中国地质大学（武汉）《操作系统原理》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题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题2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、某操作系统支持多种文件系统，包括FAT32、NTFS和EXT4等。现在有一个文件需要在不同的文件系统之间进行复制，假设文件大小为10GB，源文件系统为FAT32，目标文件系统为NTFS。在复制过程中，需要考虑文件系统的特性，如最大文件大小限制、簇大小、文件属性支持等。以下关于这个文件复制过程的描述，哪一项是正确的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制为4GB，所以无法直接复制这个10GB的文件B.文件复制时，簇大小的差异不会影响文件的内容和存储效率C.NTFS支持更多的文件属性，复制过程中源文件系统中不支持的属性会被自动丢弃D.复制过程中，文件系统会自动调整文件的存储结构以适应目标文件系统的要求，无需用户干预2、在操作系统中，虚拟内存技术被广泛应用。假设系统的物理内存为4GB，采用分页存储管理，页面大小为4KB。进程的虚拟地址空间为8GB。当进程访问一个虚拟地址时，操作系统需要进行地址转换。以下关于虚拟内存和地址转换的描述中，正确的是：（）A.虚拟内存技术使得进程可以使用比物理内存更大的地址空间，但可能会导致内存碎片的产生B.地址转换过程中，操作系统通过页表将虚拟地址直接映射为物理地址，无需其他操作C.虚拟内存技术总是能够提高系统的内存利用率，无论进程的实际内存需求如何D.当进程访问的虚拟地址对应的页面不在物理内存中时，操作系统会立即将整个进程换出到外存3、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.81924、在一个分时操作系统中，多个用户通过终端同时与系统交互。假设系统的时间片大小为20毫秒，用户进程A在一个时间片内完成了一部分计算任务，还需要继续执行。以下关于分时操作系统和进程调度的描述中，正确的是：（）A.在下一个时间片，操作系统一定会调度进程A继续执行B.由于时间片较短，用户会感觉到系统的响应非常迅速，好像每个用户都在独占系统C.如果在进程A等待调度的过程中有更高优先级的进程进入就绪状态，进程A可能会被延迟调度D.时间片的大小对系统的吞吐量没有影响，只影响用户的响应时间5、在操作系统的设备驱动程序中，负责与硬件设备进行通信和控制。假设一个设备驱动程序需要处理设备的中断请求。以下关于中断处理的描述，正确的是：（）A.设备中断发生时，操作系统会立即暂停当前正在执行的进程，转去处理中断B.中断处理程序的执行时间应该尽量短，以免影响系统的实时性C.设备驱动程序在处理中断时，可以阻塞其他设备的中断请求D.中断处理完成后，操作系统会自动选择一个高优先级的进程进行调度执行6、在一个具有快表的分页存储管理系统中，快表的命中率为80%，访问快表的时间为10ns，访问主存的时间为100ns。若要访问的页面在快表中，那么一次有效地址转换所需的平均时间是多少？若页面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns7、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8、在一个采用分页存储管理的操作系统中，系统的逻辑地址空间被划分为若干固定大小的页，物理内存也被划分为相同大小的页框。假设页面大小为4KB，某进程的逻辑地址为0x12345678，该地址对应的页号和页内偏移量分别是多少？同时，若系统的物理内存有16GB，页框大小与页面大小相同，那么物理地址空间的页表项数量最多是多少？（）A.页号为0x0324，页内偏移量为0x1678；页表项数量最多为2^28个B.页号为0x1234，页内偏移量为0x5678；页表项数量最多为2^30个C.页号为0x5678，页内偏移量为0x1234；页表项数量最多为2^34个D.页号为0x3456，页内偏移量为0x7812；页表项数量最多为2^32个9、在一个具有虚拟存储管理的操作系统中，某进程的虚拟地址空间大小为4GB，其中用户空间为3GB，内核空间为1GB。系统采用请求分页存储管理方式，页面置换算法为最近最少使用（LRU）算法。假设当前系统物理内存为2GB，进程开始运行时，已将部分页面调入内存。在运行过程中，进程又需要访问一个新的页面，而此时内存中没有空闲页框。那么，操作系统会如何处理这种情况？（）A.立即终止该进程，因为内存不足无法满足其页面请求B.选择一个最近最少使用的页面换出到外存，将新页面调入内存C.随机选择一个页面换出到外存，将新页面调入内存D.拒绝该页面请求，等待用户释放其他页面后再进行调入10、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11、在一个采用请求分页存储管理的系统中，某进程的页面访问序列为4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。若分配给该进程的物理块数为3，且初始时均为空，采用最近最久未使用（LRU）页面置换算法，那么发生的缺页次数是多少？（）A.7B.8C.9D.1012、在一个具有内存管理功能的操作系统中，采用分段和分页相结合的存储管理方式。进程的逻辑地址由段号、段内页号和页内偏移量组成。假设段表项中包含段的起始地址、段长和页表起始地址，页表项中包含页框号。当进程访问逻辑地址为（2，1，500）时（假设段号、段内页号和页内偏移量均从0开始计数），系统进行地址转换。已知段表中第2段的起始地址为10000，段长为5000，页表起始地址为2000，页表中第1页对应的页框号为3。那么，对应的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.1850013、在一个实时操作系统中，任务具有不同的优先级。系统需要保证高优先级的任务能够及时得到处理。假设当前有三个任务T1、T2和T3，优先级依次降低。当T1和T2同时就绪时，以下关于任务调度的描述，正确的是：（）A.操作系统会优先调度T2执行，以保证公平性B.T1和T2会按照一定的时间片轮流执行C.操作系统会立即调度T1执行，直到T1完成或阻塞D.由于T3优先级最低，它将永远不会得到执行机会14、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15、设备管理中的设备独立性是指程序与具体的设备无关。以下关于设备独立性的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备独立性可以提高程序的可移植性和设备的利用率B.设备独立性可以通过设备驱动程序和逻辑设备表来实现C.设备独立性意味着程序可以不考虑设备的具体类型和特性，直接使用设备D.设备独立性只对输入设备有效，对输出设备没有作用二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）进程的同步机制如何保证数据一致性？2、（本题5分）解释操作系统的未来发展展望和挑战。3、（本题5分）文件系统的索引节点有什么作用？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细探讨操作系统中的实时时钟和定时器管理，分析它们在任务调度、定时操作和系统计时中的作用，以及如何保证时钟的准确性和可靠性。2、（本题5分）论述操作系统中的文件系统的可靠性和容错机制，研究如何防止文件丢失、损坏和数据不一致。分析备份恢复技术、日志文件的作用以及磁盘容错方法在文件系统中的应用。3、（本题5分）在操作系统中，内存管理的粒度对系统性能有一定影响。请全面论述内存管理的粒度选择，包括页大小、段大小的确定，分析不同粒度对内存分配效率、碎片产生、地址转换等方面的影响，以及如何根据系统特点和应用需求选择合适的内存管理粒度。4、（本题5分）在实时操作系统中，任务的调度算法需要考虑任务的周期性和非周期性特征。请全面论述针对周期性和非周期性任务的调度策略，分析如何在混合任务环境中实现有效的调度，以及如何处理任务的动态变化和优先级调整。5