绍兴文理学院元培学院《操作系统应用》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《操作系统应用》2021-2022学年第一学期期末试卷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1分，共15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、操作系统的中断机制是实现多任务和设备管理的关键。以下关于中断的描述中，哪个选项是错误的？（）A.中断是指CPU在执行程序的过程中，由于外部事件的发生而暂停当前程序的执行，转而去处理外部事件B.中断可以分为硬件中断和软件中断，硬件中断是由外部设备产生的，软件中断是由程序中的指令产生的C.中断处理程序负责处理中断事件，通常会保存当前程序的状态，然后执行相应的处理操作D.中断可以被屏蔽，即CPU可以忽略某些中断请求，继续执行当前程序2、操作系统中的死锁问题是一个重要的研究课题。假设有三个进程P1、P2和P3，它们分别需要资源A、B和C。目前，P1占用了资源A，P2占用了资源B，P3占用了资源C，并且它们都在请求对方占用的资源。以下关于死锁的描述中，正确的是：（）A.这种情况一定会导致死锁，因为三个进程都无法继续执行B.死锁的发生是因为资源分配不当和进程推进顺序不合理C.只要其中一个进程释放其占用的资源，就可以避免死锁的发生D.操作系统可以通过预先分配所有资源的方式来完全避免死锁的出现3、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4、在一个采用分段存储管理的操作系统中，一个进程被分为三个段：代码段、数据段和堆栈段。代码段起始地址为0，长度为1000字节；数据段起始地址为1500，长度为500字节；堆栈段起始地址为2500，长度为800字节。系统的段表如下：段号起始地址段长1010002150050032500800。当进程访问逻辑地址为2000的内存单元时，会发生什么情况？（）A.正常访问，对应的数据在数据段内B.产生越界错误，该地址超出了进程的地址空间C.进行地址转换，将逻辑地址转换为物理地址后访问D.系统进行段的合并操作，然后再进行访问5、在操作系统中，线程同步的方式有多种，如互斥锁、条件变量、信号量等。假设一个线程需要等待另一个线程完成某个操作后才能继续执行。以下关于线程同步方式选择的描述，正确的是：（）A.如果只是简单的互斥访问资源，使用条件变量更合适B.信号量适合用于多个线程对多个资源的同步访问C.互斥锁适用于线程之间需要复杂的交互和等待条件的情况D.条件变量通常与互斥锁配合使用，以实现线程的等待和唤醒6、在一个操作系统中，文件系统采用了日志结构（Journaling）来提高文件操作的可靠性。当进行文件写入操作时，系统首先将操作记录在日志中，然后再实际更新文件数据和元数据。分析这种日志结构文件系统在面对系统崩溃或电源故障时如何保证文件系统的一致性，以及与传统文件系统相比在性能和存储空间使用方面的特点。A.日志结构文件系统性能更好，空间使用更优B.日志结构文件系统性能较差，空间使用较多C.日志结构文件系统性能和空间使用与传统文件系统相当D.取决于具体的应用和系统配置7、在一个单处理机系统中，有三个进程P1、P2和P3，它们的优先级分别为3、2和1（数值越大优先级越高），到达时间分别为0、1和2毫秒，服务时间分别为5、3和4毫秒。若采用优先级调度算法，且非抢占式，那么平均等待时间是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒8、操作系统的内核是系统的核心部分，负责管理系统的资源和提供基本的服务。以下关于内核的描述中，哪个选项是错误的？（）A.内核可以分为微内核和宏内核两种类型，微内核结构更加灵活，但性能较低B.内核的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理等C.内核可以直接访问硬件资源，但需要通过驱动程序来实现对设备的控制D.内核是操作系统中唯一运行在特权模式下的部分，其他部分都运行在用户模式下9、在一个多道程序设计的操作系统中，多个进程并发执行。假设进程A正在执行计算任务，进程B正在进行I/O操作，进程C处于就绪状态。此时，操作系统进行进程调度。以下关于进程调度的说法中，正确的是：（）A.一定会将进程C调度执行，因为它处于就绪状态B.可能会继续让进程A执行，因为它正在进行计算且未完成C.一定会优先调度进程B，因为I/O操作通常具有较高的优先级D.可能会选择一个新的进程进入执行，而不是在这三个进程中进行调度10、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11、某磁盘共有200个柱面，每个柱面有20个磁道，每个磁道有10个扇区。假定磁盘旋转一圈的时间为20ms，磁头在每个磁道上的平均移动时间为10ms。若要读取一个位于第150柱面、第5磁道、第8扇区的数据，至少需要多少时间？（请说明计算过程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms12、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.30ms13、某文件系统采用FAT（文件分配表）管理磁盘空间，磁盘块大小为512B，FAT表每个表项占12位。若磁盘容量为10GB，则FAT表的大小是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB14、在一个具有内存保护机制的操作系统中，每个进程都被分配了独立的内存空间，并且系统通过硬件和软件的结合来防止进程访问其他进程的内存区域。假设进程P1试图访问进程P2的内存空间，系统会产生一个内存访问违规的异常。分析这种内存保护机制是如何实现的，包括硬件支持（如MMU）和操作系统的相关处理逻辑，并讨论内存保护在系统安全性和稳定性方面的重要意义。A.通过硬件MMU实现，意义重大B.通过操作系统软件实现，意义不大C.通过硬件和软件共同实现，意义重大D.内存保护机制作用有限，意义不大15、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以有效地提高I/O操作的效率。缓冲池是一种常见的缓冲技术，它由多个缓冲区组成，可以用于输入、输出和中间转换。假设一个系统中有三个缓冲池，分别用于输入、输出和中间转换，每个缓冲池包含10个缓冲区。现在有一个进程进行数据输入和输出操作，输入数据量为50KB，输出数据量为30KB，每个缓冲区大小为1KB。那么，至少需要多少个缓冲区才能满足操作需求（）A.80个B.70个C.60个D.50个二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）简述操作系统中的分布式文件系统。2、（本题5分）简述操作系统中的访问控制标记。3、（本题5分）简述操作系统的兼容性测试和回归测试。4、（本题5分）什么是消息传递系统？有哪些实现方式？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（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。2、（本题5分）详细阐述操作系统中的内存管理中的slab分配器的原理和应用，探讨其在对象管理和内存效率方面的优势。分析slab分配器在内核内存管理中的作用。3、（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（OPT）、先进先出置换算法（FIFO）、最近最少使用置换算法（LRU）等，分析它们的原理和优缺点，并研究如何根据系统的运行状况选择合适的页面置换算法。4、（本题5分）随着云计算的发展，云操作系统成为研究的热点。深入探讨云操作系统的特点和架构，如虚拟化技术的应用、资源弹性分配、服务管理等，分析云操作系统与传统操作系统的区别和联系，研究在云计算环境下如何保障云操作系统的性能、可用性和安全性。5、（本题5分）操作系统的电源管理对于移动设备和节能型计算机系统至关重要。请详细论述操作系统在电源管理方面的策略和技术