南京铁道职业技术学院《操作系统课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《操作系统课程设计》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30个小题，每小题1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、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2、在一个具有多个缓冲区的I/O系统中，从用户进程向缓冲区写入数据和从缓冲区向设备输出数据可以并行操作。假设从用户进程向缓冲区写入一个数据的平均时间为T1，从缓冲区向设备输出一个数据的平均时间为T2，缓冲区的数量为N。若要使系统的并行度最高，T1和T2应满足什么关系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不对3、在一个多道程序设计的操作系统中，有多个进程同时竞争CPU和内存资源。假设系统中有进程P1、P2和P3，它们的优先级分别为高、中、低，并且它们的运行时间和内存需求各不相同。P1需要运行10分钟，占用512MB内存；P2需要运行20分钟，占用256MB内存；P3需要运行30分钟，占用128MB内存。当前系统可用内存为1GB，CPU采用时间片轮转调度算法，时间片大小为5分钟。在这种情况下，以下关于进程调度和内存分配的描述，哪一项是正确的？（）A.进程P1会首先获得CPU资源，因为它的优先级最高，并且会一次性分配512MB内存B.由于内存有限，进程P3可能会因为内存不足而被阻塞，直到其他进程释放足够的内存C.CPU会按照P1、P2、P3的顺序轮流执行，每个进程每次执行5分钟，内存根据进程需求逐步分配D.进程P2可能会在P1运行完第一个时间片后获得CPU资源，内存分配会优先满足运行时间短的进程4、在一个多处理器操作系统中，进程可以在不同的处理器上并行执行。假设系统中有四个处理器，进程P1、P2、P3和P4同时就绪。以下关于多处理器操作系统进程调度的描述中，正确的是：（）A.操作系统会将这四个进程平均分配到四个处理器上执行，以保证负载均衡B.进程调度的策略与单处理器操作系统完全相同，不需要考虑处理器的数量C.为了充分利用多处理器资源，操作系统可能会将一个进程的不同部分分配到不同的处理器上执行D.如果进程P1是计算密集型，而进程P2是I/O密集型，操作系统会优先将P1分配到处理器上执行5、在操作系统的安全机制中，用户认证和授权是重要的环节。假设一个系统中有多个用户，每个用户具有不同的权限。以下关于用户认证和授权的描述中，正确的是：（）A.用户认证只需要在用户登录时进行一次，后续操作无需再次认证B.授权是确定用户可以访问哪些资源和执行哪些操作的过程C.一旦用户通过认证，就拥有对系统所有资源的完全访问权限D.用户认证和授权的信息通常存储在操作系统的内核中，以提高安全性6、有一个文件系统，采用连续分配方式存储文件。已知文件A从磁盘地址1000开始，占用了5个连续的磁盘块，每个磁盘块大小为512B。若要读取文件A的第3个磁盘块的内容，需要访问磁盘的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.35847、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8、操作系统的文件保护机制可以防止文件被非法访问和修改。以下关于文件保护的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件保护可以通过访问控制列表（ACL）来实现，指定不同用户对文件的访问权限B.文件可以设置为只读、只写或读写三种访问权限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也会增加系统的开销D.文件保护只需要在文件系统层面实现，不需要考虑操作系统的其他部分9、考虑一个具有多级反馈队列调度算法的系统，共设置3个队列，优先级依次降低。第1队列时间片为2ms，第2队列时间片为4ms，第3队列时间片为8ms。若有进程P1到达时进入第1队列，运行1ms后未完成，被放入第2队列；进程P2到达时进入第2队列，运行3ms后未完成，被放入第3队列。请问当P1再次获得CPU时，它已经等待了多长时间？（）A.4msB.5msC.6msD.7ms10、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11、在一个分布式操作系统中，多个计算机通过网络连接协同工作。假设系统中有多个任务需要分配到不同的节点上执行，以下关于分布式操作系统任务分配的描述中，正确的是：（）A.任务分配只考虑节点的计算能力，不考虑网络带宽和延迟B.分布式操作系统会自动将任务平均分配到各个节点上，以保证负载均衡C.在任务分配过程中，需要考虑节点的资源状态、任务的需求以及网络通信开销等因素D.一旦任务被分配到某个节点上，就不能再迁移到其他节点，即使该节点出现故障12、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13、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14、文件系统是操作系统中用于管理文件的重要组成部分。假设有一个文件系统，采用多级目录结构，文件的物理存储采用连续分配方式。当用户创建一个新文件时，以下关于文件分配和管理的描述，正确的是：（）A.系统会在磁盘上找到连续的空闲空间来存储新文件的数据B.新文件的目录项会立即被添加到父目录中，无论文件数据是否完全存储C.由于采用连续分配，文件的扩展可能会导致大量的数据移动D.文件的删除会立即释放其占用的所有磁盘空间，包括可能存在的碎片15、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16、在一个操作系统中，设备管理是一项重要的功能。假设有一个磁盘设备，其传输速率为100MB/s，平均寻道时间为10毫秒，旋转延迟为5毫秒。现在有一个进程需要连续读取100个大小均为4KB的数据块。分析在不同的磁盘调度算法（如先来先服务、最短寻道时间优先、电梯算法等）下，进程完成数据读取所需的时间，并比较这些算法在磁盘I/O性能方面的优劣。A.