西安工业大学《操作系统课程设计》2023-2024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页西安工业大学

《操作系统课程设计》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2、在操作系统的内存管理中，伙伴系统是一种用于内存分配和回收的算法。假设系统初始时有一块连续的内存空间，采用伙伴系统进行管理。当一个进程请求分配一块内存时，以下关于内存分配的描述，正确的是：（）A.系统会将整块内存空间分配给进程，即使请求的内存大小小于可用空间B.系统会从可用的内存块中查找最合适大小的块进行分配，并将其分割C.伙伴系统会优先从内存的低地址部分开始分配内存，以提高分配效率D.内存分配过程中不会产生碎片，因为伙伴系统总是进行整块的分配和回收3、在一个文件系统中，文件的物理结构采用连续分配方式。已知一个文件的起始物理块号为100，文件长度为50个物理块。如果要在文件中间插入10个物理块的内容，需要进行怎样的操作？（）A.直接在文件中间插入新的物理块，修改文件长度B.将文件后半部分内容向后移动10个物理块的位置，然后插入新内容C.重新为文件分配连续的物理空间，将原内容和新内容一起写入D.无法在连续分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式4、设备管理中的设备分配策略可以影响系统的性能和公平性。以下关于设备分配策略的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备分配可以采用先来先服务、优先级高者优先等策略B.设备分配策略需要考虑设备的特性和进程的需求C.设备分配策略可以采用独占式分配和共享式分配两种方式D.设备分配策略只对输入设备有效，对输出设备没有作用5、在一个实时操作系统中，任务的截止时间是一个关键因素。假设系统中有一个硬实时任务T1，其截止时间为100ms，当前时间为50ms，任务已经执行了40ms，还剩下20ms的计算量。以下关于任务调度的描述中，正确的是：（）A.操作系统会暂停其他任务，优先保证T1在截止时间前完成B.如果此时有一个更高优先级的非实时任务就绪，操作系统会调度该任务执行C.由于T1已经花费了较多时间，操作系统会判定其无法按时完成，将其放弃D.实时操作系统不会对任务进行抢占式调度，以避免影响任务的执行进度6、某操作系统采用了文件的加密技术，对文件的内容进行加密存储。在读取文件时，需要先进行解密操作。假设加密和解密算法的时间复杂度相同，且均为O(n)，其中n为文件的大小。如果读取一个10MB的文件，加密算法的执行时间为5秒，那么解密这个文件大约需要多长时间？（）A.5秒B.10秒C.15秒D.20秒7、在操作系统的文件系统中，文件控制块（FCB）是用于存放文件相关信息的数据结构。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的访问控制信息等。假设一个文件系统的FCB大小为64字节，磁盘块大小为1KB，其中4字节用于磁盘块指针。若采用直接索引方式，每个磁盘块可存放16个FCB，则一个文件最多可以有多少个磁盘块（）A.16B.256C.4096D.655368、在一个分布式操作系统环境中，多个计算机通过网络连接在一起，共同完成各种任务。假设系统中有两个节点A和B，它们分别运行着不同的进程。进程P1在节点A上产生了一些数据，需要传输给在节点B上运行的进程P2。现在有多种数据传输方式可供选择，如消息传递、共享内存和远程过程调用（RPC）等。对于这种跨节点的数据传输，哪种方式在数据一致性、传输效率和编程复杂性方面具有更好的综合性能？需要详细分析每种方式的特点和适用场景。A.消息传递B.共享内存C.远程过程调用（RPC）D.以上方式在不同情况下各有优劣9、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.8MB10、在一个操作系统中，系统启动过程包括硬件初始化、内核加载、驱动程序加载和用户空间服务启动等阶段。假设系统在启动过程中出现故障，分析可能导致故障的原因，如硬件问题、配置错误、驱动程序不兼容等，并讨论如何进行故障诊断和修复，以及如何优化系统启动过程以提高启动速度。A.硬件问题是最常见的故障原因B.配置错误是最常见的故障原因C.驱动程序不兼容是最常见的故障原因D.不同故障原因在不同情况下都可能出现11、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12、某计算机系统采用虚拟存储技术，系统为用户进程提供了2GB的虚拟地址空间，页面大小为4KB，采用两级页表结构。若页目录表和页表中的每个表项均占4B，则页目录表和页表分别最多包含多少个表项？（给出详细的计算过程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和102413、文件系统的目录结构对于文件的组织和管理非常重要。以下关于目录结构的描述中，哪个选项是错误的？（）A.单级目录结构只有一个目录，所有文件都放在这个目录中B.两级目录结构将文件分为用户文件和系统文件，分别放在不同的目录中C.树形目录结构可以将文件组织成层次结构，方便管理和查找D.