西安工业大学《操作系统》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《操作系统》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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2、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3、操作系统的死锁检测和恢复是解决死锁问题的重要手段。以下关于死锁检测和恢复的描述中，哪个选项是错误的？（）A.死锁检测可以通过资源分配图或矩阵等方法来实现B.死锁恢复可以通过剥夺资源、终止进程等方式来解决死锁问题C.死锁检测和恢复可以在系统运行过程中自动进行，不需要人工干预D.死锁检测和恢复可能会导致系统性能下降，因为需要占用一定的系统资源4、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.时钟中断频率的影响不大5、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.3,4,5,6,18、设备管理中的设备独立性可以提高程序的可移植性和设备的利用率。以下关于设备独立性的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备独立性可以通过设备驱动程序和逻辑设备表来实现B.设备独立性意味着程序可以不考虑设备的具体类型和特性，直接使用设备C.设备独立性可以提高设备的利用率，因为不同的程序可以共享设备D.设备独立性只对输入设备有效，对输出设备没有作用9、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10、操作系统的存储管理功能可以提高内存的利用率。以下关于存储管理的描述中，哪个选项是错误的？（）A.虚拟内存是一种将硬盘空间作为内存使用的技术，可以扩大程序的可用内存空间B.页面置换算法用于在内存不足时选择哪些页面被换出到硬盘上C.段页式存储管理结合了分段和分页的优点，可以更灵活地管理内存D.存储管理只需要考虑内存的分配和回收，不需要考虑CPU的缓存管理11、在操作系统中，设备管理负责对各类设备进行有效的控制和分配。假设系统中有一台打印机，采用独占式分配策略。当多个进程同时申请使用该打印机时，以下关于设备分配的说法，正确的是：（）A.操作系统会按照申请的先后顺序，依次将打印机分配给各个进程B.只有一个进程能够获得打印机的使用权，其他进程会被阻塞等待C.操作系统会根据进程的优先级，决定将打印机分配给哪个进程D.所有申请打印机的进程会同时共享使用该打印机，以提高设备利用率12、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13、在操作系统的内核中，进程管理模块负责进程的创建、调度和终止等操作。假设一个进程由于等待资源而进入阻塞状态。以下关于阻塞进程状态转换的描述，正确的是：（）A.当所需资源可用时，阻塞进程会直接转换为运行状态B.阻塞进程首先转换为就绪状态，然后等待调度程序分配CPUC.阻塞进程会一直保持阻塞状态，直到系统强制终止D.阻塞进程在等待一段时间后会自动转换为就绪状态14、在一个多任务操作系统中，多个进程同时竞争CPU资源。假设系统采用时间片轮转调度算法，每个进程被分配相同长度的时间片。当一个进程在其时间片内未完成任务时，会被挂起并放入就绪队列等待下一轮调度。现在有三个进程P1、P2和P3，它们的运行时间分别为20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系统的时间片长度为10毫秒，那么这三个进程的平均周转时间（从进程开始到完成的时间）大约是多少？需要考虑进程的切换时间和等待时间，并分析这种调度算法在不同场景下的优缺点。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒15、在操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统内核进行交互的接口。假设有一个用户程序需要读取一个文件的内容，通过系统调用实现。以下关于系统调用执行过程的描述，正确的是：（）A.用户程序直接访问文件系统的相关数据结构，完成文件读取操作B.用户程序通过陷入内核模式，执行内核提供的文件读取函数C.系统调用会导致用户程序被阻塞，直到文件读取完成后才能继续执行D.系统调用的执行速度非常快，对用户程序的性能几乎没有影响16、在一个具有设备管理功能的操作系统中，有多种设备类型，如磁盘、打印机、键盘等。假设系统采用中断驱动的I/O控制方式，当一个设备完成I/O操作时，会向CPU发送中断信号。现在有一个磁盘正在进行读操作，当读操作完成后，中断处理程序需要完成哪些工作？（）A.保存当前进程的现场，切换到中断服务进程，处理中断请求，恢复被中断进程的现场B.直接将读取的数据传递给请求进程，更新设备状态，然后继续执行被中断的进程C.通知磁盘控制器停止操作，释放相关资源，唤醒等待该I/O操作完成的进程D.检查中断原因，获取读取的数据，进行错误处理，将控制权交回被中断的进程17、在一个多任务操作系统中，进程的上下文切换是经常发生的。以下关于进程上下文切换的开销的描述，正确的是：（）A.进程上下文切换的开销主要包括保存和恢复寄存器的值、更新页表等B.