皖西学院《操作系统实践》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《操作系统实践》2023-2024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、某文件系统采用索引节点（inode）来管理文件，每个inode包含12个直接地址指针、1个一级间接地址指针、1个二级间接地址指针和1个三级间接地址指针。每个盘块大小为1KB，每个盘块号占4B。若文件最大长度为4TB，则三级间接地址指针指向的盘块数是多少？（请详细计算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^262、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.35843、在操作系统的存储管理中，段页式存储管理结合了段式存储和页式存储的优点。它将程序先分段，然后再将每个段分页。假设一个段页式系统，地址空间为32位，其中段号占10位，页号占10位，页内偏移量占12位。每个段最大为4MB，每页大小为4KB。那么，该系统中一个进程最多可以有多少个页（）A.1024B.4096C.1048576D.41943044、某计算机系统中，有一个磁盘，其每个盘面有200个磁道，每个磁道有10个扇区，磁盘转速为6000转/分钟。若要读取一个位于第50个磁道、第8个扇区的数据，至少需要多少时间？（假设寻道时间为10ms，给出详细的计算过程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms5、在操作系统的磁盘调度算法中，先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）和扫描算法（SCAN）是常见的方法。假设磁盘请求队列中的请求顺序为55、58、39、18、90、160、150、38、184，磁头当前位于100磁道，向磁道号增加的方向移动。以下关于不同磁盘调度算法的描述中，正确的是：（）A.FCFS算法按照请求到达的先后顺序进行调度，平均寻道时间较长B.SSTF算法总是选择距离当前磁头位置最近的请求进行调度，可能会导致某些请求长时间等待C.SCAN算法在磁头移动到一端后，会立即反向移动，避免了饥饿现象D.不同的磁盘调度算法在不同的磁盘负载情况下性能表现不同，需要根据实际情况选择合适的算法6、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7、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8、在存储管理中，页面置换时，如果所有页都在使用，优先置换未被修改的页，这是基于（）的考虑。A.减少I/O次数B.提高内存利用率C.缩短置换时间D.以上都是9、在操作系统的存储管理中，段页式存储管理结合了段式和页式存储管理的优点。假设一个程序被分为多个段，每个段又被分为多个页。以下关于段页式存储管理的地址转换过程的描述，正确的是：（）A.首先进行段的地址转换，然后进行页的地址转换B.先进行页的地址转换，再进行段的地址转换C.段和页的地址转换同时进行，以提高效率D.地址转换过程只需要进行一次，无需区分段和页10、在一个多道程序设计的操作系统中，有三个进程P1、P2、P3，它们的到达时间、服务时间分别为（0，8）、（1，4）、（2，9）（单位：毫秒）。采用短作业优先（SJF）调度算法，不考虑进程切换的时间开销。那么，进程P1的平均周转时间是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒11、在一个采用树形目录结构的文件系统中，有一个根目录/，其下有子目录A和B，A目录下有文件file1和子目录C，B目录下有文件file2。现在要从根目录开始查找文件file1，以下哪种查找方式效率最高？（）A.顺序查找B.二分查找C.哈希查找D.基于索引的查找12、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102413、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。假设系统中的一个任务需要在多个节点上并行执行。以下关于分布式任务调度和资源分配的描述，正确的是：（）A.任务会被自动分配到负载最轻的节点上执行，以实现负载均衡B.每个节点独立进行任务调度和资源分配，互不影响C.分布式操作系统中不存在资源竞争和死锁问题，因为节点相互独立D.任务在节点之间的迁移不会影响其执行进度和结果14、操作系统的内核是系统的核心部分，负责管理系统的资源和提供基本的服务。以下关于内核的描述中，哪个选项是错误的？（）A.内核可以分为微内核和宏内核两种类型，微内核结构更加灵活，但性能较低B.内核的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理等C.