湖南科技学院《操作系统》2023-2024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页湖南科技学院《操作系统》

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、在操作系统的存储管理中，段页式存储管理结合了段式和页式存储管理的优点。假设一个程序被分为多个段，每个段又被分为多个页。以下关于段页式存储管理的地址转换过程的描述，正确的是：（）A.首先进行段的地址转换，然后进行页的地址转换B.先进行页的地址转换，再进行段的地址转换C.段和页的地址转换同时进行，以提高效率D.地址转换过程只需要进行一次，无需区分段和页2、在一个操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统内核之间的接口。假设用户程序需要读取一个文件的内容，通过系统调用实现这个功能。以下关于系统调用的执行过程的描述，哪一项是正确的？（）A.用户程序通过陷入指令（trap）进入内核态，内核执行相应的系统调用服务例程，完成文件读取操作后返回用户态B.用户程序直接在用户态执行系统调用，操作系统内核监测到后进行相应的处理C.用户程序将系统调用请求发送到消息队列，内核从队列中获取请求并执行D.用户程序通过中断信号通知内核执行系统调用，内核暂停当前任务进行处理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5、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.2150μs6、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.4M7、在操作系统的存储管理中，段式存储管理和页式存储管理是两种常见的方式。假设一个程序被分为多个段，每个段的长度不同。以下关于段式存储管理和页式存储管理的比较中，正确的是：（）A.段式存储管理更便于实现程序和数据的共享，因为段是按照逻辑划分的B.页式存储管理的内存碎片问题比段式存储管理更严重C.段式存储管理的地址转换速度比页式存储管理快，因为段的长度是固定的D.页式存储管理比段式存储管理更适合处理大程序，因为页的大小是固定的8、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9、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.1010、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11、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12、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13、在一个支持多线程的操作系统中，线程的同步和互斥是常见的操作。假设有两个线程T1和T2共享一个全局变量count，初始值为0。T1负责对count进行加1操作，T2负责对count进行减1操作。为了保证操作的正确性，需要使用锁机制。以下关于锁使用的描述，正确的是：（）A.T1和T2在操作count前都先获取锁，操作完成后释放锁B.只有T1需要获取锁进行加1操作，T2不需要获取锁进行减1操作C.锁的获取和释放操作会导致线程的切换，从而降低系统性能D.可以使用多个锁来分别保护count的加操作和减操作，提高并发度14、某操作系统中，有三个进程P1、P2和P3，它们共享两个资源R1和R2。资源分配情况如下表所示：进程已分配资源最大需求资源R1R2R1R2P11032P20121P31131系统是否处于安全状态？如果是，给出一个安全序列。（请给出详细的分析过程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P215、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二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释操作系统中的内存池技术。2、（本题5分）进程的优先级反转会带来什么问题？3、（本题5分）操作系统如何支持文件的版本控制？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述操作系统中的系统调用接口的设计原则和实现方式，分析系统调用的参数传递、返回值处理和错误处理机制，以及如何保障系统调用的安全性和稳定性。2、（本题5分）详细阐述操作系统中的进程通信方式，包括共享内存、消息传递、管道等。比较它们的效率、可靠性和适用场景，并分析在分布式系统中进程通信的特点和挑战。3、（本题5分）详细探讨操作系统中的文件系统的目录结构优化，如B+树目录、哈希目录等，分析它们在目录查找性能和空间利用率方面的改进，以及对文件操作的影响。4、（本题5分）在实时操作系统中，任务调度的可预测性是至关重要的。请深入探讨实时任务调度算法的可预测性分析方法，包括基于周期、截止时间和优先级的调度算法，分析影响调度可预测性的因素，如任务执行时间的不确定性、资源竞争等，研究如何通过调度算法的设计和参数调整提高实时任务调度的可预测性。5、（本题5分）操作系统中的内核同步原语，如自旋锁、读写锁、信号量等，对于多核心环境下的并