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頁浙江金融職業學院《操作系統結構分析》

2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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.10000002、在一個多道批處理系統中，有三個作業J1、J2和J3，它們的提交時間、運行時間如下表所示：作業提交時間運行時間（小時）J18:003J29:002J310:001假設系統采用短作業優先（SJF）調度算法，計算三個作業的平均周轉時間。（給出詳細的計算過程）（）A.4小時B.4.33小時C.4.67小時D.5小時3、在一個采用位示圖進行磁盤空間管理的操作系統中，磁盤共有1000個物理塊，位示圖中每個字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.334、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5、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6、在一個實時操作系統中，有三個任務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。假設采用基于優先級的搶占式調度算法，優先級從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個長時間的運行過程中，任務的響應時間和截止時間是否能夠得到保證？（）A.由于優先級設置合理，三個任務的響應時間和截止時間都能夠得到保證B.T3的響應時間可能會超過其周期，導致截止時間無法保證C.T2可能會因為T1的搶占而導致響應時間延遲，無法保證截止時間D.優先級設置可能導致低優先級任務長時間得不到執行，從而無法保證所有任務的截止時間7、在操作系統中，死鎖是一種嚴重的問題。以下關于死鎖的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.死鎖是指多個進程因為競爭資源而陷入無限等待的狀態B.產生死鎖的必要條件包括互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件和環路等待條件C.可以通過銀行家算法來避免死鎖的發生D.一旦發生死鎖，系統就無法正常運行，必須重新啟動計算機才能解決8、在一個操作系統中，文件系統采用了日志結構（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當進行文件寫入操作時，系統首先將操作記錄在日志中，然后再實際更新文件數據和元數據。分析這種日志結構文件系統在面對系統崩潰或電源故障時如何保證文件系統的一致性，以及與傳統文件系統相比在性能和存儲空間使用方面的特點。A.日志結構文件系統性能更好，空間使用更優B.日志結構文件系統性能較差，空間使用較多C.日志結構文件系統性能和空間使用與傳統文件系統相當D.取決于具體的應用和系統配置9、在操作系統的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理是兩種常見的方式。假設一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關于段式存儲管理和頁式存儲管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲管理更便于實現程序和數據的共享，因為段是按照邏輯劃分的B.頁式存儲管理的內存碎片問題比段式存儲管理更嚴重C.段式存儲管理的地址轉換速度比頁式存儲管理快，因為段的長度是固定的D.頁式存儲管理比段式存儲管理更適合處理大程序，因為頁的大小是固定的10、在一個采用索引分配方式的文件系統中，一個文件的大小為100KB，盤塊大小為4KB，每個盤塊號占用4個字節。若采用一級索引，索引表項能夠容納的盤塊號數量為1024個。那么，該文件最多需要多少個索引塊？（）A.1個B.2個C.3個D.4個11、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12、某操作系統采用了文件的加密技術，對文件的內容進行加密存儲。在讀取文件時，需要先進行解密操作。假設加密和解密算法的時間復雜度相同，且均為O(n)，其中n為文件的大小。如果讀取一個10MB的文件，加密算法的執行時間為5秒，那么解密這個文件大約需要多長時間？（）A.5秒B.10秒C.15秒D.20秒13、在操作系統的設備驅動程序中，負責與硬件設備進行通信和控制。假設一個設備驅動程序需要處理設備的中斷請求。以下關于中斷處理的描述，正確的是：（）A.設備中斷發生時，操作系統會立即暫停當前正在執行的進程，轉去處理中斷B.中斷處理程序的執行時間應該盡量短，以免影響系統的實時性C.設備驅動程序在處理中斷時，可以阻塞其他設備的中斷請求D.中斷處理完成后，操作系統會自動選擇一個高優先級的進程進行調度執行14、在一個操作系統中，設備驅動程序負責與硬件設備進行通信。假設系統需要添加一個新的外部設備，分析設備驅動程序的開發過程，包括硬件接口的了解、寄存器的操作、中斷處理等，并討論設備驅動程序在操作系統中的地位和作用，以及如何保證設備驅動程序的穩定性和可靠性。A.設備驅動程序開發簡單，作用不大B.設備驅動程序開發復雜，作用關鍵C.設備驅動程序開發難度適中，作用一般D.取決于設備的類型和復雜度15、操作系統的死鎖問題是一個需要重點關注和解決的難題。假設有四個進程P1、P2、P3和P4，它們分別申請了資源R1、R2、R3和R4。目前的資源分配情況導致了死鎖的發生。以下關于死鎖檢測和解除的說法，正確的是：（）A.可以通過資源分配圖來檢測死鎖是否發生，如果存在環路則表示發生了死鎖B.一旦檢測到死鎖，操作系統會立即終止所有涉及死鎖的進程，以解除死鎖C.死鎖解除時，通常會選擇優先級最低的進程進行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統應該禁止進程申請多個資源16、某文件系統采用索引節點（inode）來管理文件，每個inode包含12個直接地址指針、1個一級間接地址指針、1個二級間接地址指針和1個三級間接地址指針。每個盤塊大小為1KB，每個盤塊號占4B。