无环图目录结构可以允许文件有多个父目录，增加了文件的灵活性14、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.128GB15、在一个操作系统中，设备驱动程序负责与硬件设备进行通信。假设系统需要添加一个新的外部设备，分析设备驱动程序的开发过程，包括硬件接口的了解、寄存器的操作、中断处理等，并讨论设备驱动程序在操作系统中的地位和作用，以及如何保证设备驱动程序的稳定性和可靠性。A.设备驱动程序开发简单，作用不大B.设备驱动程序开发复杂，作用关键C.设备驱动程序开发难度适中，作用一般D.取决于设备的类型和复杂度16、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17、在一个操作系统中，死锁是一种可能发生的严重问题。假设有四个进程P1、P2、P3和P4，它们分别占用了部分资源，并请求其他资源，从而形成了一个死锁的局面。已知进程P1占用了资源R1，并请求资源R2；进程P2占用了资源R2，并请求资源R3；进程P3占用了资源R3，并请求资源R1；进程P4占用了资源R4，并请求资源R1。分析这种死锁情况是如何产生的，以及可以采用哪些死锁预防、避免和检测恢复的策略来解决这个问题，并比较这些策略在系统性能和资源利用率方面的影响（）A.采用死锁预防策略最优B.采用死锁避免策略最优C.采用死锁检测恢复策略最优D.不同策略在不同情况下各有优劣18、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19、在一个采用段式存储管理的操作系统中，某进程的逻辑地址由段号和段内偏移量组成。假设进程有三个段，段号分别为0、1、2，段长分别为1000、2000、3000，段内偏移量分别为500、1500、2500。那么，对应的物理地址分别是多少？同时，如果要进行段的共享，需要满足哪些条件？（）A.物理地址分别为500、1500、2500；段共享需要段的长度相同且访问权限一致B.物理地址分别为500、3500、5500；段共享需要段的起始地址相同且访问属性相同C.物理地址分别为500、1500、5500；段共享需要段的属性相同且段内偏移量相同D.物理地址分别为500、3500、8500；段共享需要段的名称相同且段长相同20、在一个采用段页式存储管理的系统中，某进程的段表如下所示：段号页表长度（页）页表始址032001240021500若逻辑地址为（1，100），其中段号为1，页号为100，页面大小为1KB，请问其对应的物理地址是多少？（给出详细的计算过程）（）A.500B.600C.700D.80021、在一个实时操作系统中，有三个周期性任务T1、T2、T3，它们的周期分别为50ms、100ms、200ms，执行时间分别为20ms、30ms、40ms。采用最早截止时间优先（EDF）调度算法。在0时刻，三个任务同时到达。那么，在第一个200ms内，T1任务被调度执行的次数是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次22、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23、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24、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.3,4,5,6,125、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26、在一个操作系统中，有进程P1、P2、P3，它们的资源需求分别为（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系统可用资源为（2，1，1）。采用银行家算法判断系统是否处于安全状态？（）A.安全B.不安全C.无法确定D.以上都不对27、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.30ms28、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.51229、在存储管理中，页面置换时，如果所有页都在使用，优先置换未被修改的页，这是基于（）的考虑。A.减少I/O次数B.提高内存利用率C.缩短置换时间D.以上都是30、操作系统的文件保护机制可以防止文件被非法访问和修改。以下关于文件保护的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件保护可以通过访问控制列表（ACL）来实现，指定不同用户对文件的访问权限B.文件可以设置为只读、只写或读写三种访问权限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也会增加系统的开销D.文件保护只需要在文件系统层面实现，不需要考虑操作系统的其他部分二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）操作系统中的设备驱动程序开发是与硬件交互的关键环节。深入探讨设备驱动程序的结构、接口规范、注册和初始化过程，分析设备驱动程序中的中断处理、DMA操作、设备控制等核心功能的实现，研究如何编写高效、稳定和可移植的设备驱动程序，并