西安邮电大学《操作系统》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页西安邮电大学《操作系统》

2023-2024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25个小题，每小题1分，共25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2、某操作系统中，有三个进程P1、P2和P3，它们共享两个资源R1和R2。资源分配情况如下表所示：进程已分配资源最大需求资源R1R2R1R2P11032P20121P31131系统是否处于安全状态？如果是，给出一个安全序列。（请给出详细的分析过程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P23、在文件系统中，目录的组织方式对文件的查找效率有很大影响。假设一个文件系统采用树形目录结构，以下关于树形目录结构的描述中，正确的是：（）A.树形目录结构可以方便地实现文件的共享，但会增加文件查找的时间复杂度B.在树形目录结构中，删除一个目录时，需要递归地删除其所有子目录和文件C.树形目录结构不允许文件或目录重名，否则会导致系统混乱D.从根目录到任何一个文件的路径都是唯一的，这保证了文件的唯一性和可访问性4、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5、操作系统的进程调度算法对于系统性能有很大影响。以下关于进程调度算法的描述中，哪个选项是错误的？（）A.先来先服务调度算法按照进程到达的先后顺序进行调度B.短作业优先调度算法优先调度执行时间短的进程C.时间片轮转调度算法将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程轮流执行一个时间片D.高响应比优先调度算法只考虑进程的等待时间，不考虑执行时间6、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7、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->T18、在操作系统的进程调度中，优先级调度算法可以根据进程的优先级来决定其执行顺序。优先级可以是静态的，在进程创建时确定；也可以是动态的，根据进程的运行情况进行调整。假设系统中有三个进程P1、P2和P3，它们的静态优先级分别为3、5和7，当前时刻P1正在运行，P2和P3在就绪队列中等待。突然，P1发生I/O等待，P2和P3的优先级不变。那么，接下来应该被调度执行的进程是（）A.P2B.P3C.继续等待P1完成I/O操作D.不确定，取决于系统的具体实现9、操作系统的内核是系统的核心部分，负责管理系统的资源和提供基本的服务。以下关于内核的描述中，哪个选项是错误的？（）A.内核可以分为微内核和宏内核两种类型，微内核结构更加灵活，但性能较低B.内核的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理等C.内核可以直接访问硬件资源，但需要通过驱动程序来实现对设备的控制D.内核是操作系统中唯一运行在特权模式下的部分，其他部分都运行在用户模式下10、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11、在一个具有快表的分页系统中，假定页表存放在内存中，内存访问时间为100ns，快表的查找时间为20ns。若一次内存访问需要查找页表，而快表命中的概率为80%。则有效访问时间是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns12、在一个具有内存保护机制的操作系统中，每个进程都被分配了独立的内存空间，并且系统通过硬件和软件的结合来防止进程访问其他进程的内存区域。假设进程P1试图访问进程P2的内存空间，系统会产生一个内存访问违规的异常。分析这种内存保护机制是如何实现的，包括硬件支持（如MMU）和操作系统的相关处理逻辑，并讨论内存保护在系统安全性和稳定性方面的重要意义。A.通过硬件MMU实现，意义重大B.通过操作系统软件实现，意义不大C.通过硬件和软件共同实现，意义重大D.内存保护机制作用有限，意义不大13、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.414、考虑一个具有8个进程的系统，每个进程需要3个资源实例才能完成其任务。系统总共有18个资源实例可用。使用银行家算法来判断系统是否处于安全状态。如果是，给出一个安全序列；如果不是，说明原因。（）A.是，安全序列为P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8B.是，安全序列为P2,P4,P1,P3,P5,P7,P6,P8C.否，资源不足D.否，存在进程请求资源无法满足导致死锁15、在操作系统的虚拟存储管理中，页面置换算法的选择对系统性能有很大影响。假设系统采用最近未使用（NRU）页面置换算法，以下关于NRU算法的描述中，正确的是：（）A.NRU算法根据页面最近是否被使用以及是否被修改来选择置换页面B.NRU算法总是选择最长时间未被使用的页面进行置换C.NRU算法在选择置换页面时，不考虑页面的访问频率D.NRU算法比先进先出（FIFO）算法更能避免Belady异常现象16、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.0x9234517、在一个采用分页存储管理的系统中，页面大小为2KB，逻辑地址为32位。某进程的页表如下：页号0对应的物理块号为5，页号1对应的物理块号为8，页号2对应的物理块号为10，页号3对应的物理块号为12。当进程访问的逻辑地址为0x8000时，对应的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x2800018、在一个采用索引分配方式的文件系统中，一个文件的大小为100KB，盘块大小为4KB，每个盘块号占用4个字节。若采用一级索引，索引表项能够容纳的盘块号数量为1024个。那么，该文件最多需要多少个索引块？（）A.1个B.2个C.3个D.4个19、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20、在一个采用树形目录结构的文件系统中，有一个根目录/，其下有子目录A和B，A目录下有文件file1和子目录C，B目录下有文件file2。现在要从根目录开始查找文件file1，以下哪种查找方式效率最高？（）A.顺序查找B.二分查找C.哈希查找D.基于索引的查找21、在一个文件系统中，文件的物理结构采用链接分配方式。每个磁盘块大小为512字节，文件的起始地址为1000块，文件长度为5000字节。请问该文件占用了多少个磁盘块？（）A.10B.11C.12D.1322、在操作系统中，线程同步的方式有多种，如互斥锁、条件变量、信号量等。假设一个线程需要等待另一个线程完成某个操作后才能继续执行。以下关于线程同步方式选择的描述，正确的是：（）A.如果只是简单的互斥访问资源，使用条件变量更合适B.信号量适合用于多个线程对多个资源的同步访问C.互斥锁适用于线程之间需要复杂的交互和等待条件的情况D.条件变量通常与互斥锁配合使用，以实现线程的等待和唤醒23、在一个多道程序设计系统中，多个进程并发执行。进程A正在使用CPU进行计算，进程B正在等待I/O操作完成，进程C处于就绪状态。此时，操作系统进行进程调度。以下关于进程调度的描述，正确的是：（）A.操作系统可能会将CPU分配给进程C，暂停进程A的执行B.由于进程B正在等待I/O操作，所以它会被立即调度执行C.进程A会一直占用CPU直到其计算任务完成，不会被调度切换D.操作系统一定会选择等待时间最长的进程进行调度24、在一个具有进程通信机制的操作系统中，有进程P1和P2，它们通过消息队列进行通信。P1向消息队列发送了5条消息，P2从消息队列中接收消息。假设消息队列遵循先进先出的原则，且P2接收消息的速度比P1发送消息的速度慢。当P2开始接收消息时，消息队列中已有3条消息。那么，P2最多能接收到几条消息？（）A.3条B.5条C.8条D.不确定，取决于P2接收消息的时间和P1发送消息的情况25、某操作系统采用树形目录结构，用户A创建了一个文件/home/A/doc.txt，用户B想要访问该文件，但是没有权限。若用户A赋予用户B对该文件的读权限，用户B应该如何访问该文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不对二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释操作系统在不同计算架构上的移植。2、（本题5分）简述文件目录的作用和结构。3、（本题5分）解释操作系统中的内存屏障指令。4、（本题5分）什么是缓冲区？为什么要引入缓冲区？三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）研究操作系统中的文件系统的快照技术和应用。2、（本题5分）研究操作系统中的内存管理的内存泄漏的运行时检测工具。3、（本题5分）分析操作系统如何实现对文件系统的日志记录和分析功能。4、（本题5分）分析操作系统中的文件系统的目录索引优化技术。5、（本题5分）分析银行家算法在资源分配