學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁朔州師范高等專科學校《操作系統原理與應用》

2023-2024學年第一學期期末試卷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。假設系統中有多個任務需要分配到不同的節點上執行，以下關于分布式操作系統任務分配的描述中，正確的是：（）A.任務分配只考慮節點的計算能力，不考慮網絡帶寬和延遲B.分布式操作系統會自動將任務平均分配到各個節點上，以保證負載均衡C.在任務分配過程中，需要考慮節點的資源狀態、任務的需求以及網絡通信開銷等因素D.一旦任務被分配到某個節點上，就不能再遷移到其他節點，即使該節點出現故障2、在操作系統中，進程通信的方式多種多樣。共享內存方式通過共享一塊內存區域來實現進程間的數據交換，具有很高的通信效率；消息傳遞方式則通過發送和接收消息來完成通信，消息可以包含各種數據類型；管道通信方式則是一種半雙工的通信方式，常用于父子進程之間的通信。假設有兩個進程需要進行大量數據的實時交換，并且要求通信的可靠性較高，那么最適合采用的通信方式是（）A.共享內存B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式都不適合3、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4、在一個實時操作系統中，任務的截止時間是一個關鍵因素。假設系統中有一個硬實時任務T1，其截止時間為100ms，當前時間為50ms，任務已經執行了40ms，還剩下20ms的計算量。以下關于任務調度的描述中，正確的是：（）A.操作系統會暫停其他任務，優先保證T1在截止時間前完成B.如果此時有一個更高優先級的非實時任務就緒，操作系統會調度該任務執行C.由于T1已經花費了較多時間，操作系統會判定其無法按時完成，將其放棄D.實時操作系統不會對任務進行搶占式調度，以避免影響任務的執行進度5、文件系統的文件保護可以防止文件被非法訪問和修改。以下關于文件保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護可以通過訪問控制列表（ACL）來實現，指定不同用戶對文件的訪問權限B.文件可以設置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會增加系統的開銷D.文件保護只需要在文件系統層面實現，不需要考慮操作系統的其他部分6、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7、在文件系統中，文件目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。常見的文件目錄組織方式有單級目錄、兩級目錄和多級目錄。單級目錄結構簡單，但不便于文件的分類管理；兩級目錄將用戶文件目錄和系統文件目錄分開，提高了安全性；多級目錄則形成了樹形結構，便于文件的分類和查找。假設一個文件系統采用多級目錄結構，目錄深度為3，每個目錄下最多有10個子目錄或文件。那么，該文件系統最多可以容納的文件和目錄數量為（）A.1000B.10000C.100000D.10000008、在一個支持多線程的操作系統中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設有兩個線程T1和T2共享一個全局變量count，初始值為0。T1負責對count進行加1操作，T2負責對count進行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機制。以下關于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進行加1操作，T2不需要獲取鎖進行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會導致線程的切換，從而降低系統性能D.可以使用多個鎖來分別保護count的加操作和減操作，提高并發度9、在一個操作系統中，系統調用是用戶程序與內核進行交互的接口。假設一個用戶程序需要讀取一個文件的內容，它通過系統調用向內核發起請求。分析系統調用的執行過程，包括從用戶態切換到內核態、內核的處理邏輯以及返回結果給用戶態的機制，并討論系統調用的開銷和如何減少系統調用的次數以提高程序的性能。A.系統調用開銷小，無需優化B.系統調用開銷大，可通過緩存優化C.系統調用開銷大，可通過合并調用優化D.系統調用開銷適中，無需特別優化10、在操作系統的存儲管理中，段式存儲管理將用戶程序按照邏輯分段，每個段具有不同的名字和長度。與分頁存儲管理相比，段式存儲管理更便于實現程序的模塊化和動態鏈接。假設一個段式存儲系統，地址空間為32位，其中段號占8位，段內偏移量占24位，每個段最大長度為2^24字節。那么，該系統最多可以有多少個段（）A.2^8個B.2^16個C.2^24個D.2^32個11、操作系統中的死鎖問題是一個重要的研究課題。假設有三個進程P1、P2和P3，它們分別需要資源A、B和C。目前，P1占用了資源A，P2占用了資源B，P3占用了資源C，并且它們都在請求對方占用的資源。