P1访问资源R时，执行P(S)操作；当P1访问结束后，执行V(S)操作。以下关于信号量和进程操作的描述中，正确的是：（）A.当P1执行P(S)操作后，如果S的值变为0，则P1获得资源R并进入临界区B.如果P2在P1执行V(S)操作之前执行P(S)操作，P2一定会被阻塞C.信号量S的值永远不会小于0，因为这意味着出现了错误的操作D.当P1执行V(S)操作后，如果有多个进程在等待资源R，操作系统会随机选择一个进程进入临界区二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释系统性能监测和分析的方法。2、（本题5分）操作系统如何实现文件共享？3、（本题5分）解释操作系统中的信号量及其应用。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）探讨操作系统中的文件系统的快照技术，研究快照的创建、恢复和管理。分析文件系统快照在数据备份、版本控制和快速恢复中的应用和优势。2、（本题5分）论述在操作系统中，如何进行进程的优先级计算和动态调整，考虑进程的资源需求、等待时间、执行时间等因素。分析优先级调整对系统性能和公平性的影响，以及如何避免优先级反转问题。3、（本题5分）详细论述操作系统中的文件共享和文件锁机制，分析不同的文件共享方式（如读共享、写共享）的实现原理和应用场景，以及文件锁在并发访问中的作用和使用注意事项。4、（本题5分）详细探讨操作系统中的虚拟设备技术，如虚拟打印机、虚拟网卡等，分析虚拟设备的实现原理和在资源共享、隔离和灵活性方面的优势