绍兴文理学院元培学院《操作系统》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页绍兴文理学院元培学院

《操作系统》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20个小题，每小题2分，共40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、在操作系统中，进程的状态转换是一个重要的概念。假设一个进程处于阻塞状态，等待I/O操作完成。以下关于进程状态转换的描述中，正确的是：（）A.当I/O操作完成后，进程会直接从阻塞状态转换为运行状态B.进程从阻塞状态转换为就绪状态后，一定会立即被调度执行C.在阻塞状态的进程不会因为时间片用完而被切换到其他状态D.如果有更高优先级的进程进入就绪状态，阻塞状态的进程可能会被长期搁置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、在一个采用分页存储管理的系统中，页面大小为2KB，逻辑地址为32位。某进程的页表如下：页号0对应的物理块号为5，页号1对应的物理块号为8，页号2对应的物理块号为10，页号3对应的物理块号为12。当进程访问的逻辑地址为0x8000时，对应的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x280004、在一个具有快表的分页系统中，假定页表存放在内存中，内存访问时间为100ns，快表的查找时间为20ns。若一次内存访问需要查找页表，而快表命中的概率为80%。则有效访问时间是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns5、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，共同完成一个大型任务。假设系统中有节点A、B、C和D，它们分别承担不同的计算任务和数据存储任务。现在节点A出现故障，系统需要进行故障恢复和任务重新分配。在这种情况下，以下关于分布式操作系统的处理方式的描述，哪一项是正确的？（）A.系统会立即停止所有任务，等待节点A恢复正常后再继续运行B.其他节点会自动接管节点A的任务，并重新分配计算和存储资源，保证任务继续进行C.系统会将整个任务回滚到之前的一个检查点，然后从该点重新开始执行D.由于分布式系统的复杂性，节点A的故障会导致整个系统崩溃，无法恢复6、在操作系统的内存分配策略中，首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法是常见的方法。假设系统中有一系列空闲内存块，大小分别为100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。当一个进程请求120KB内存时，以下关于不同内存分配算法的描述中，正确的是：（）A.首次适应算法会选择第一个满足要求的空闲块，即100KB的块，并将其分割B.最佳适应算法会选择大小最接近请求大小的空闲块，即150KB的块，并将其分割C.最坏适应算法会选择最大的空闲块，即300KB的块，并将其分割D.不同的内存分配算法在不同的场景下可能会有不同的性能表现，没有一种算法总是最优的7、某文件系统采用索引节点（inode）来管理文件，每个inode包含12个直接地址指针、1个一级间接地址指针、1个二级间接地址指针和1个三级间接地址指针。每个盘块大小为1KB，每个盘块号占4B。若文件最大长度为4TB，则三级间接地址指针指向的盘块数是多少？（请详细计算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^268、在操作系统中，进程通信的方式多种多样。共享内存方式通过共享一块内存区域来实现进程间的数据交换，具有很高的通信效率；消息传递方式则通过发送和接收消息来完成通信，消息可以包含各种数据类型；管道通信方式则是一种半双工的通信方式，常用于父子进程之间的通信。假设有两个进程需要进行大量数据的实时交换，并且要求通信的可靠性较高，那么最适合采用的通信方式是（）A.共享内存B.消息传递C.管道通信D.以上方式都不适合9、操作系统中的内存管理是一项关键任务，分页存储管理是一种常见的内存管理方式。在分页存储管理中，将用户程序的地址空间分为若干个固定大小的页面，同时将内存空间也分为相同大小的页框。当程序运行时，通过页表将页面映射到页框。现在考虑一个具有32位地址空间的系统，页面大小为4KB，那么页表项的长度至少为（）A.20位B.12位C.32位D.24位10、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11、在一个文件系统中，文件的物理结构采用链接分配方式。