武汉生物工程学院《操作系统原理理论》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《操作系统原理理论》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30个小题，每小题1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2、操作系统中的作业管理负责对用户提交的作业进行组织、调度和控制。作业通常由程序、数据和作业控制说明书组成。作业调度算法的性能直接影响系统的效率和用户的满意度。假设有三个作业J1、J2和J3，它们的提交时间分别为8:00、8:30和9:00，运行时间分别为2小时、1小时和0.5小时。若采用短作业优先（SJF）调度算法，且系统在10:00开始调度作业，那么平均等待时间为（）A.0.5小时B.1小时C.1.5小时D.2小时3、在一个采用虚拟存储技术的系统中，某进程的工作集为当前时刻t之前的10毫秒内访问过的页面集合。若页面访问序列为1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，页面置换算法为工作集算法，工作集窗口大小为5毫秒，请问在t=10毫秒时，进程的工作集中包含哪些页面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,14、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5、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6、在一个具有多个线程的进程中，线程之间共享进程的资源，包括内存、文件描述符等。但每个线程有自己独立的栈空间和线程控制块。假设有线程T1、T2和T3，它们同时访问一个全局变量X，X的初始值为0。T1执行X=X+1，T2执行X=X-2，T3执行X=X*3，请问最终X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能7、在一个支持虚拟内存的操作系统中，当一个进程发生缺页中断时，操作系统需要从磁盘中将所需的页面调入内存。假设页面置换算法为先进先出（FIFO）算法，当前内存中有三个页面，分别是页面A、B、C，最近访问的顺序为B、C、A。现在需要调入页面D，而内存已满，那么会置换出哪个页面？（）A.页面A，因为它是最早进入内存的页面B.页面B，因为它是最近访问的页面C.页面C，因为它在中间位置D.随机选择一个页面进行置换8、文件系统的可靠性是保证数据安全的重要因素。以下关于文件系统可靠性的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件系统可以采用备份和恢复技术来保证数据的可靠性B.文件系统可以采用日志记录技术来记录文件的操作，以便在系统崩溃时进行恢复C.文件系统可以采用RAID（磁盘阵列）技术来提高数据的可靠性和可用性D.文件系统的可靠性只取决于硬件设备的质量，与软件设计无关9、在一个操作系统中，文件的访问控制列表（ACL）可以提供更精细的访问权限控制。假设一个文件有多个用户和组的访问权限设置，分析ACL的工作原理和实现方式，包括权限的定义、继承和冲突解决等，并讨论与传统的用户/组权限模式相比，ACL在灵活性和管理复杂性方面的特点。A.ACL更灵活但更复杂B.ACL不如传统模式灵活但更简单C.ACL和传统模式在灵活性和复杂性上相当D.取决于文件系统的类型和应用需求10、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11、考虑一个具有4个页面的虚拟内存系统，页面大小为1KB，逻辑地址空间为32位。假设某一时刻，页表内容如下：页号0对应的物理块号为2，页号1对应的物理块号为5，页号2对应的物理块号为7，页号3对应的物理块号为9。若进程访问的逻辑地址为0x12345，请问对应的物理地址是多少？（）A.0x22345B.0x52345C.0x72345D.0x9234512、在一个实时操作系统中，有多个任务具有不同的截止时间和优先级。任务T1的截止时间为100毫秒，优先级为高；任务T2的截止时间为200毫秒，优先级为中；任务T3的截止时间为300毫秒，优先级为低。假设系统当前处于空闲状态，然后这三个任务依次到达。如果系统采用基于优先级的抢占式调度算法，那么任务的执行顺序是怎样的？同时分析这种调度算法在满足实时任务截止时间方面的可靠性和可能存在的问题。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T113、在一个多线程操作系统中，一个进程可以包含多个线程。假设一个进程P有两个线程T1和T2，它们共享进程的资源，如内存、文件描述符等。现在线程T1正在进行一个耗时的计算操作，而线程T2需要访问线程T1正在使用的资源。分析在这种情况下，可能出现的线程同步问题，如竞争条件和死锁，并讨论如何使用互斥锁、条件变量等同步机制来解决这些问题，以及这些同步机制对线程执行效率的影响。A.同步机制总是提高效率B.同步机制总是降低效率C.同步机制在某些情况下提高，某些情况下降低D.取决于线程的操作和资源的使用情况14、文件系统的性能优化是提高系统整体性能的重要方面。以下关于文件系统性能优化的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件系统可以采用缓存技术来提高文件的访问速度B.文件系统可以采用预读和延迟写技术来减少磁盘I/O次数C.文件系统可以采用磁盘调度算法来优化磁盘的访问顺序D.