先来先服务算法最优B.最短寻道时间优先算法最优C.电梯算法最优D.不同算法在不同情况下各有优劣17、在一个操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统内核之间的接口。假设用户程序需要读取一个文件的内容，通过系统调用实现这个功能。以下关于系统调用的执行过程的描述，哪一项是正确的？（）A.用户程序通过陷入指令（trap）进入内核态，内核执行相应的系统调用服务例程，完成文件读取操作后返回用户态B.用户程序直接在用户态执行系统调用，操作系统内核监测到后进行相应的处理C.用户程序将系统调用请求发送到消息队列，内核从队列中获取请求并执行D.用户程序通过中断信号通知内核执行系统调用，内核暂停当前任务进行处理18、设备管理中的设备分配策略可以影响系统的性能和公平性。以下关于设备分配策略的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备分配可以采用先来先服务、优先级高者优先等策略B.设备分配策略需要考虑设备的特性和进程的需求C.设备分配策略可以采用独占式分配和共享式分配两种方式D.设备分配策略只对输入设备有效，对输出设备没有作用19、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20、在一个具有缓存机制的操作系统中，为了提高磁盘I/O的性能，系统会在内存中设置磁盘缓存。假设系统中有一个频繁访问的小文件，其数据可以完全存储在磁盘缓存中。分析磁盘缓存的替换策略（如LRU、FIFO等）对缓存命中率和系统整体性能的影响，并讨论如何根据文件的访问模式选择合适的缓存替换策略。A.LRU策略最优B.FIFO策略最优C.应根据访问模式选择D.缓存替换策略影响不大21、在一个具有实时时钟的操作系统中，时钟中断的频率为100Hz。进程P需要在每隔50ms执行一次特定操作。为了实现这个功能，可以采用以下哪种方法？（）A.设置一个定时器，在定时时间到达时触发操作B.在时钟中断处理程序中判断时间间隔，执行操作C.利用系统调用，在需要执行操作的时刻主动请求执行D.以上方法均可22、在一个支持多线程的操作系统中，线程的同步和互斥是常见的操作。假设有两个线程T1和T2共享一个全局变量count，初始值为0。T1负责对count进行加1操作，T2负责对count进行减1操作。为了保证操作的正确性，需要使用锁机制。以下关于锁使用的描述，正确的是：（）A.T1和T2在操作count前都先获取锁，操作完成后释放锁B.只有T1需要获取锁进行加1操作，T2不需要获取锁进行减1操作C.锁的获取和释放操作会导致线程的切换，从而降低系统性能D.可以使用多个锁来分别保护count的加操作和减操作，提高并发度23、文件系统的文件访问控制可以限制用户对文件的访问权限。以下关于文件访问控制的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件访问控制可以通过用户认证和授权机制来实现B.文件访问控制可以限制用户对文件的读、写、执行等操作C.文件访问控制可以采用访问控制列表（ACL）或能力列表等方式实现D.文件访问控制只对本地文件系统有效，对网络文件系统没有作用24、有一个文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，其中0-9个地址项为直接地址，第10个地址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址项为三次间接地址。若每个盘块的大小为512B，每个盘块号占4B，则该文件系统允许的最大文件长度是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.10+512+512×512+512×512×512B.10×512+512×512+512×512×512C.10×512+512×512+512×512×512×512D.10+512×512+512×512×512+512×512×512×51225、在一个具有多个缓冲区的I/O系统中，假定从磁盘把一块数据输入到缓冲区的时间为T1，把缓冲区中的数据传送到用户区的时间为T2，CPU对这一块数据进行处理的时间为T3。若采用单缓冲技术，系统处理一块数据的总时间是多少？若采用双缓冲技术呢？（请分别给出计算过程）（）A.T1+T2+T3和max(T1,T2)+T3B.T1+T2+T3和T1+max(T2,T3)C.T1+max(T2,T3)和T1+T2+T3D.max(T1,T2)+T3和T1+max(T2,T3)26、在一个具有文件共享功能的操作系统中，多个进程可以同时访问同一个文件。为了保证文件数据的一致性，系统采用了文件锁机制。有进程P1正在对文件进行读操作，并获取了共享读锁，此时进程P2想要对文件进行写操作。那么，进程P2会处于什么状态？（）A.就绪状态，等待获取写锁B.阻塞状态，直到P1释放读锁C.运行状态，可以直接进行写操作D.错误状态，不允许同时进行读写操作27、在一个采用请求调页存储管理的系统中，某进程在运行过程中要访问的页面序列为：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系统分配给该进程的物理块数为3，且初始时进程的页面都不在内存中。当进程访问页面3时发生缺页中断，采用先进先出（FIFO）页面置换算法，此时被淘汰的页面是哪个？（）A.1B.2C.4D.528、在一个具有多个进程的系统中，进程之间通过消息传递进行通信。假设进程P1向进程P2发送了一条消息，消息在发送过程中可能会出现丢失、重复或乱序的情况。为了保证消息传递的可靠性，通常需要采取哪些措施？（）A.为消息添加序列号、确认机制和超时重传B.使用共享内存进行通信C.增加缓冲区大小D.提高网络带宽29、在操作系统的进程通信中，共享内存是一种高效的方式。假设有两个进程P1和P2通过共享内存进行通信，以下关于共享内存通信的描述中，正确的是：（）A.共享内存区域的大小是固定的，不能动态调整B.进程P1和P2对共享内存的访问是互斥的，避免了数据冲突C.共享内存通信需要操作系统提供额外的同步机制来保证数据的一致性D.共享内存通信只适用于同一台计算机上的进程，不能用于不同计算机之间的进程通信30、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.