每个磁盘块大小为512字节，文件的起始地址为1000块，文件长度为5000字节。请问该文件占用了多少个磁盘块？（）A.10B.11C.12D.1312、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13、在一个具有多核处理器的操作系统中，线程的调度需要考虑处理器的亲和性。假设一个多线程应用程序的线程在不同的核心上频繁切换，分析这种核心切换对性能的影响，包括缓存命中率的降低、上下文切换开销等，并讨论如何通过设置线程的处理器亲和性来提高性能，以及在什么情况下需要动态调整亲和性。A.核心切换总是降低性能，应避免B.核心切换在某些情况下有益，某些情况下有害C.核心切换对性能影响不大，无需关注D.取决于应用程序的特点和系统负载14、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.30ms15、在一个具有多个缓冲区的I/O系统中，从用户进程向缓冲区写入数据和从缓冲区向设备输出数据可以并行操作。假设从用户进程向缓冲区写入一个数据的平均时间为T1，从缓冲区向设备输出一个数据的平均时间为T2，缓冲区的数量为N。若要使系统的并行度最高，T1和T2应满足什么关系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不对16、在一个多处理器操作系统中，进程可以在不同的处理器上并行执行。假设系统中有四个处理器，进程P1、P2、P3和P4同时就绪。以下关于多处理器操作系统进程调度的描述中，正确的是：（）A.操作系统会将这四个进程平均分配到四个处理器上执行，以保证负载均衡B.进程调度的策略与单处理器操作系统完全相同，不需要考虑处理器的数量C.为了充分利用多处理器资源，操作系统可能会将一个进程的不同部分分配到不同的处理器上执行D.如果进程P1是计算密集型，而进程P2是I/O密集型，操作系统会优先将P1分配到处理器上执行17、某操作系统支持多种文件系统，包括FAT32、NTFS和EXT4等。现在有一个文件需要在不同的文件系统之间进行复制，假设文件大小为10GB，源文件系统为FAT32，目标文件系统为NTFS。在复制过程中，需要考虑文件系统的特性，如最大文件大小限制、簇大小、文件属性支持等。以下关于这个文件复制过程的描述，哪一项是正确的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制为4GB，所以无法直接复制这个10GB的文件B.文件复制时，簇大小的差异不会影响文件的内容和存储效率C.NTFS支持更多的文件属性，复制过程中源文件系统中不支持的属性会被自动丢弃D.复制过程中，文件系统会自动调整文件的存储结构以适应目标文件系统的要求，无需用户干预18、在一个操作系统中，文件系统负责管理存储在磁盘上的文件和目录。假设使用的是一种索引节点（inode）结构的文件系统，每个文件都有一个对应的inode，其中包含了文件的属性信息和指向文件数据块的指针。现在有一个大文件，其数据分布在多个不连续的磁盘块上。当读取这个文件时，文件系统需要通过inode中的指针来定位数据块。分析这种文件系统在处理大文件时的性能特点，包括磁盘寻道时间、数据传输速度和文件访问的效率，并探讨如何优化文件系统以提高大文件的访问性能。A.读取大文件时性能较好，无需优化B.读取大文件时性能较差，可采用连续分配方式优化C.读取大文件时性能较差，可采用更大的磁盘缓存优化D.读取大文件时性能较差，可采用更高效的磁盘调度算法优化19、在一个采用请求分段存储管理的系统中，某进程的段表如下：段号0对应的段长为500，段起始地址为1000；段号1对应的段长为800，段起始地址为2000；段号2对应的段长为1000，段起始地址为5000。当进程访问的逻辑地址为1，600时，会发生什么情况？（）A.越界中断B.正常访问C.缺段中断D.地址转换错误20、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，1二、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）操作系统如何进行用户接口管理？3、（本题5分）进程的优先级是如何确定的？三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析操作系统如何处理文件系统的目录缓存和预取策略。2、（本题5分）研究操作系统中的内存管理的大页支持和应用。3、（本题5分）研究操作系统如何实现对文件系统的快速索引和检索功能。4、（本题5分）探讨操作系统在处理多核环境下的进程同步开销降低策略。5、（本题5分）研究在操作系统中，如何实现进程的通信以及通信过程中的数据完整性和安全性。四、论述题（本大题