若文件最大長度為4TB，則三級間接地址指針指向的盤塊數是多少？（請詳細計算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^2617、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18、在一個具有內存保護機制的操作系統中，每個進程都被分配了獨立的內存空間，并且系統通過硬件和軟件的結合來防止進程訪問其他進程的內存區域。假設進程P1試圖訪問進程P2的內存空間，系統會產生一個內存訪問違規的異常。分析這種內存保護機制是如何實現的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統的相關處理邏輯，并討論內存保護在系統安全性和穩定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實現，意義重大B.通過操作系統軟件實現，意義不大C.通過硬件和軟件共同實現，意義重大D.內存保護機制作用有限，意義不大19、在一個操作系統中，文件系統負責管理存儲在磁盤上的文件和目錄。假設使用的是一種索引節點（inode）結構的文件系統，每個文件都有一個對應的inode，其中包含了文件的屬性信息和指向文件數據塊的指針。現在有一個大文件，其數據分布在多個不連續的磁盤塊上。當讀取這個文件時，文件系統需要通過inode中的指針來定位數據塊。分析這種文件系統在處理大文件時的性能特點，包括磁盤尋道時間、數據傳輸速度和文件訪問的效率，并探討如何優化文件系統以提高大文件的訪問性能。A.讀取大文件時性能較好，無需優化B.讀取大文件時性能較差，可采用連續分配方式優化C.讀取大文件時性能較差，可采用更大的磁盤緩存優化D.讀取大文件時性能較差，可采用更高效的磁盤調度算法優化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.521、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22、操作系統的內核是系統的核心部分，負責管理系統的資源和提供基本的服務。以下關于內核的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內核可以分為微內核和宏內核兩種類型，微內核結構更加靈活，但性能較低B.內核的主要功能包括進程管理、內存管理、文件系統管理和設備管理等C.內核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅動程序來實現對設備的控制D.內核是操作系統中唯一運行在特權模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下23、某文件系統采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，FAT表每個表項占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB24、在一個多道程序設計的操作系統中，有三個進程P1、P2、P3，它們的到達時間、服務時間分別為（0，8）、（1，4）、（2，9）（單位：毫秒）。采用短作業優先（SJF）調度算法，不考慮進程切換的時間開銷。那么，進程P1的平均周轉時間是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒25、在一個具有進程通信機制的操作系統中，有進程P1和P2，它們通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發送了5條消息，P2從消息隊列中接收消息。假設消息隊列遵循先進先出的原則，且P2接收消息的速度比P1發送消息的速度慢。當P2開始接收消息時，消息隊列中已有3條消息。那么，P2最多能接收到幾條消息？（）A.3條B.5條C.8條D.不確定，取決于P2接收消息的時間和P1發送消息的情況26、在一個采用虛擬存儲技術的系統中，某進程的工作集為當前時刻t之前的10毫秒內訪問過的頁面集合。若頁面訪問序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請問在t=10毫秒時，進程的工作集中包含哪些頁面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,127、在一個分布式操作系統中，多個計算機通過網絡連接在一起，共同完成一個任務。假設一個計算任務可以被分解為多個子任務，并分配到不同的計算機上執行。在任務執行過程中，需要進行進程間的通信和同步。以下哪種方式最適合用于進程間的通信？（）A.共享內存B.消息傳遞C.信號量D.管道28、某計算機系統采用虛擬存儲技術，系統為用戶進程提供了2GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB，采用兩級頁表結構。若頁目錄表和頁表中的每個表項均占4B，則頁目錄表和頁表分別最多包含多少個表項？（給出詳細的計算過程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和102429、在操作系統中，文件的共享和保護是非常重要的問題。文件共享可以提高系統資源的利用率，但也可能帶來安全風險。為了實現文件共享，可以采用基于索引節點的共享方式或者利用符號鏈接實現共享。對于文件保護，常見的方法有訪問控制列表（ACL）、口令保護和加密保護等。現在有一個文件系統，多個用戶需要同時訪問一個共享文件，為了保證文件的安全性和一致性，采用的合適方法是（）A.為每個用戶設置不同的訪問權限B.對文件進行加密保護C.要求用戶輸入口令才能訪問文件D.限制同時訪問的用戶數量30、在操作系統的磁盤管理中，磁盤調度算法的選擇對于磁盤的I/O性能有著重要的影響。除了前面提到的幾種常見算法，還有電梯調度算法。電梯調度算法類似于電梯的工作原理，總是沿著一個方向移動，直到該方向上沒有請求為止，然后改變方向。假設磁盤請求隊列的順序為82、170、43、140、24、16、190，磁頭當前位于50號磁道，初始移動方向為磁道號增加的方向。那么，采用電梯調度算法時，磁頭移動的總磁道數為（）A.382B.418C.450D.512二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）