西安建筑科技大学华清学院《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、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2、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3、在文件系统中，文件的访问控制是保障数据安全的重要手段。假设一个文件系统对文件设置了不同的访问权限，如读、写、执行等。对于一个普通用户创建的文件，以下关于访问权限设置和继承的描述，正确的是：（）A.该用户对自己创建的文件具有完全的控制权限，包括修改访问权限B.其他用户默认没有对该文件的任何访问权限，除非文件所有者明确授予C.当该文件被移动到其他目录时，其访问权限会自动继承新目录的默认权限D.文件的访问权限只能由系统管理员进行修改，用户无法自行更改4、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5、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6、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7、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8、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9、在一个实时操作系统中，有三个周期性任务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。采用速率单调调度算法（RMS），请问这三个任务能否在各自的周期内完成执行？（给出详细的计算和分析过程）（）A.能B.不能C.不确定D.以上都不对10、在操作系统的内存分配策略中，首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法是常见的方法。假设系统中有一系列空闲内存块，大小分别为100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。当一个进程请求120KB内存时，以下关于不同内存分配算法的描述中，正确的是：（）A.首次适应算法会选择第一个满足要求的空闲块，即100KB的块，并将其分割B.最佳适应算法会选择大小最接近请求大小的空闲块，即150KB的块，并将其分割C.最坏适应算法会选择最大的空闲块，即300KB的块，并将其分割D.不同的内存分配算法在不同的场景下可能会有不同的性能表现，没有一种算法总是最优的11、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12、某操作系统采用分段存储管理方式，用户程序分为三个段：代码段、数据段和堆栈段。其中代码段的段地址为0x1000，段长2KB；数据段的段地址为0x2000，段长1KB；堆栈段的段地址为0x3000，段长0.5KB。若系统地址空间为4GB，且段表存放在内存中，每个段表项占用4B。则段表的最大长度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.819213、操作系统的内存保护机制可以防止进程之间的内存访问冲突。以下关于内存保护的描述中，哪个选项是错误的？（）A.内存保护可以通过地址映射和访问控制等方式实现B.内存保护可以防止进程访问不属于自己的内存区域C.内存保护可以提高系统的安全性和稳定性D.内存保护只对用户进程有效，对内核进程没有作用14、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15、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二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）什么是操作系统的可持续发展和社会责任？2、（本题5分）解释操作系统中的文件锁机制。3、（本题5分）简述分布式操作系统的特点。4、（本题5分）简述操作系统中的优先级继承。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述操作系统中的系统调用的异步执行模式，分析异步系统调用的实现机制、优点和适用场景，以及如何处理异步调用的结果和错误。2、（本题5分）论述操作系统中的系统性能监测和调优方法，包括CPU利用率、内存使用、I/O带宽等指标的监测和分析，探讨如何根据监测结果进行系统配置的调整和优化。3、（本题5分）论述在操作系统中，如何处理异常和中断，包括硬件中断、软件中断和系统调用中断。分析中断处理程序的执行流程和上下文切换机制，以及中断对系统性能的影响。4、（本题5分）详细阐述操作系统中的内存虚拟化技术，包括内存地址转换、虚拟机内存管理。探讨内存虚拟化在云计算和虚拟化环境中的应用和挑战。5、（本题5分）论述操作系统中的设备热插拔支持