裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁信陽師范大學《操作系統》

2021-2022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一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、在操作系統中，進程的優先級可以用來決定進程的執行順序。以下關于進程優先級的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程的優先級可以分為靜態優先級和動態優先級兩種類型B.靜態優先級在進程創建時確定，不會隨著時間的變化而改變C.動態優先級可以根據進程的執行情況和等待時間等因素進行調整D.進程的優先級越高，執行的時間就越長2、在操作系統中，虛擬存儲技術可以擴大程序的可用內存空間。以下關于虛擬存儲的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬存儲技術將硬盤空間作為內存的擴展，當內存不足時，將部分頁面換出到硬盤上B.虛擬存儲技術可以提高程序的并發度，因為多個程序可以共享硬盤空間作為虛擬內存C.虛擬存儲技術需要硬件支持，如MMU（內存管理單元）D.虛擬存儲技術可以完全替代物理內存，使得程序可以在沒有物理內存的情況下運行3、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.32MB4、考慮一個具有多個進程的系統，進程之間存在資源競爭。假設有資源R1、R2和R3，進程P1已經占用了資源R1，進程P2已經占用了資源R2，進程P3申請資源R1和R2。此時系統處于什么狀態？（）A.安全狀態B.不安全狀態C.死鎖狀態D.無法確定5、在一個文件系統中，文件的物理結構采用鏈接分配方式。每個磁盤塊大小為512字節，文件的起始地址為1000塊，文件長度為5000字節。請問該文件占用了多少個磁盤塊？（）A.10B.11C.12D.136、在一個實時操作系統中，有三個周期性任務T1、T2、T3，它們的周期分別為50ms、100ms、200ms，執行時間分別為20ms、30ms、40ms。采用最早截止時間優先（EDF）調度算法。在0時刻，三個任務同時到達。那么，在第一個200ms內，T1任務被調度執行的次數是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次7、考慮一個具有4個頁面的虛擬內存系統，頁面大小為1KB，邏輯地址空間為32位。假設某一時刻，頁表內容如下：頁號0對應的物理塊號為2，頁號1對應的物理塊號為5，頁號2對應的物理塊號為7，頁號3對應的物理塊號為9。若進程訪問的邏輯地址為0x12345，請問對應的物理地址是多少？（）A.0x22345B.0x52345C.0x72345D.0x923458、在操作系統中，設備獨立性是指用戶程序在使用設備時不依賴于具體的物理設備。為了實現設備獨立性，系統引入了邏輯設備和物理設備的概念，并通過設備驅動程序進行轉換。假設一個系統中有三種類型的設備：打印機、磁盤和掃描儀。用戶程序通過邏輯設備名請求使用設備，系統根據設備分配表進行設備分配。現在有多個進程同時請求使用打印機和磁盤，為了有效地進行設備分配，系統采用的策略應該是（）A.先來先服務B.優先級分配C.短作業優先D.隨機分配9、操作系統的進程通信可以實現不同進程之間的數據交換和同步。以下關于進程通信的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程通信可以分為共享內存、消息傳遞和管道等方式B.共享內存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進程之間的通信10、在內存管理中，頁面置換算法用于決定當內存不足時替換哪些頁面。假設系統采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，物理內存頁面數量為3，頁面引用序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。以下關于頁面置換過程的描述中，正確的是：（）A.FIFO算法可能會導致Belady異常，即增加物理內存頁面數量反而會增加缺頁次數B.在這個引用序列中，FIFO算法的缺頁次數一定比最近最少使用（LRU）算法少C.FIFO算法總是替換最早進入內存的頁面，而不考慮頁面的使用頻率D.當物理內存已滿時，新頁面進入一定會導致一個頁面被置換出去11、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12、操作系統的內存保護機制可以防止進程之間的內存訪問沖突。以下關于內存保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內存保護可以通過地址映射和訪問控制等方式實現B.內存保護可以防止進程訪問不屬于自己的內存區域C.