信阳师范大学《操作系统》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022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、在操作系统中，进程的优先级可以用来决定进程的执行顺序。以下关于进程优先级的描述中，哪个选项是错误的？（）A.进程的优先级可以分为静态优先级和动态优先级两种类型B.静态优先级在进程创建时确定，不会随着时间的变化而改变C.动态优先级可以根据进程的执行情况和等待时间等因素进行调整D.进程的优先级越高，执行的时间就越长2、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3、在一个采用请求分页存储管理的操作系统中，页面大小为4KB，某进程的逻辑地址空间为32GB。若该进程的页表项中，有效位为1表示页面在内存中，为0表示页面不在内存中。假设页表存放在内存中，每页可存放1024个页表项。那么，该进程页表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB4、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5、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.136、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7、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.0x923458、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9、操作系统的进程通信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10、在内存管理中，页面置换算法用于决定当内存不足时替换哪些页面。假设系统采用先进先出（FIFO）页面置换算法，物理内存页面数量为3，页面引用序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。以下关于页面置换过程的描述中，正确的是：（）A.FIFO算法可能会导致Belady异常，即增加物理内存页面数量反而会增加缺页次数B.在这个引用序列中，FIFO算法的缺页次数一定比最近最少使用（LRU）算法少C.FIFO算法总是替换最早进入内存的页面，而不考虑页面的使用频率D.当物理内存已满时，新页面进入一定会导致一个页面被置换出去11、在一个多线程的操作系统中，有一个进程包含多个线程。假设线程T1、T2和T3属于同一个进程，它们共享进程的资源，如内存空间、文件描述符等。现在线程T1执行一个系统调用导致阻塞，那么其他线程的状态会受到怎样的影响？（）A.线程T2和T3也会被阻塞，直到T1完成系统调用B.线程T2和T3不受影响，继续执行C.线程T2和T3会暂停，等待操作系统的调度D.线程T2和T3可能会被切换到其他进程的线程执行12、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13、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14、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15、在一个多处理器操作系统中，进程可以在多个CPU核心上并行执行。假设有一个计算密集型的进程，它可以被分解为多个子任务，并且这些子任务之间没有数据依赖关系。现在系统中有4个可用的CPU核心，将这个进程分配到这些核心上执行。分析在不同的任务分配策略（如平均分配、自适应分配等）下，进程的执行时间和系统资源利用率的变化情况，并讨论哪种分配策略在不同负载条件下更具优势。A.平均分配策略更优B.自适应分配策略更优C.两种策略在不同情况下各有优劣D.取决于进程的具体特点16、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17、在一个多线程操作系统中，一个进程可以包含多个线程。假设一个进程P有两个线程T1和T2，它们共享进程的资源，如内存、文件描述符等。现在线程T1正在进行一个耗时的计算操作，而线程T2需要访问线程T1正在使用的资源。分析在这种情况下，可能出现的线程同步问题，如竞争条件和死锁，并讨论如何使用互斥锁、条件变量等同步机制来解决这些问题，以及这些同步机制对线程执行效率的影响。A.同步机制总是提高效率B.同步机制总是降低效率C.同步机制在某些情况下提高，某些情况下降低D.取决于线程的操作和资源的使用情况18、某操作系统采用动态分区分配方式管理内存，初始时内存为空。现有一系列内存分配请求和释放请求，分配请求依次为：300KB、200KB、150KB、400KB，释放请求依次为：200KB、300KB。采用最佳适应算法进行内存分配和回收，请问最终内存的空闲分区情况是怎样的？（）A.一个150KB的空闲分区和一个400KB的空闲分区B.一个200KB的空闲分区和一个350KB的空闲分区C.一个350KB的空闲分区和一个150KB的空闲分区D.一个550KB的空闲分区19、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20、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二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）简述访问控制的基本原理和方法。2、（本题5分）解释操作系统中的内存回收策略。3、（本题5分）解释操作系统中的内存映射I/O。4、（本题5分）什么是剥夺式调度和非剥夺式调度？5、（本题5分）简述操作系统的开发团队协作和沟通方式。三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析操作系统中的进程创建和销毁的开销。2、（本题5分）研究操作系统如何实现对文件系统的加密文件的密钥存储和保护机制。3、（本题5分）分析操作系统中的内存映射文件在大数据处理中的优势和潜在问题。4、（本题5分）探讨操作系统中的线程同步机制（如互斥锁、信号量、条件变量等）。5、（本题5分）研究操作系统中的虚拟内存管理的页面替换算法的公平性考虑。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在分布式操作系统中，分布式锁机制是协调多节点操作的重要手段。请深入探讨分布式锁的实现方式、性能特点和适用场景，如基于分布式协调服务的锁、基于共识算法的锁等，分析分布式锁