进程上下文切换的开销很小，可以忽略不计，不会影响系统性能C.上下文切换的开销与进程的数量成正比，进程越多，开销越大D.减少进程的数量可以完全消除上下文切换的开销18、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19、在一个操作系统中，死锁是一个需要避免的问题。假设有四个进程P1、P2、P3、P4，它们分别需要资源A、B、C，资源的数量分别为5、4、3，每个进程所需的资源数量如下表所示：（）进程所需资源A所需资源B所需资源CP1211P2121P3112P4212采用银行家算法来判断系统是否处于安全状态。如果当前系统的资源分配情况如下表所示：进程已分配资源A已分配资源B已分配资源CP1100P2010P3110P4101那么，系统是否处于安全状态？A.系统处于安全状态，存在一个安全序列，如B.系统处于安全状态，存在一个安全序列，如C.系统处于不安全状态，不存在安全序列D.系统处于安全状态，存在一个安全序列，如20、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以提高设备与CPU之间的并行性。假设一个设备向缓冲区写入数据，CPU从缓冲区读取数据。以下关于缓冲区的作用的描述，正确的是：（）A.缓冲区可以减少设备等待CPU处理数据的时间，提高设备利用率B.缓冲区可以保证数据的顺序一致性，避免数据混乱C.缓冲区可以增大数据传输的带宽，提高数据传输速度D.缓冲区可以消除设备与CPU之间的速度差异，实现同步工作21、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22、在操作系统的文件系统中，文件的物理结构有连续分配、链接分配和索引分配等多种方式。连续分配方式具有较高的顺序访问速度，但存在外部碎片问题；链接分配方式解决了外部碎片问题，但随机访问速度较慢；索引分配方式则结合了两者的优点。假设一个文件系统采用索引分配方式，每个索引节点包含13个直接地址项、1个一级间接地址项、1个二级间接地址项和1个三级间接地址项，每个地址项大小为4字节，盘块大小为1KB。若要访问文件的第10000块，至少需要几次磁盘I/O操作（）A.1B.2C.3D.423、某计算机采用虚拟存储技术，系统为用户进程提供了4GB的虚拟地址空间，页面大小为4KB。假设某进程的虚拟页面访问序列为1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳页面置换算法（OPT），则发生缺页中断的次数是多少？（请详细分析计算过程）（）A.7B.8C.9D.1024、在一个实时操作系统中，有三个任务T1、T2和T3，它们的周期分别为50ms、100ms和200ms，每个任务的执行时间分别为20ms、30ms和40ms。假设采用基于优先级的抢占式调度算法，优先级从高到低依次为T1、T2、T3。那么，在一个长时间的运行过程中，任务的响应时间和截止时间是否能够得到保证？（）A.由于优先级设置合理，三个任务的响应时间和截止时间都能够得到保证B.T3的响应时间可能会超过其周期，导致截止时间无法保证C.T2可能会因为T1的抢占而导致响应时间延迟，无法保证截止时间D.优先级设置可能导致低优先级任务长时间得不到执行，从而无法保证所有任务的截止时间25、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26、某文件系统采用索引节点（inode）来存储文件的属性和磁盘块的指针。假设一个inode占用128字节，其中10个直接磁盘块指针，1个一级间接磁盘块指针，1个二级间接磁盘块指针，1个三级间接磁盘块指针。每个磁盘块大小为4KB，每个磁盘块指针占用4字节。请问该文件系统能够支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB27、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.8MB28、某计算机系统采用分页存储管理方式，页面大小为4KB，逻辑地址为32位。若某进程的页表如下所示：页号物理块号021528311则逻辑地址0x12345678对应的物理地址是多少？（请给出详细的计算过程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x2234567829、在操作系统的虚拟内存管理中，页面置换算法的选择会影响系统的性能。假设系统采用最近最少使用（LRU）页面置换算法。当内存已满且需要置换页面时，以下关于页面选择的描述，正确的是：（）A.会选择最长时间未被访问的页面进行置换B.随机选择一个页面进行置换C.选择刚刚被访问过的页面进行置换D.选择最先进入内存的页面进行置换30、在一个操作系统中，虚拟文件系统（VFS）为不同类型的文件系统提供了统一的接口。假设系统同时支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系统，分析VFS的层次结构和工作机制，包括文件操作的转换和不同文件系统的适配，并讨论VFS在支持多种文件系统和提高系统可扩展性方面的作用。A.VFS作用显著，提高了可扩展性B.VFS作用有限，对可扩展性影响不大C.VFS增加了系统复杂性，得不偿失D.取决于系统的应用场景和用户需求二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1