武汉学院《操作系统》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《操作系统》2023-2024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批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、在虚拟存储系统中，页面置换算法的性能对系统的整体性能有很大影响。假设系统采用先进先出（FIFO）页面置换算法。以下关于FIFO算法的特点的描述，正确的是：（）A.FIFO算法可能会把经常使用的页面置换出去，导致缺页率增加B.FIFO算法总是选择在内存中驻留时间最长的页面进行置换C.FIFO算法实现简单，但性能不如其他复杂的页面置换算法D.FIFO算法不会产生Belady异常现象2、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3、操作系统的内存管理功能对于系统性能至关重要。以下关于内存分配方式的描述中，哪个选项是错误的？（）A.连续分配方式将内存空间划分为连续的区域，分配给进程B.分页分配方式将内存空间划分为固定大小的页，进程的地址空间也被划分为页C.分段分配方式将进程的地址空间划分为不同的段，每个段有不同的用途D.动态分配方式可以根据进程的需求动态地调整内存分配，不会出现内存碎片问题4、在一个采用索引分配方式的文件系统中，文件的索引表存放在磁盘上。假设一个文件有100个磁盘块，每个磁盘块大小为4KB，索引表项占用4个字节。如果采用一级索引，那么索引表最多可以表示多大的文件？如果采用二级索引，又能表示多大的文件？（）A.一级索引最多表示16MB的文件，二级索引最多表示256MB的文件B.一级索引最多表示4MB的文件，二级索引最多表示16GB的文件C.一级索引最多表示64KB的文件，二级索引最多表示256KB的文件D.一级索引最多表示1MB的文件，二级索引最多表示4GB的文件5、在一个分布式操作系统中，多个计算机通过网络连接协同工作。假设系统中有多个任务需要分配到不同的节点上执行，以下关于分布式操作系统任务分配的描述中，正确的是：（）A.任务分配只考虑节点的计算能力，不考虑网络带宽和延迟B.分布式操作系统会自动将任务平均分配到各个节点上，以保证负载均衡C.在任务分配过程中，需要考虑节点的资源状态、任务的需求以及网络通信开销等因素D.一旦任务被分配到某个节点上，就不能再迁移到其他节点，即使该节点出现故障6、在一个多道程序设计系统中，有三个作业J1、J2和J3，它们的到达时间、运行时间和优先级如下表所示。假设系统采用优先级调度算法，优先级数值越大优先级越高。作业到达时间运行时间（分钟）优先级J18:00305J28:10203J38:25154请问，作业的执行顺序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J37、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8、在一个虚拟存储系统中，采用页面置换算法时，把最先进入内存的页面淘汰。已知系统为某进程分配了3个物理页框，页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。假设初始时内存为空，那么，缺页次数是多少？（）A.9次B.10次C.11次D.12次9、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.0x9234510、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.1011、在操作系统的安全机制中，用户认证和授权是重要的环节。假设一个系统中有多个用户，每个用户具有不同的权限。以下关于用户认证和授权的描述中，正确的是：（）A.用户认证只需要在用户登录时进行一次，后续操作无需再次认证B.授权是确定用户可以访问哪些资源和执行哪些操作的过程C.一旦用户通过认证，就拥有对系统所有资源的完全访问权限D.用户认证和授权的信息通常存储在操作系统的内核中，以提高安全性12、进程同步和互斥是操作系统中保证进程正确执行的关键机制。假设有两个进程P1和P2，它们共享一个资源R。为了保证互斥访问资源R，使用了信号量机制。初始时，信号量S的值为1。当P1访问资源R时，执行P(S)操作；当P1访问结束后，执行V(S)操作。以下关于信号量和进程操作的描述中，正确的是：（）A.当P1执行P(S)操作后，如果S的值变为0，则P1获得资源R并进入临界区B.如果P2在P1执行V(S)操作之前执行P(S)操作，P2一定会被阻塞C.信号量S的值永远不会小于0，因为这意味着出现了错误的操作D.当P1执行V(S)操作后，如果有多个进程在等待资源R，操作系统会随机选择一个进程进入临界区13、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.4M14、假设一个操作系统的页表项大小为4字节，页面大小为4KB，逻辑地址空间大小为4GB。那么该系统的页表需要占用多少内存空间？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB15、在一个文件系统中，文件控制块（FCB）包含了文件的各种属性信息，如文件名、文件大小、文件创建时间等。假设一个文件系统中有1000个文件，每个文件的FCB占用128字节，磁盘块大小为1024字节。那么，存储这些文件的FCB至少需要多少个磁盘块？（）A.125B.128C.256D.51216、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17、在操作系统中，设备独立性是指用户程序在使用设备时不依赖于具体的物理设备。为了实现设备独立性，系统引入了逻辑设备和物理设备的概念，并通过设备驱动程序进行转换。假设一个系统中有三种类型的设备：打印机、磁盘和扫描仪。用户程序通过逻辑设备名请求使用设备，系统根据设备分配表进行设备分配。现在有多个进程同时请求使用打印机和磁盘，为了有效地进行设备分配，系统采用的策略应该是（）A.先来先服务B.优先级分配C.短作业优先D.随机分配18、操作系统的进程通信机制可以实现不同进程之间的数据交换和同步。以下关于进程通信的描述中，哪个选项是错误的？（）A.进程通信可以分为共享内存、消息传递和管道等方式B.共享内存方式速度快，但需要解决同步和互斥问题C.消息传递方式比较灵活，但开销较大D.管道是一种单向通信方式，只能用于父子进程之间的通信19、在操作系统中，进程通信是进程之间交换信息的重要手段。常见的进程通信方式有共享存储、消息传递和管道通信等。共享存储方式通过在内存中开辟共享存储区来实现进程间的通信；消息传递方式则通过发送和接收消息来完成；管道通信是一种半双工的通信方式。现在有两个进程需要频繁地交换大量数据，为了提高通信效率，最适合采用的通信方式是（）A.共享存储B.消息传递C.管道通信D.以上方式均可20、设备管理中的缓冲技术可以提高设备的I/O性能。以下关于缓冲技术的描述中，哪个选项是错误的？（）A.缓冲技术可以减少设备和CPU之间的数据传输次数，提高系统的吞吐量B.缓冲技术可以分为单缓冲、双缓冲和循环缓冲等不同类型C.缓冲技术可以通过硬件实现，也可以通过软件实现D.缓冲技术只对输入设备有效，对输出设备没有作用二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）什么是通道控制方式？其优势是什么？2、（本题5分）解释设备管理中的设备控制器的功能。3、（本题5分）什么是操作系统的安全审计和合规性检查？4、（本题5分）解释操作系统的技术支持和维护模式。5、（本题5分）什么是实时操作系统？其特点是什么？三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）研究操作系统中的资源分配公平性和效率问题。2、（本题5分）分析操作系统中的文件系统的文件系统扩展的兼容性问题。3、（本题5分）研究操作系统如何处理进程间通信中的消息丢失和重复问题。4、（本题5分）探讨操作系统的节能管理策略，以及如何在性能和能耗之间进行平衡。5、（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。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在实时操作系统中，任务的资源需求预测对于资源分配和调度至关重要。请综合论述资源需求预测的方法和模