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頁阜陽師范大學信息工程學院

《操作系統原理與應用》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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、假設一個操作系統的頁表項大小為4字節(jié)，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統的頁表需要占用多少內存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB2、在一個具有虛擬存儲管理的操作系統中，進程的邏輯地址空間被劃分為若干頁面，物理內存被劃分為相同大小的頁框。當進程執(zhí)行時，如果所需頁面不在物理內存中，就會產生缺頁中斷。假設一個進程正在執(zhí)行，其頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，分配給該進程的物理內存頁框數量為3。那么，在此過程中發(fā)生的缺頁次數是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次3、在一個具有多個線程的進程中，線程之間共享進程的資源，包括內存、文件描述符等。但每個線程有自己獨立的?？臻g和線程控制塊。假設有線程T1、T2和T3，它們同時訪問一個全局變量X，X的初始值為0。T1執(zhí)行X=X+1，T2執(zhí)行X=X-2，T3執(zhí)行X=X*3，請問最終X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能4、某計算機系統中，有一臺打印機被多個進程競爭使用。為了保證打印結果的正確，系統應采用何種技術？（）A.進程互斥B.進程同步C.進程通信D.死鎖避免5、在操作系統中，死鎖是一種常見的問題。死鎖發(fā)生的必要條件包括互斥條件、請求和保持條件、不可剝奪條件以及循環(huán)等待條件。假設系統中有三個進程P1、P2和P3，它們分別申請了資源R1、R2和R3?，F在P1持有R1并申請R2，P2持有R2并申請R3，P3持有R3并申請R1。此時，系統可能會陷入死鎖狀態(tài)。那么，為了避免死鎖，可以采用的方法不包括（）A.破壞互斥條件B.一次性分配所有資源C.按序分配資源D.剝奪某些進程的資源6、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(qū)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(qū)?，F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(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個7、在一個操作系統中，虛擬內存技術使得進程可以使用比實際物理內存更大的地址空間。假設系統的物理內存為4GB，采用分頁式存儲管理，頁面大小為4KB，進程的虛擬地址空間為8GB?，F在進程需要訪問一個虛擬地址，系統通過頁表進行地址轉換。分析在這種情況下，頁表的結構和大小，以及如何通過頁表項中的標志位（如有效位、修改位等）來管理頁面的狀態(tài)，并討論虛擬內存技術對系統性能和內存使用效率的影響。A.虛擬內存技術提高了性能和效率B.虛擬內存技術降低了性能和效率C.虛擬內存技術在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統的負載和應用程序的特點8、某文件系統采用索引節(jié)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.2^269、在一個實時系統中，有兩個周期性任務T1和T2，T1的周期為20ms，執(zhí)行時間為10ms；T2的周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調度算法，在0時刻兩個任務同時到達，請問哪個任務會先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時執(zhí)行10、在文件系統中，文件的訪問控制是保障數據安全的重要手段。假設一個文件系統對文件設置了不同的訪問權限，如讀、寫、執(zhí)行等。對于一個普通用戶創(chuàng)建的文件，以下關于訪問權限設置和繼承的描述，正確的是：（）A.該用戶對自己創(chuàng)建的文件具有完全的控制權限，包括修改訪問權限B.其他用戶默認沒有對該文件的任何訪問權限，除非文件所有者明確授予C.當該文件被移動到其他目錄時，其訪問權限會自動繼承新目錄的默認權限D.文件的訪問權限只能由系統管理員進行修改，用戶無法自行更改11、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(fā)生時，操作系統會立即暫停當前正在執(zhí)行的進程，轉去處理中斷B.中斷處理程序的執(zhí)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(yōu)先級的進程進行調度執(zhí)行12、文件的存儲結構有順序存儲、鏈式存儲和索引存儲等方式。假設一個文件系統采用索引存儲結構，文件的大小為100KB，每個索引項指向一個4KB的磁盤塊。初始時，文件系統為該文件分配了一個包含10個索引項的索引表。當文件需要擴展時，以下關于文件存儲結構的描述中，正確的是：（）A.如果文件的擴展不超過40KB，系統可以直接在現有的索引表中分配新的磁盤塊B.索引存儲結構在文件的隨機訪問方面性能較差，不如順序存儲結構C.當文件擴展超過10個磁盤塊時，系統需要為文件分配一個新的更大的索引表D.鏈式存儲結構更適合文件的頻繁擴展和刪除操作，因此在這種情況下應該將文件轉換為鏈式存儲13、文件系統是操作系統中用于管理文件的重要組成部分。假設有一個文件系統，采用多級目錄結構，文件的物理存儲采用連續(xù)分配方式。當用戶創(chuàng)建一個新文件時，以下關于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統會在磁盤上找到連續(xù)的空閑空間來存儲新文件的數據B.