文件系统的性能优化只需要考虑文件的读取操作，不需要考虑文件的写入操作15、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16、在一个具有三级页表的分页存储系统中，页面大小为4KB，逻辑地址空间为64GB。若各级页表的长度均为4B，则页表占用的内存空间是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB17、在一个操作系统中，文件系统采用树形目录结构。假设根目录下有目录A和B，目录A下有文件F1和目录C，目录B下有文件F2和目录D。现在要查找文件F1，从根目录开始，依次经过的目录路径是什么？同时，如果要删除目录A，需要满足哪些条件？（）A.路径为/A/F1；删除目录A需要目录A为空且没有进程正在使用它B.路径为/A/C/F1；删除目录A需要目录A下的所有文件和子目录已被删除C.路径为/A；删除目录A需要目录A及其所有子目录和文件没有被其他用户锁定D.路径为/A/F1；删除目录A需要目录A下没有隐藏文件且父目录有写权限18、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19、在一个操作系统中，有一个进程正在进行大量的文件读写操作。为了提高文件系统的性能，操作系统采用了缓存机制，将经常访问的文件数据缓存在内存中。以下关于文件缓存的描述，哪一项是正确的？（）A.文件缓存可以减少磁盘I/O操作的次数，提高文件访问的速度，但会占用大量的内存B.文件缓存中的数据会自动与磁盘中的文件保持同步，无需额外的操作C.当内存不足时，文件缓存中的数据会被立即清除，以释放内存给其他进程使用D.文件缓存只对顺序读取文件有效，对随机读取文件没有帮助20、在一个具有进程同步机制的操作系统中，有两个进程P和Q，它们共享一个缓冲区。P进程负责向缓冲区写入数据，Q进程负责从缓冲区读取数据。为了保证数据的正确读写，使用了一个信号量S，初始值为1。当P进程准备向缓冲区写入数据时，执行P(S)操作；写入完成后，执行V(S)操作。当Q进程准备从缓冲区读取数据时，执行P(S)操作；读取完成后，执行V(S)操作。假设当前Q进程正在读取数据，P进程准备写入数据。那么，P进程会处于什么状态？（）A.就绪状态B.阻塞状态C.运行状态D.挂起状态21、在一个采用先来先服务（FCFS）磁盘调度算法的系统中，假设磁盘请求队列的顺序为98，183，37，122，14，124，65，67。磁头初始位置在53磁道，磁头移动方向从0磁道开始向磁道号增加的方向移动，请问磁头移动的总距离是多少？（）A.565B.649C.708D.75622、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23、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24、在操作系统中，文件的共享和保护是非常重要的问题。文件共享可以提高系统资源的利用率，但也可能带来安全风险。为了实现文件共享，可以采用基于索引节点的共享方式或者利用符号链接实现共享。对于文件保护，常见的方法有访问控制列表（ACL）、口令保护和加密保护等。现在有一个文件系统，多个用户需要同时访问一个共享文件，为了保证文件的安全性和一致性，采用的合适方法是（）A.为每个用户设置不同的访问权限B.对文件进行加密保护C.要求用户输入口令才能访问文件D.限制同时访问的用户数量25、在虚拟存储系统中，页面置换算法的选择对系统性能有很大影响。除了前面提到的最近最久未使用（LRU）算法，还有先进先出（FIFO）算法和时钟（Clock）算法等。假设系统为进程分配了三个物理页面，页面访问序列为7、0、1、2、0、3、0、4、2、3、0、3、2、1、2、0、1、7、0、1。若采用先进先出（FIFO）页面置换算法，则发生的缺页次数为（）A.9次B.10次C.11次D.12次26、某计算机系统采用了虚拟内存技术，虚拟地址空间大小为4GB，物理内存大小为2GB，页面大小为4KB。若采用最近最少使用（LRU）页面置换算法，当系统发生缺页中断时，需要替换的页面在内存中驻留的时间分别为100ms、200ms、300ms和400ms，请问应该替换哪个页面？（）A.驻留时间为100ms的页面B.驻留时间为200ms的页面C.驻留时间为300ms的页面D.驻留时间为400ms的页面27、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28、在一个多道程序设计的操作系统中，有三个进程P1、P2、P3，它们的到达时间、服务时间分别为（0，8）、（1，4）、（2，9）（单位：毫秒）。采用短作业优先（SJF）调度算法，不考虑进程切换的时间开销。那么，进程P1的平均周转时间是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒29、在一个操作系统中，进程的状态转换图如下：就绪->运行，运行->就绪，运行->阻塞，阻塞->就绪。假设当前有三个进程P1、P2、P3处于就绪状态，系统采用时间片轮转调度算法，时间片大小为10ms。进程P1首先获得CPU资源并开始运行，在运行5ms后，进程P1发生I/O操作进入阻塞状态。此时，系统会如何调度？（）A.从就绪队列中选择P2进程运行B.等待P1的I/O操作完成，继续运行P1C.重新选择P1进程运行，直到时间片用完D.暂停系统运行，等待其他进程进入就绪状态30、在一个具有实时时钟的操作系统中，时钟中断是系统进行时间管理和任务调度的重要依据。假设系统的时钟中断频率为100Hz，分析时钟中断对系统性能的影响，包括中断处理的开销和对任务执行的干扰等，并讨论如何合理设置时钟中断频率以平衡系统的时间精度和性能，以及在不同应用场景下的最佳实践。A.时钟中断频率越高越好B.时钟中断频率越低越好C.存在一个最优的时钟中断频率D.