湖南科技学院《操作系统》2022-2023学年第一学期期末试卷

装订线装订线PAGE2第1页，共3页湖南科技学院

《操作系统》2022-2023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、在操作系统的内核中，进程管理模块负责进程的创建、调度和终止等操作。假设一个进程由于等待资源而进入阻塞状态。以下关于阻塞进程状态转换的描述，正确的是：（）A.当所需资源可用时，阻塞进程会直接转换为运行状态B.阻塞进程首先转换为就绪状态，然后等待调度程序分配CPUC.阻塞进程会一直保持阻塞状态，直到系统强制终止D.阻塞进程在等待一段时间后会自动转换为就绪状态2、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3、在操作系统中，虚拟存储技术可以扩大程序的可用内存空间。以下关于虚拟存储的描述中，哪个选项是错误的？（）A.虚拟存储技术将硬盘空间作为内存的扩展，当内存不足时，将部分页面换出到硬盘上B.虚拟存储技术可以提高程序的并发度，因为多个程序可以共享硬盘空间作为虚拟内存C.虚拟存储技术需要硬件支持，如MMU（内存管理单元）D.虚拟存储技术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4、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.4M5、考虑一个具有多个进程的系统，进程之间存在资源竞争。假设有资源R1、R2和R3，进程P1已经占用了资源R1，进程P2已经占用了资源R2，进程P3申请资源R1和R2。此时系统处于什么状态？（）A.安全状态B.不安全状态C.死锁状态D.无法确定6、考虑一个具有多级反馈队列调度算法的系统，共设置3个队列，优先级依次降低。第1队列时间片为2ms，第2队列时间片为4ms，第3队列时间片为8ms。若有进程P1到达时进入第1队列，运行1ms后未完成，被放入第2队列；进程P2到达时进入第2队列，运行3ms后未完成，被放入第3队列。请问当P1再次获得CPU时，它已经等待了多长时间？（）A.4msB.5msC.6msD.7ms7、在一个具有设备管理功能的操作系统中，设备分配采用静态分配方式。有三个进程P1、P2、P3，分别需要使用打印机、扫描仪和绘图仪。系统中有一台打印机、一台扫描仪和一台绘图仪。当P1申请打印机、P2申请扫描仪、P3申请绘图仪时，系统能否满足这些请求？（）A.可以满足，因为每个进程申请的设备不同B.不能满足，因为设备分配是静态的，可能已经被其他进程占用C.可以满足，但需要等待一段时间，进行设备的分配和初始化D.不确定，取决于设备的当前状态和系统的配置8、在一个具有虚拟内存的操作系统中，进程的地址空间被划分为逻辑地址和物理地址。当进程访问一个虚拟地址时，系统通过页表将其转换为物理地址。假设页表的每个条目包含页号、页框号和一些访问控制位。现在有一个进程，其逻辑地址空间大小为4GB，页面大小为4KB，页表项大小为4字节。如果系统为该进程分配了1GB的物理内存，那么页表的大小至少是多少？同时考虑页表的存储方式和对内存访问效率的影响。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB9、在存储管理中，页面置换时，如果所有页都在使用，优先置换未被修改的页，这是基于（）的考虑。A.减少I/O次数B.提高内存利用率C.缩短置换时间D.以上都是10、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11、在一个操作系统中，进程通信是非常重要的一部分。假设有两个进程P1和P2，它们需要频繁地交换大量的数据。以下几种进程通信方式中，哪种方式最适合这种情况？（）A.共享内存：两个进程可以直接访问同一块共享的内存区域，进行数据交换B.消息传递：通过发送和接收消息来传递数据，每个消息有固定的大小和格式C.管道：一种单向的、基于字节流的通信方式，数据只能从一端流向另一端D.信号量：用于进程之间的同步，而不是直接的数据交换12、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13、在一个操作系统中，设备驱动程序负责与硬件设备进行通信。假设系统需要添加一个新的外部设备，分析设备驱动程序的开发过程，包括硬件接口的了解、寄存器的操作、中断处理等，并讨论设备驱动程序在操作系统中的地位和作用，以及如何保证设备驱动程序的稳定性和可靠性。A.设备驱动程序开发简单，作用不大B.设备驱动程序开发复杂，作用关键C.设备驱动程序开发难度适中，作用一般D.取决于设备的类型和复杂度14、某计算机系统采用虚拟存储技术，系统为用户进程提供了2GB的虚拟地址空间，页面大小为4KB，采用两级页表结构。若页目录表和页表中的每个表项均占4B，则页目录表和页表分别最多包含多少个表项？（给出详细的计算过程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和102415、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，无需特别优化二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）进程的优先级调整策略有哪些？2、（本题5分）解释操作系统中的内存屏障指令。3、（本题5分）解释操作系统的教育和培训需求。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述操作系统中的进程迁移的负载预测和决策模型，分析如何根据系统负载的动态变化准确预测需要迁移的进程和目标节点，以实现有效的负载均衡。2、（本题5分）论述操作系统中的线程模型，包括用户级线程和内核级线程的特点和实现方式。分析线程与进程的关系，以及多线程编程在提高系统并发性能方面的优势和挑战。3、（本题5分）随着物联网技术的发展，操作系统在物联网设备中的应用越来越广泛。论述物联网操作系统的特点和需求，如低功耗、小内存占用、实时性等，分析物联网操作系统与传统操作系统的差异，探讨物联网操作系统在智能家居、工业物联网等领域的应用和发展趋势。4、（本题5分）在现代计算机操作系统中，进程调度算法对于系统性能有着至关重要的影响。请详细论述常见的进程调度算法，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）等，分析它们的优缺点，并探讨在不同场景下如何选择合适的调度算法以提高系统的整体性能。5、（本题5分）操作系统的内存页面置换算法对于提高内存利用率和系统性能具有重要意义。请深入探讨常见的页面置换算法，如最佳置换算法（O