阜阳师范大学信息工程学院《操作系统原理与应用》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《操作系统原理与应用》2023-2024学年第二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、假设一个操作系统的页表项大小为4字节，页面大小为4KB，逻辑地址空间大小为4GB。那么该系统的页表需要占用多少内存空间？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB2、在一个具有虚拟存储管理的操作系统中，进程的逻辑地址空间被划分为若干页面，物理内存被划分为相同大小的页框。当进程执行时，如果所需页面不在物理内存中，就会产生缺页中断。假设一个进程正在执行，其页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系统采用先进先出（FIFO）页面置换算法，分配给该进程的物理内存页框数量为3。那么，在此过程中发生的缺页次数是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次3、在一个具有多个线程的进程中，线程之间共享进程的资源，包括内存、文件描述符等。但每个线程有自己独立的栈空间和线程控制块。假设有线程T1、T2和T3，它们同时访问一个全局变量X，X的初始值为0。T1执行X=X+1，T2执行X=X-2，T3执行X=X*3，请问最终X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能4、某计算机系统中，有一台打印机被多个进程竞争使用。为了保证打印结果的正确，系统应采用何种技术？（）A.进程互斥B.进程同步C.进程通信D.死锁避免5、在操作系统中，死锁是一种常见的问题。死锁发生的必要条件包括互斥条件、请求和保持条件、不可剥夺条件以及循环等待条件。假设系统中有三个进程P1、P2和P3，它们分别申请了资源R1、R2和R3。现在P1持有R1并申请R2，P2持有R2并申请R3，P3持有R3并申请R1。此时，系统可能会陷入死锁状态。那么，为了避免死锁，可以采用的方法不包括（）A.破坏互斥条件B.一次性分配所有资源C.按序分配资源D.剥夺某些进程的资源6、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以有效地提高I/O操作的效率。缓冲池是一种常见的缓冲技术，它由多个缓冲区组成，可以用于输入、输出和中间转换。假设一个系统中有三个缓冲池，分别用于输入、输出和中间转换，每个缓冲池包含10个缓冲区。现在有一个进程进行数据输入和输出操作，输入数据量为50KB，输出数据量为30KB，每个缓冲区大小为1KB。那么，至少需要多少个缓冲区才能满足操作需求（）A.80个B.70个C.60个D.50个7、在一个操作系统中，虚拟内存技术使得进程可以使用比实际物理内存更大的地址空间。假设系统的物理内存为4GB，采用分页式存储管理，页面大小为4KB，进程的虚拟地址空间为8GB。现在进程需要访问一个虚拟地址，系统通过页表进行地址转换。分析在这种情况下，页表的结构和大小，以及如何通过页表项中的标志位（如有效位、修改位等）来管理页面的状态，并讨论虚拟内存技术对系统性能和内存使用效率的影响。A.虚拟内存技术提高了性能和效率B.虚拟内存技术降低了性能和效率C.虚拟内存技术在某些情况下提高，某些情况下降低D.取决于系统的负载和应用程序的特点8、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.2^269、在一个实时系统中，有两个周期性任务T1和T2，T1的周期为20ms，执行时间为10ms；T2的周期为50ms，执行时间为20ms。采用最早截止时间优先（EDF）调度算法，在0时刻两个任务同时到达，请问哪个任务会先执行？（）A.T1B.T2C.不确定D.同时执行10、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11、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12、文件的存储结构有顺序存储、链式存储和索引存储等方式。假设一个文件系统采用索引存储结构，文件的大小为100KB，每个索引项指向一个4KB的磁盘块。初始时，文件系统为该文件分配了一个包含10个索引项的索引表。当文件需要扩展时，以下关于文件存储结构的描述中，正确的是：（）A.如果文件的扩展不超过40KB，系统可以直接在现有的索引表中分配新的磁盘块B.索引存储结构在文件的随机访问方面性能较差，不如顺序存储结构C.当文件扩展超过10个磁盘块时，系统需要为文件分配一个新的更大的索引表D.链式存储结构更适合文件的频繁扩展和删除操作，因此在这种情况下应该将文件转换为链式存储13、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14、在一个具有多核处理器的操作系统中，线程的调度需要考虑处理器的亲和性。