华中农业大学《操作系统实验》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022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、在一个文件系统中，文件的存储方式采用链接分配。假设一个文件由5个盘块组成，盘块号依次为100、50、120、80、20。如果要删除这个文件，需要进行哪些操作？（）A.直接删除文件的目录项B.依次释放5个盘块C.从后向前依次释放盘块，并修改前一个盘块的指针D.从前向后依次释放盘块，并修改后一个盘块的指针2、在操作系统的进程通信中，消息传递是一种常见的方式。假设有两个进程P1和P2通过消息队列进行通信。P1向消息队列发送了一条消息，P2从消息队列接收消息。以下关于消息传递通信的描述中，正确的是：（）A.消息队列是一种先进先出的结构，P2接收消息的顺序一定与P1发送消息的顺序相同B.当消息队列已满时，P1发送消息会被阻塞，直到队列中有空间可用C.P2从消息队列接收消息时，如果队列为空，P2会一直等待，直到有消息到来D.消息传递通信只能在同一台计算机上的进程之间使用，不能用于网络环境中的进程通信3、在一个实时操作系统中，任务具有不同的优先级。系统需要保证高优先级的任务能够及时得到处理。假设当前有三个任务T1、T2和T3，优先级依次降低。当T1和T2同时就绪时，以下关于任务调度的描述，正确的是：（）A.操作系统会优先调度T2执行，以保证公平性B.T1和T2会按照一定的时间片轮流执行C.操作系统会立即调度T1执行，直到T1完成或阻塞D.由于T3优先级最低，它将永远不会得到执行机会4、在操作系统的进程同步中，信号量是一种常用的同步工具。信号量可以分为整型信号量和记录型信号量。整型信号量存在“忙等”问题，而记录型信号量则通过阻塞和唤醒操作避免了这一问题。假设有两个进程P1和P2，它们共享一个缓冲区，P1负责向缓冲区写入数据，P2负责从缓冲区读取数据。为了保证缓冲区的正确使用，需要使用信号量进行同步。那么，应该设置的信号量数量以及初始值分别为（）A.1个，0B.1个，1C.2个，0D.2个，15、在操作系统中，进程通信是进程之间交换信息和协调工作的重要手段。假设有两个进程P1和P2，它们通过共享内存进行通信。以下关于共享内存通信的特点的描述，正确的是：（）A.共享内存通信速度快，但需要进程之间进行复杂的同步和互斥操作B.共享内存通信不需要操作系统的干预，进程可以直接读写共享区域C.共享内存的大小是固定的，不能动态调整D.多个进程可以同时访问共享内存，不会出现数据不一致的问题6、操作系统中的设备管理负责对系统中的各类I/O设备进行有效的管理和控制。假设有一个磁盘系统，其旋转速度为每分钟7200转，平均寻道时间为10ms，每个磁道包含500个扇区，每个扇区512字节。现在要读取一个100KB的文件，且文件数据连续存储在磁盘上。那么，读取该文件所需的平均时间大约为（）A.15msB.20msC.25msD.30ms7、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.7ms8、在一个操作系统中，进程的创建和销毁是常见的操作。假设一个应用程序需要频繁创建和销毁大量的短生命周期进程，分析这种操作对系统性能的影响，包括内存分配、资源消耗和上下文切换等，并讨论如何通过进程池、线程池等技术来优化这种情况，以及这些技术的适用场景和限制。A.频繁创建和销毁进程总是有害的B.频繁创建和销毁进程在某些情况下无害C.可以通过进程池或线程池完全解决性能问题D.进程池和线程池有适用场景和限制9、在一个实时操作系统中，任务具有不同的优先级。假设系统中有三个实时任务T1、T2和T3，优先级依次降低。当多个任务同时就绪时，以下关于实时操作系统任务调度的描述中，正确的是：（）A.总是调度优先级最高的任务T1执行，直到它完成或阻塞B.如果任务T1正在执行，而更高优先级的任务T2就绪，操作系统会立即抢占T1并调度T2执行C.实时操作系统只考虑任务的优先级，不考虑任务的执行时间和资源需求D.低优先级的任务T3永远不会得到执行机会，除非高优先级的任务都处于阻塞状态10、在操作系统中，虚拟内存技术被广泛应用。假设系统的物理内存为4GB，采用分页存储管理，页面大小为4KB。进程的虚拟地址空间为8GB。当进程访问一个虚拟地址时，操作系统需要进行地址转换。以下关于虚拟内存和地址转换的描述中，正确的是：（）A.虚拟内存技术使得进程可以使用比物理内存更大的地址空间，但可能会导致内存碎片的产生B.地址转换过程中，操作系统通过页表将虚拟地址直接映射为物理地址，无需其他操作C.虚拟内存技术总是能够提高系统的内存利用率，无论进程的实际内存需求如何D.当进程访问的虚拟地址对应的页面不在物理内存中时，操作系统会立即将整个进程换出到外存11、在操作系统的存储管理中，段式存储管理和页式存储管理都有各自的特点。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的优点的描述，正确的是：（）A.段的长度可以根据程序的逻辑需要动态改变，更便于程序的扩展和修改B.由于段的长度固定，内存分配和管理更加简单高效C.段式存储管理不会产生内存碎片，提高了内存利用率D.段式存储管理的地址转换速度比页式存储管理更快12、在虚拟存储管理中，页面置换算法的优劣直接影响系统的性能。除了常见的LRU、FIFO等算法，还有最不经常使用（LFU）算法。LFU算法根据页面被访问的频率来选择淘汰页面。假设系统为进程分配了4个物理页面，页面访问序列为1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法进行页面置换。那么，缺页次数至少为（）A.7次B.8次C.9次D.10次13、某操作系统采用分段存储管理方式，逻辑地址由段号和段内偏移量组成。若某进程的段表如下：段号0对应的段长为1000，基址为5000；段号1对应的段长为2000，基址为3000；段号2对应的段长为3000，基址为12000。当进程访问的逻辑地址为1，1500时，对应的物理地址是多少？（）A.4500B.5500C.6500D.出错14、在操作系统的存储管理中，段式存储管理将用户程序按照逻辑分段，每个段具有不同的名字和长度。与分页存储管理相比，段式存储管理更便于实现程序的模块化和动态链接。假设一个段式存储系统，地址空间为32位，其中段号占8位，段内偏移量占24位，每个段最大长度为2^24字节。那么，该系统最多可以有多少个段（）A.2^8个B.2^16个C.2^24个D.2^32个15、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.4M二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）什么是快表？其作用是什么？2、（本题5分）简述操作系统的容错机制和恢复策略。3、（本题5分）什么是系统兼容性？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。2、（本题5分）论述操作系统中的实时操作系统的内存管理策略，分析如何满足实时任务对内存的确定性和及时性需求。研究实时内存管理在硬实时系统中的关键技术。3、（本题5分）论述操作系统中的文件系统的索引节点（inode）管理，研究inode的结构、分配和回收策略。分析inode对文件系统性能和空间利用率的影响。4、（本题5分）操作系统的内核态和用户态切换机制对于系统的安全性和稳定性起着关键作用。请深入探讨内核态和用户态的概念、切换的原因和过程，分析切换过程中可能出现的问题和优化策略，以及如何通过合理的设计减少切换带来的性能开销。5、（本题5分）在操作系统中，内存映射文件是一种高