內存保護可以提高系統的安全性和穩定性D.內存保護只對用戶進程有效，對內核進程沒有作用13、在操作系統的內存分配策略中，首次適應算法、最佳適應算法和最壞適應算法是常見的方法。假設系統中有一系列空閑內存塊，大小分別為100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。當一個進程請求120KB內存時，以下關于不同內存分配算法的描述中，正確的是：（）A.首次適應算法會選擇第一個滿足要求的空閑塊，即100KB的塊，并將其分割B.最佳適應算法會選擇大小最接近請求大小的空閑塊，即150KB的塊，并將其分割C.最壞適應算法會選擇最大的空閑塊，即300KB的塊，并將其分割D.不同的內存分配算法在不同的場景下可能會有不同的性能表現，沒有一種算法總是最優的14、在操作系統的虛擬內存管理中，頁面置換算法的選擇會影響系統的性能。假設系統采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法。當內存已滿且需要置換頁面時，以下關于頁面選擇的描述，正確的是：（）A.會選擇最長時間未被訪問的頁面進行置換B.隨機選擇一個頁面進行置換C.選擇剛剛被訪問過的頁面進行置換D.選擇最先進入內存的頁面進行置換15、在一個多處理器操作系統中，進程可以在多個CPU核心上并行執行。假設有一個計算密集型的進程，它可以被分解為多個子任務，并且這些子任務之間沒有數據依賴關系。現在系統中有4個可用的CPU核心，將這個進程分配到這些核心上執行。分析在不同的任務分配策略（如平均分配、自適應分配等）下，進程的執行時間和系統資源利用率的變化情況，并討論哪種分配策略在不同負載條件下更具優勢。A.平均分配策略更優B.自適應分配策略更優C.兩種策略在不同情況下各有優劣D.取決于進程的具體特點16、某計算機系統采用了虛擬內存技術，虛擬地址空間大小為4GB，物理內存大小為2GB，頁面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法，當系統發生缺頁中斷時，需要替換的頁面在內存中駐留的時間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請問應該替換哪個頁面？（）A.駐留時間為100ms的頁面B.駐留時間為200ms的頁面C.駐留時間為300ms的頁面D.駐留時間為400ms的頁面17、在一個多線程操作系統中，一個進程可以包含多個線程。假設一個進程P有兩個線程T1和T2，它們共享進程的資源，如內存、文件描述符等。現在線程T1正在進行一個耗時的計算操作，而線程T2需要訪問線程T1正在使用的資源。分析在這種情況下，可能出現的線程同步問題，如競爭條件和死鎖，并討論如何使用互斥鎖、條件變量等同步機制來解決這些問題，以及這些同步機制對線程執行效率的影響。A.同步機制總是提高效率B.同步機制總是降低效率C.同步機制在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于線程的操作和資源的使用情況18、某操作系統采用動態分區分配方式管理內存，初始時內存為空。現有一系列內存分配請求和釋放請求，分配請求依次為：300KB、200KB、150KB、400KB，釋放請求依次為：200KB、300KB。采用最佳適應算法進行內存分配和回收，請問最終內存的空閑分區情況是怎樣的？（）A.一個150KB的空閑分區和一個400KB的空閑分區B.一個200KB的空閑分區和一個350KB的空閑分區C.一個350KB的空閑分區和一個150KB的空閑分區D.一個550KB的空閑分區19、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20、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二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述訪問控制的基本原理和方法。2、（本題5分）解釋操作系統中的內存回收策略。3、（本題5分）解釋操作系統中的內存映射I/O。4、（本題5分）什么是剝奪式調度和非剝奪式調度？5、（本題5分）簡述操作系統的開發團隊協作和溝通方式。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統中的進程創建和銷毀的開銷。2、（本題5分）研究操作系統如何實現對文件系統的加密文件的密鑰存儲和保護機制。3、（本題5分）分析操作系統中的內存映射文件在大數據處理中的優勢和潛在問題。4、（本題5分）探討操作系統中的線程同步機制（如互斥鎖、信號量、條件變量等）。5、（本題5分）研究操作系統中的虛擬內存管理的頁面替換算法的公平性考慮。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在分布式操作系統中，分布式鎖機制是協調多節點操作的重要手段。請深入探討分布式鎖的實現方式、性能特點和適用場景，如基于分布式協調服務的鎖、基于共識算法的鎖等，分析分布式鎖