北京服装学院《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、在一个支持虚拟内存的操作系统中，当一个进程发生缺页中断时，操作系统需要从磁盘中将所需的页面调入内存。假设页面置换算法为先进先出（FIFO）算法，当前内存中有三个页面，分别是页面A、B、C，最近访问的顺序为B、C、A。现在需要调入页面D，而内存已满，那么会置换出哪个页面？（）A.页面A，因为它是最早进入内存的页面B.页面B，因为它是最近访问的页面C.页面C，因为它在中间位置D.随机选择一个页面进行置换2、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3、在操作系统中，死锁是一种严重的问题。以下关于死锁的描述中，哪个选项是错误的？（）A.死锁是指多个进程因为竞争资源而陷入无限等待的状态B.产生死锁的必要条件包括互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件和环路等待条件C.可以通过银行家算法来避免死锁的发生D.一旦发生死锁，系统就无法正常运行，必须重新启动计算机才能解决4、某计算机系统采用分页存储管理方式，页面大小为4KB，逻辑地址为32位。若某进程的页表如下所示：页号物理块号021528311则逻辑地址0x12345678对应的物理地址是多少？（请给出详细的计算过程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x223456785、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.56、在操作系统中，进程通信是进程之间交换信息的重要手段。常见的进程通信方式有共享存储、消息传递和管道通信等。共享存储方式通过在内存中开辟共享存储区来实现进程间的通信；消息传递方式则通过发送和接收消息来完成；管道通信是一种半双工的通信方式。现在有两个进程需要频繁地交换大量数据，为了提高通信效率，最适合采用的通信方式是（）A.共享存储B.消息传递C.管道通信D.以上方式均可7、在一个具有死锁检测和恢复机制的操作系统中，有四个进程P1、P2、P3、P4，它们分别占用了资源R1、R2、R3的数量为（2，1，0）、（1，2，1）、（0，1，1）、（1，0，1），系统中可用的资源数量为（1，1，2）。那么，系统是否处于死锁状态？（）A.是，存在死锁B.否，系统安全C.不确定，需要进一步分析进程的等待情况D.以上都不对8、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9、在一个操作系统中，死锁是一个需要避免的问题。假设有四个进程P1、P2、P3、P4，它们分别需要资源A、B、C，资源的数量分别为5、4、3，每个进程所需的资源数量如下表所示：（）进程所需资源A所需资源B所需资源CP1211P2121P3112P4212采用银行家算法来判断系统是否处于安全状态。如果当前系统的资源分配情况如下表所示：进程已分配资源A已分配资源B已分配资源CP1100P2010P3110P4101那么，系统是否处于安全状态？A.系统处于安全状态，存在一个安全序列，如B.系统处于安全状态，存在一个安全序列，如C.系统处于不安全状态，不存在安全序列D.系统处于安全状态，存在一个安全序列，如10、在操作系统中，线程是比进程更小的执行单位。以下关于线程的描述中，哪个选项是错误的？（）A.线程是进程中的一个执行路径，共享进程的地址空间和资源B.线程的创建和销毁比进程更快，因为线程不需要分配独立的内存空间C.多线程可以提高程序的并发性，但也会增加程序的复杂性和调试难度D.线程之间的通信可以通过共享内存和消息传递两种方式进行，其中共享内存方式效率更高，但也更容易出现数据竞争问题11、在一个操作系统中，文件的访问控制列表（ACL）可以提供更精细的访问权限控制。假设一个文件有多个用户和组的访问权限设置，分析ACL的工作原理和实现方式，包括权限的定义、继承和冲突解决等，并讨论与传统的用户/组权限模式相比，ACL在灵活性和管理复杂性方面的特点。A.ACL更灵活但更复杂B.ACL不如传统模式灵活但更简单C.ACL和传统模式在灵活性和复杂性上相当D.取决于文件系统的类型和应用需求12、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13、在操作系统中，死锁的检测和恢复是处理死锁问题的重要手段。死锁检测可以通过资源分配图或者矩阵的方法进行。假设系统中有四个资源类型R1、R2、R3和R4，三个进程P1、P2和P3。P1申请了R1和R2，P2申请了R2和R3，P3申请了R3和R4。现在通过资源分配图进行死锁检测，那么该系统是否处于死锁状态（）A.是B.否C.无法确定D.以上都不对14、某磁盘的转速为7200转/分钟，平均寻道时间为8ms，每个磁道包含1000个扇区，传输速率为50MB/s。若要读取一个50MB的文件，其平均访问时间约为多少？（请给出详细的计算过程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms15、文件系统是操作系统提供的重要功能之一。以下关于文件系统的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件系统负责管理计算机中的文件和目录，提供文件的存储、检索和访问控制等功能B.常见的文件系统有FAT、NTFS、EXT等C.文件系统可以采用不同的存储结构，如顺序存储、链式存储和索引存储等D.文件系统中的文件一旦创建，其大小就不能再改变16、操作系统的进程通信机制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17、在一个具有多级目录结构的文件系统中，用户A在其主目录下创建了一个子目录subdir，并在subdir目录下创建了文件file.txt。用户B没有权限访问用户A的主目录，但具有对subdir目录的读权限。请问用户B能否读取file.txt文件的内容？（）A.能B.不能C.取决于文件的具体权限设置D.无法确定18、操作系统的内存管理功能对于系统性能至关重要。以下关于内存分配方式的描述中，哪个选项是错误的？（）A.连续分配方式将内存空间划分为连续的区域，分配给进程B.分页分配方式将内存空间划分为固定大小的页，进程的地址空间也被划分为页C.分段分配方式将进程的地址空间划分为不同的段，每个段有不同的用途D.动态分配方式可以根据进程的需求动态地调整内存分配，不会出现内存碎片问题19、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20、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21、操作系统中的作业管理负责对用户提交的作业进行组织、调度和控制。作业通常由程序、数据和作业控制说明书组成。作业调度算法的性能直接影响系统的效率和用户的满意度。假设有三个作业J1、J2和J3，它们的提交时间分别为8:00、8:30和9:00，运行时间分别为2小时、1小时和0.5小时。若采用短作业优先（SJF）调度算法，且系统在10:00开始调度作业，那么平均等待时间为（）A.0.5小时B.1小时C.1.5小时D.2小时22、设备管理中的设备驱动程序是连接操作系统和设备的桥梁。以下关于设备驱动程序的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备驱动程序负责将操作系统的命令转换为设备能够理解的指令B.设备驱动程序可以分为内核态驱动程序和用户态驱动程序两种类型C.设备驱动程序需要考虑设备的特性和操作系统的接口规范D.设备驱动程序一旦安装就不能修改，否则会导致系统崩溃23、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24、文件系统的文件保护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25、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次二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）进程的创建过程包括哪些步骤？2、（本题5分）解释内存分页中的页内碎片和页表大小。3、（本题5分）操作系统如何处理分布式事务？4、（本题5分）文件系统的目录结构对性能有何影响？三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析操作系统中的文件系统的挂载选项和影响。2、（本题5分）探讨操作系统在处理多核环境下的进程间通信的低延迟优化策略。3、（本题5分）分析操作系统中的文件系统的文件系统日志的存储管理。4、（本题5分）探讨操作系统在处理多核共享缓存时的一致性问题和解决方