假设一个多线程应用程序的线程在不同的核心上频繁切换，分析这种核心切换对性能的影响，包括缓存命中率的降低、上下文切换开销等，并讨论如何通过设置线程的处理器亲和性来提高性能，以及在什么情况下需要动态调整亲和性。A.核心切换总是降低性能，应避免B.核心切换在某些情况下有益，某些情况下有害C.核心切换对性能影响不大，无需关注D.取决于应用程序的特点和系统负载15、在一个多任务操作系统中，多个进程同时竞争CPU资源。假设系统采用时间片轮转调度算法，每个进程被分配相同长度的时间片。当一个进程在其时间片内未完成任务时，会被挂起并放入就绪队列等待下一轮调度。现在有三个进程P1、P2和P3，它们的运行时间分别为20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系统的时间片长度为10毫秒，那么这三个进程的平均周转时间（从进程开始到完成的时间）大约是多少？需要考虑进程的切换时间和等待时间，并分析这种调度算法在不同场景下的优缺点。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒16、设备管理是操作系统的重要任务之一。以下关于设备管理的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备管理负责管理计算机中的各种外部设备，如硬盘、打印机、键盘等B.设备管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中断驱动I/O和DMA方式等C.设备管理可以通过设备驱动程序来实现对设备的控制和操作D.设备管理可以将所有设备都看作是文件，通过文件系统来进行管理17、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18、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19、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20、在一个具有快表的分页系统中，假定页表存放在内存中，内存访问时间为100ns，快表的查找时间为20ns。若一次内存访问需要查找页表，而快表命中的概率为80%。则有效访问时间是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns21、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22、在操作系统的文件系统中，文件的物理结构有连续分配、链接分配和索引分配等多种方式。连续分配方式具有较高的顺序访问速度，但存在外部碎片问题；链接分配方式解决了外部碎片问题，但随机访问速度较慢；索引分配方式则结合了两者的优点。假设一个文件系统采用索引分配方式，每个索引节点包含13个直接地址项、1个一级间接地址项、1个二级间接地址项和1个三级间接地址项，每个地址项大小为4字节，盘块大小为1KB。若要访问文件的第10000块，至少需要几次磁盘I/O操作（）A.1B.2C.3D.423、在一个文件系统中，文件的存储方式采用链接分配。假设一个文件由5个盘块组成，盘块号依次为100、50、120、80、20。如果要删除这个文件，需要进行哪些操作？（）A.直接删除文件的目录项B.依次释放5个盘块C.从后向前依次释放盘块，并修改前一个盘块的指针D.从前向后依次释放盘块，并修改后一个盘块的指针24、操作系统中的设备驱动程序是连接硬件设备和操作系统内核的桥梁。假设一个新的打印机设备被连接到计算机上，以下关于设备驱动程序的作用和工作过程的描述中，正确的是：（）A.设备驱动程序负责将操作系统的通用命令转换为打印机特定的控制指令B.当用户打印文件时，操作系统直接控制打印机，设备驱动程序不参与C.设备驱动程序一旦安装就不会更新，除非打印机硬件发生重大变化D.设备驱动程序独立于操作系统内核运行，不受内核的管理和控制25、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.24.4ms26、在一个文件系统中，文件控制块（FCB）包含了文件的各种属性信息，如文件名、文件大小、文件创建时间等。假设一个文件系统中有1000个文件，每个文件的FCB占用128字节，磁盘块大小为1024字节。那么，存储这些文件的FCB至少需要多少个磁盘块？（）A.125B.128C.256D.51227、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28、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+512×512×512×51229、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30、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