以下關于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會導致死鎖，因為三個進程都無法繼續執行B.死鎖的發生是因為資源分配不當和進程推進順序不合理C.只要其中一個進程釋放其占用的資源，就可以避免死鎖的發生D.操作系統可以通過預先分配所有資源的方式來完全避免死鎖的出現12、操作系統中的設備驅動程序是連接硬件設備和操作系統內核的橋梁。假設一個新的打印機設備被連接到計算機上，以下關于設備驅動程序的作用和工作過程的描述中，正確的是：（）A.設備驅動程序負責將操作系統的通用命令轉換為打印機特定的控制指令B.當用戶打印文件時，操作系統直接控制打印機，設備驅動程序不參與C.設備驅動程序一旦安裝就不會更新，除非打印機硬件發生重大變化D.設備驅動程序獨立于操作系統內核運行，不受內核的管理和控制13、設備管理中的設備獨立性是指程序與具體的設備無關。以下關于設備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備獨立性可以提高程序的可移植性和設備的利用率B.設備獨立性可以通過設備驅動程序和邏輯設備表來實現C.設備獨立性意味著程序可以不考慮設備的具體類型和特性，直接使用設備D.設備獨立性只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用14、設備管理中的緩沖技術可以提高設備的I/O性能。以下關于緩沖技術的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.緩沖技術可以減少設備和CPU之間的數據傳輸次數，提高系統的吞吐量B.緩沖技術可以分為單緩沖、雙緩沖和循環緩沖等不同類型C.緩沖技術可以通過硬件實現，也可以通過軟件實現D.緩沖技術只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用15、在一個實時操作系統中，任務具有不同的優先級。系統需要保證高優先級的任務能夠及時得到處理。假設當前有三個任務T1、T2和T3，優先級依次降低。當T1和T2同時就緒時，以下關于任務調度的描述，正確的是：（）A.操作系統會優先調度T2執行，以保證公平性B.T1和T2會按照一定的時間片輪流執行C.操作系統會立即調度T1執行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優先級最低，它將永遠不會得到執行機會16、在一個具有實時時鐘的操作系統中，時鐘中斷的頻率為100Hz。進程P需要在每隔50ms執行一次特定操作。為了實現這個功能，可以采用以下哪種方法？（）A.設置一個定時器，在定時時間到達時觸發操作B.在時鐘中斷處理程序中判斷時間間隔，執行操作C.利用系統調用，在需要執行操作的時刻主動請求執行D.以上方法均可17、文件系統是操作系統中用于管理文件的重要組成部分。假設一個文件系統采用多級目錄結構，文件的物理存儲采用連續分配方式。當用戶創建一個新文件時，以下關于文件系統操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統首先在目錄中為新文件創建一個條目，然后在磁盤上為其分配連續的存儲空間B.由于采用連續分配方式，文件系統需要從頭開始查找足夠的連續空間來存儲新文件C.文件系統會為新文件隨機分配存儲空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續分配方式會導致文件的擴展非常困難，所以文件系統通常會拒絕創建較大的新文件18、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.1319、在一個操作系統中，死鎖是一個需要避免的問題。假設有四個進程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數量分別為5、4、3，每個進程所需的資源數量如下表所示：（）進程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來判斷系統是否處于安全狀態。如果當前系統的資源分配情況如下表所示：進程已分配資源A已分配資源B已分配資源CP1100P2010P3110P4101那么，系統是否處于安全狀態？A.系統處于安全狀態，存在一個安全序列，如B.系統處于安全狀態，存在一個安全序列，如C.系統處于不安全狀態，不存在安全序列D.系統處于安全狀態，存在一個安全序列，如20、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的空閑分區二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述操作系統的可靠性指標和評估方法。2、（本題5分）簡述操作系統中的安全隔離機制。3、（本題5分）解釋文件存儲空間管理的方法。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統中的文件系統的文件系統加密的加密強度評估。2、（本題5分）研究操作系統中的內存管理的內存回收策略。3、（本題5分）分析操作系統中的文件系統的異步I/O支持和優化。4、（本題5分）分析操作系統如何支持跨平臺的應用程序運行。5、（本題5分）分析