自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁武漢學院《操作系統應用與編程》

2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在一個具有多個緩沖區的I/O系統中，從用戶進程向緩沖區寫入數據和從緩沖區向設備輸出數據可以并行操作。假設從用戶進程向緩沖區寫入一個數據的平均時間為T1，從緩沖區向設備輸出一個數據的平均時間為T2，緩沖區的數量為N。若要使系統的并行度最高，T1和T2應滿足什么關系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對2、在一個分時操作系統中，多個用戶通過終端同時與系統交互。假設系統的時間片大小為20毫秒，用戶進程A在一個時間片內完成了一部分計算任務，還需要繼續執行。以下關于分時操作系統和進程調度的描述中，正確的是：（）A.在下一個時間片，操作系統一定會調度進程A繼續執行B.由于時間片較短，用戶會感覺到系統的響應非常迅速，好像每個用戶都在獨占系統C.如果在進程A等待調度的過程中有更高優先級的進程進入就緒狀態，進程A可能會被延遲調度D.時間片的大小對系統的吞吐量沒有影響，只影響用戶的響應時間3、操作系統的死鎖檢測和恢復是解決死鎖問題的重要手段。以下關于死鎖檢測和恢復的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.死鎖檢測可以通過資源分配圖或矩陣等方法來實現B.死鎖恢復可以通過剝奪資源、終止進程等方式來解決死鎖問題C.死鎖檢測和恢復可以在系統運行過程中自動進行，不需要人工干預D.死鎖檢測和恢復可能會導致系統性能下降，因為需要占用一定的系統資源4、在一個分布式操作系統中，進程遷移是一種常見的操作，用于實現負載均衡和資源優化。假設一個進程需要從一個節點遷移到另一個節點，分析進程遷移過程中需要考慮的因素，如進程狀態的保存和恢復、資源的重新分配、網絡通信開銷等，并討論如何減少進程遷移的開銷和對系統性能的影響。A.進程遷移總是有益的B.進程遷移總是有害的C.進程遷移在某些情況下有益，某些情況下有害D.取決于系統的負載和資源分布5、在虛擬存儲管理中，頁面置換算法的優劣直接影響系統的性能。除了常見的LRU、FIFO等算法，還有最不經常使用（LFU）算法。LFU算法根據頁面被訪問的頻率來選擇淘汰頁面。假設系統為進程分配了4個物理頁面，頁面訪問序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進行頁面置換。那么，缺頁次數至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次6、進程同步和互斥是操作系統中保證進程正確執行的關鍵機制。假設有兩個進程P1和P2，它們共享一個資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號量機制。初始時，信號量S的值為1。當P1訪問資源R時，執行P(S)操作；當P1訪問結束后，執行V(S)操作。以下關于信號量和進程操作的描述中，正確的是：（）A.當P1執行P(S)操作后，如果S的值變為0，則P1獲得資源R并進入臨界區B.如果P2在P1執行V(S)操作之前執行P(S)操作，P2一定會被阻塞C.信號量S的值永遠不會小于0，因為這意味著出現了錯誤的操作D.當P1執行V(S)操作后，如果有多個進程在等待資源R，操作系統會隨機選擇一個進程進入臨界區7、在一個操作系統中，有一個進程正在進行大量的文件讀寫操作。為了提高文件系統的性能，操作系統采用了緩存機制，將經常訪問的文件數據緩存在內存中。以下關于文件緩存的描述，哪一項是正確的？（）A.文件緩存可以減少磁盤I/O操作的次數，提高文件訪問的速度，但會占用大量的內存B.文件緩存中的數據會自動與磁盤中的文件保持同步，無需額外的操作C.當內存不足時，文件緩存中的數據會被立即清除，以釋放內存給其他進程使用D.文件緩存只對順序讀取文件有效，對隨機讀取文件沒有幫助8、在一個實時操作系統中，有三個周期性任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務的執行時間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調調度算法（RMS），請問這三個任務能否在各自的周期內完成執行？（給出詳細的計算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對9、在一個采用請求分頁存儲管理的操作系統中，頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址空間為32GB。若該進程的頁表項中，有效位為1表示頁面在內存中，為0表示頁面不在內存中。假設頁表存放在內存中，每頁可存放1024個頁表項。那么，該進程頁表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB10、在操作系統的進程通信中，消息傳遞是一種常見的方式。假設有兩個進程P1和P2通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發送了一條消息，P2從消息隊列接收消息。以下關于消息傳遞通信的描述中，正確的是：（）A.消息隊列是一種先進先出的結構，P2接收消息的順序一定與P1發送消息的順序相同B.當消息隊列已滿時，P1發送消息會被阻塞，直到隊列中有空間可用C.P2從消息隊列接收消息時，如果隊列為空，P2會一直等待，直到有消息到來D.消息傳遞通信只能在同一臺計算機上的進程之間使用，不能用于網絡環境中的進程通信11、在操作系統中，進程的調度算法可以影響系統的性能和公平性。