内核可以直接访问硬件资源，但需要通过驱动程序来实现对设备的控制D.内核是操作系统中唯一运行在特权模式下的部分，其他部分都运行在用户模式下15、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16、在操作系统的进程调度中，优先级调度算法可以根据进程的优先级来决定其执行顺序。优先级可以是静态的，在进程创建时确定；也可以是动态的，根据进程的运行情况进行调整。假设系统中有三个进程P1、P2和P3，它们的静态优先级分别为3、5和7，当前时刻P1正在运行，P2和P3在就绪队列中等待。突然，P1发生I/O等待，P2和P3的优先级不变。那么，接下来应该被调度执行的进程是（）A.P2B.P3C.继续等待P1完成I/O操作D.不确定，取决于系统的具体实现17、在一个采用位示图进行磁盘空间管理的操作系统中，磁盘共有1000个物理块，位示图中每个字长为32位。那么，位示图需要占用多少个磁盘块来存储？（）A.10B.11C.32D.3318、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19、文件系统的可靠性是保证数据安全的重要因素。以下关于文件系统可靠性的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件系统可以采用备份和恢复技术来保证数据的可靠性B.文件系统可以采用日志记录技术来记录文件的操作，以便在系统崩溃时进行恢复C.文件系统可以采用RAID（磁盘阵列）技术来提高数据的可靠性和可用性D.文件系统的可靠性只取决于硬件设备的质量，与软件设计无关20、某磁盘共有200个柱面，每个柱面有20个磁道，每个磁道有10个扇区。假定磁盘旋转一圈的时间为20ms，磁头在每个磁道上的平均移动时间为10ms。若要读取一个位于第150柱面、第5磁道、第8扇区的数据，至少需要多少时间？（请说明计算过程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms21、在文件系统中，文件目录的组织方式对文件的查找效率有很大影响。常见的文件目录组织方式有单级目录、两级目录和多级目录。单级目录结构简单，但不便于文件的分类管理；两级目录将用户文件目录和系统文件目录分开，提高了安全性；多级目录则形成了树形结构，便于文件的分类和查找。假设一个文件系统采用多级目录结构，目录深度为3，每个目录下最多有10个子目录或文件。那么，该文件系统最多可以容纳的文件和目录数量为（）A.1000B.10000C.100000D.100000022、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23、在一个具有多个进程的系统中，进程之间通过共享内存进行通信。假设共享内存区域的大小为10MB，有两个进程P1和P2同时对该共享内存进行读写操作。为了保证数据的一致性和完整性，需要采用何种同步机制？（）A.信号量B.管程C.消息队列D.条件变量24、在操作系统中，进程通信的方式多种多样。共享内存方式通过共享一块内存区域来实现进程间的数据交换，具有很高的通信效率；消息传递方式则通过发送和接收消息来完成通信，消息可以包含各种数据类型；管道通信方式则是一种半双工的通信方式，常用于父子进程之间的通信。假设有两个进程需要进行大量数据的实时交换，并且要求通信的可靠性较高，那么最适合采用的通信方式是（）A.共享内存B.消息传递C.管道通信D.以上方式都不适合25、在一个实时操作系统中，任务具有不同的优先级。假设系统中有三个实时任务T1、T2和T3，优先级依次降低。当多个任务同时就绪时，以下关于实时操作系统任务调度的描述中，正确的是：（）A.总是调度优先级最高的任务T1执行，直到它完成或阻塞B.如果任务T1正在执行，而更高优先级的任务T2就绪，操作系统会立即抢占T1并调度T2执行C.实时操作系统只考虑任务的优先级，不考虑任务的执行时间和资源需求D.低优先级的任务T3永远不会得到执行机会，除非高优先级的任务都处于阻塞状态二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）简述操作系统中的安全模型。2、（本题5分）文件系统的安全性如何保障？3、（本题5分）什么是系统可用性？4、（本题5分）简述嵌入式操作系统的特点。三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）探讨操作系统如何处理进程间通信中的消息大小限制和分段处理。2、（本题5分）探讨操作系统中的内存共享的安全性和同步问题。3、（本题5分）分析操作系统如何支持不同类型的网络存储协议和其性能比较。4、（本题5分）探讨操作系统中的进程调度的负载预测和资源预留。5、（本题5分）探讨操作系统中的资源竞争和饥饿问题，以及解决方法。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）操作系统中的系统调用