信阳师范大学《操作系统》2022-2023学年第一学期期末试卷

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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、在一个操作系统中，进程通信是非常重要的一部分。假设有两个进程P1和P2，它们需要频繁地交换大量的数据。以下几种进程通信方式中，哪种方式最适合这种情况？（）A.共享内存：两个进程可以直接访问同一块共享的内存区域，进行数据交换B.消息传递：通过发送和接收消息来传递数据，每个消息有固定的大小和格式C.管道：一种单向的、基于字节流的通信方式，数据只能从一端流向另一端D.信号量：用于进程之间的同步，而不是直接的数据交换2、在操作系统的设备管理中，I/O控制方式有多种，如程序控制I/O、中断驱动I/O、DMA方式和通道控制方式。假设一个磁盘正在进行数据传输，以下关于不同I/O控制方式的描述中，正确的是：（）A.程序控制I/O方式下，CPU会一直等待I/O操作完成，导致CPU利用率很低B.中断驱动I/O方式中，CPU在I/O操作开始后可以去执行其他任务，直到收到中断信号C.DMA方式下，数据的传输完全由DMA控制器控制，CPU无需参与D.通道控制方式是最复杂的I/O控制方式，因此在实际应用中很少使用3、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4、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5、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6、某计算机系统采用固定分区存储管理方式，系统内存被划分为4个分区，大小分别为200KB、400KB、600KB和800KB。现有四个作业J1、J2、J3和J4，它们的大小分别为150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次适应算法分配内存，作业的装入顺序为J1、J2、J3、J4，请问哪个作业无法装入内存？（）A.J1B.J2C.J3D.J47、操作系统中的内存管理是一项关键任务，分页存储管理是一种常见的内存管理方式。在分页存储管理中，将用户程序的地址空间分为若干个固定大小的页面，同时将内存空间也分为相同大小的页框。当程序运行时，通过页表将页面映射到页框。现在考虑一个具有32位地址空间的系统，页面大小为4KB，那么页表项的长度至少为（）A.20位B.12位C.32位D.24位8、操作系统的死锁问题是一个需要重点关注和解决的难题。假设有四个进程P1、P2、P3和P4，它们分别申请了资源R1、R2、R3和R4。目前的资源分配情况导致了死锁的发生。以下关于死锁检测和解除的说法，正确的是：（）A.可以通过资源分配图来检测死锁是否发生，如果存在环路则表示发生了死锁B.一旦检测到死锁，操作系统会立即终止所有涉及死锁的进程，以解除死锁C.死锁解除时，通常会选择优先级最低的进程进行终止，释放其占用的资源D.为了避免死锁，操作系统应该禁止进程申请多个资源9、在一个多道批处理系统中，有三个作业J1、J2和J3，它们的提交时间、运行时间如下表所示：作业提交时间运行时间（小时）J18:003J29:002J310:001假设系统采用短作业优先（SJF）调度算法，计算三个作业的平均周转时间。（给出详细的计算过程）（）A.4小时B.4.33小时C.4.67小时D.5小时10、在一个采用先来先服务（FCFS）磁盘调度算法的系统中，假设磁盘请求队列的顺序为98，183，37，122，14，124，65，67。磁头初始位置在53磁道，磁头移动方向从0磁道开始向磁道号增加的方向移动，请问磁头移动的总距离是多少？（）A.565B.649C.708D.75611、在虚拟存储管理中，页面置换算法的优劣直接影响系统的性能。除了常见的LRU、FIFO等算法，还有最不经常使用（LFU）算法。LFU算法根据页面被访问的频率来选择淘汰页面。假设系统为进程分配了4个物理页面，页面访问序列为1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法进行页面置换。那么，缺页次数至少为（）A.7次B.8次C.9次D.10次12、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、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.128GB14、在操作系统中，文件的共享和保护是非常重要的问题。文件共享可以提高系统资源的利用率，但也可能带来安全风险。为了实现文件共享，可以采用基于索引节点的共享方式或者利用符号链接实现共享。对于文件保护，常见的方法有访问控制列表（ACL）、口令保护和加密保护等。现在有一个文件系统，多个用户需要同时访问一个共享文件，为了保证文件的安全性和一致性，采用的合适方法是（）A.为每个用户设置不同的访问权限B.对文件进行加密保护C.要求用户输入口令才能访问文件D.限制同时访问的用户数量15、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1024二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释操作系统的审计和日志记录。2、（本题5分）操作系统是如何进行设备管理的？3、（本题5分）操作系统如何支持云计算环境？4、（本题5分）解释内存管理的主要任务。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）实时操作系统在对时间要求严格的应用中具有关键作用。论述实时操作系统的特点和要求，如确定性响应时间、任务优先级调度等，分析实时操作系统在工业控制、航空航天等领域的应用和挑战，并探讨如何保证实时任务的按时完成。2、（本题5分）随着计算机技术的不断发展，操作系统在资源管理方面面临着越来越多的挑战。论述操作系统如何有效地管理内存资源，包括内存分配策略、页面置换算法等，并分析它们在不同应用场景下的优缺点和适用情况。3、（本题5分）操作系统的网络流量控制对于保障网络服务质量至关重要。论述网络流量控制的方法和技术，如令牌桶算法、漏桶算法等，分析流量控制在不同网络场景下的应用，探讨如何根据网络需求合理配置流量控制参数。4、（本题5分）论述在操作系统中，进程同步与互斥的概念、实现机制以及它们在多进程环境下的重要性。分析常见的同步工具如信号量、互斥锁等的工作原理，并举例说明在实际应用中如何避免死锁的发生。5、（本题5分）在实时操作系统中，任务调度的可预测性是至关重要的。请深入探讨实时任务调度算法的可预测性分析方法，包括基于周期、截止时间和优先级的调度算法，分析影响调度可预测性的因素，如任务执行时