以下關于進程調度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務調度算法簡單直觀，但可能導致短作業等待時間過長B.短作業優先調度算法可以提高系統的吞吐量，但可能導致長作業饑餓C.時間片輪轉調度算法可以保證每個進程都有機會執行，但可能導致頻繁的上下文切換D.高響應比優先調度算法可以兼顧短作業和長作業的需求，但計算響應比的開銷較大，不適合實時系統12、在一個操作系統中，進程的創建和銷毀是常見的操作。假設一個應用程序需要頻繁創建和銷毀大量的短生命周期進程，分析這種操作對系統性能的影響，包括內存分配、資源消耗和上下文切換等，并討論如何通過進程池、線程池等技術來優化這種情況，以及這些技術的適用場景和限制。A.頻繁創建和銷毀進程總是有害的B.頻繁創建和銷毀進程在某些情況下無害C.可以通過進程池或線程池完全解決性能問題D.進程池和線程池有適用場景和限制13、在操作系統的設備管理中，緩沖技術可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術，它由多個緩沖區組成，可以用于輸入、輸出和中間轉換。假設一個系統中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉換，每個緩沖池包含10個緩沖區。現在有一個進程進行數據輸入和輸出操作，輸入數據量為50KB，輸出數據量為30KB，每個緩沖區大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個14、某計算機系統采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號021528311則邏輯地址0x12345678對應的物理地址是多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x2234567815、在一個多線程的操作系統中，有一個進程包含多個線程。假設線程T1、T2和T3屬于同一個進程，它們共享進程的資源，如內存空間、文件描述符等。現在線程T1執行一個系統調用導致阻塞，那么其他線程的狀態會受到怎樣的影響？（）A.線程T2和T3也會被阻塞，直到T1完成系統調用B.線程T2和T3不受影響，繼續執行C.線程T2和T3會暫停，等待操作系統的調度D.線程T2和T3可能會被切換到其他進程的線程執行16、在操作系統中，線程的同步和互斥是保證多線程程序正確執行的關鍵。以下關于線程同步和互斥的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.線程同步是指多個線程之間協調執行，避免出現競爭條件和數據不一致的問題B.線程互斥是指多個線程之間對共享資源的訪問進行互斥控制，保證同一時間只有一個線程訪問共享資源C.線程同步和互斥可以通過鎖、信號量和條件變量等機制來實現D.線程同步和互斥只對多線程程序有效，對單線程程序沒有作用17、在操作系統的內核中，進程管理模塊負責進程的創建、調度和終止等操作。假設一個進程由于等待資源而進入阻塞狀態。以下關于阻塞進程狀態轉換的描述，正確的是：（）A.當所需資源可用時，阻塞進程會直接轉換為運行狀態B.阻塞進程首先轉換為就緒狀態，然后等待調度程序分配CPUC.阻塞進程會一直保持阻塞狀態，直到系統強制終止D.阻塞進程在等待一段時間后會自動轉換為就緒狀態18、在一個操作系統中，文件系統采用樹形目錄結構。假設根目錄下有目錄A和B，目錄A下有文件F1和目錄C，目錄B下有文件F2和目錄D。現在要查找文件F1，從根目錄開始，依次經過的目錄路徑是什么？同時，如果要刪除目錄A，需要滿足哪些條件？（）A.路徑為/A/F1；刪除目錄A需要目錄A為空且沒有進程正在使用它B.路徑為/A/C/F1；刪除目錄A需要目錄A下的所有文件和子目錄已被刪除C.路徑為/A；刪除目錄A需要目錄A及其所有子目錄和文件沒有被其他用戶鎖定D.路徑為/A/F1；刪除目錄A需要目錄A下沒有隱藏文件且父目錄有寫權限19、在一個分布式操作系統中，多個計算機通過網絡連接協同工作。假設系統中的一個任務需要在多個節點上并行執行。以下關于分布式任務調度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務會被自動分配到負載最輕的節點上執行，以實現負載均衡B.每個節點獨立進行任務調度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統中不存在資源競爭和死鎖問題，因為節點相互獨立D.任務在節點之間的遷移不會影響其執行進度和結果20、在一個采用請求調頁存儲管理的系統中，某進程在運行過程中要訪問的頁面序列為：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系統分配給該進程的物理塊數為3，且初始時進程的頁面都不在內存中。當進程訪問頁面3時發生缺頁中斷，采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，此時被淘汰的頁面是哪個？（）A.1B.2C.4D.5二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）操作系統如何管理外存中的文件？2、（本題5分）什么是系統自舉？3、（本題5分）解釋進程創建的步驟和所需資源。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統如何實現對文件系統的加密和解密操作的性能優化。2、（本題5分）分析操作系統如何優化文件系統的文件刪除操作的安全性和可靠性。3、（本題5分）研究操作系統如何支持不同類型的文件系統加密的密鑰