新文件的目錄項會立即被添加到父目錄中，無論文件數據是否完全存儲C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴展可能會導致大量的數據移動D.文件的刪除會立即釋放其占用的所有磁盤空間，包括可能存在的碎片14、在一個具有多核處理器的操作系統中，線程的調度需要考慮處理器的親和性。假設一個多線程應用程序的線程在不同的核心上頻繁切換，分析這種核心切換對性能的影響，包括緩存命中率的降低、上下文切換開銷等，并討論如何通過設置線程的處理器親和性來提高性能，以及在什么情況下需要動態(tài)調整親和性。A.核心切換總是降低性能，應避免B.核心切換在某些情況下有益，某些情況下有害C.核心切換對性能影響不大，無需關注D.取決于應用程序的特點和系統負載15、在一個多任務操作系統中，多個進程同時競爭CPU資源。假設系統采用時間片輪轉調度算法，每個進程被分配相同長度的時間片。當一個進程在其時間片內未完成任務時，會被掛起并放入就緒隊列等待下一輪調度?，F在有三個進程P1、P2和P3，它們的運行時間分別為20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系統的時間片長度為10毫秒，那么這三個進程的平均周轉時間（從進程開始到完成的時間）大約是多少？需要考慮進程的切換時間和等待時間，并分析這種調度算法在不同場景下的優(yōu)缺點。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒16、設備管理是操作系統的重要任務之一。以下關于設備管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備管理負責管理計算機中的各種外部設備，如硬盤、打印機、鍵盤等B.設備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅動I/O和DMA方式等C.設備管理可以通過設備驅動程序來實現對設備的控制和操作D.設備管理可以將所有設備都看作是文件，通過文件系統來進行管理17、在操作系統的進程通信中，共享內存是一種高效的方式。假設有兩個進程P1和P2通過共享內存進行通信，以下關于共享內存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內存區(qū)域的大小是固定的，不能動態(tài)調整B.進程P1和P2對共享內存的訪問是互斥的，避免了數據沖突C.共享內存通信需要操作系統提供額外的同步機制來保證數據的一致性D.共享內存通信只適用于同一臺計算機上的進程，不能用于不同計算機之間的進程通信18、操作系統的進程通信機制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19、文件系統的文件訪問控制可以限制用戶對文件的訪問權限。以下關于文件訪問控制的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件訪問控制可以通過用戶認證和授權機制來實現B.文件訪問控制可以限制用戶對文件的讀、寫、執(zhí)行等操作C.文件訪問控制可以采用訪問控制列表（ACL）或能力列表等方式實現D.文件訪問控制只對本地文件系統有效，對網絡文件系統沒有作用20、在一個具有快表的分頁系統中，假定頁表存放在內存中，內存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內存訪問需要查找頁表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問時間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns21、在操作系統中，虛擬內存技術被廣泛應用。假設系統的物理內存為4GB，采用分頁存儲管理，頁面大小為4KB。進程的虛擬地址空間為8GB。當進程訪問一個虛擬地址時，操作系統需要進行地址轉換。以下關于虛擬內存和地址轉換的描述中，正確的是：（）A.虛擬內存技術使得進程可以使用比物理內存更大的地址空間，但可能會導致內存碎片的產生B.地址轉換過程中，操作系統通過頁表將虛擬地址直接映射為物理地址，無需其他操作C.虛擬內存技術總是能夠提高系統的內存利用率，無論進程的實際內存需求如何D.當進程訪問的虛擬地址對應的頁面不在物理內存中時，操作系統會立即將整個進程換出到外存22、在操作系統的文件系統中，文件的物理結構有連續(xù)分配、鏈接分配和索引分配等多種方式。連續(xù)分配方式具有較高的順序訪問速度，但存在外部碎片問題；鏈接分配方式解決了外部碎片問題，但隨機訪問速度較慢；索引分配方式則結合了兩者的優(yōu)點。假設一個文件系統采用索引分配方式，每個索引節(jié)點包含13個直接地址項、1個一級間接地址項、1個二級間接地址項和1個三級間接地址項，每個地址項大小為4字節(jié)，盤塊大小為1KB。若要訪問文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤I/O操作（）A.1B.2C.3D.423、在一個文件系統中，文件的存儲方式采用鏈接分配。假設一個文件由5個盤塊組成，盤塊號依次為100、50、120、80、20。如果要刪除這個文件，需要進行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項B.依次釋放5個盤塊C.從后向前依次釋放盤塊，并修改前一個盤塊的指針D.從前向后依次釋放盤塊，并修改后一個盤塊的指針24、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(fā)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25、某磁盤的轉速為7200轉/分鐘，平均尋道時間為8ms，每個磁道包含1000個扇區(qū)，傳輸速率為50MB/s。若要讀取一個50MB的文件，其平均訪問時間約為多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms26、在一個文件系統中，文件控制塊（FCB）包含了文件的各種屬性信息，如文件名、文件大小、文件創(chuàng)建時間等。假設一個文件系統中有1000個文件，每個文件的FCB占用128字節(jié)，磁盤塊大小為1024字節(jié)。那么，存儲這些文件的FCB至少需要多少個磁盤塊？（）A.125B.128C.256D.51227、在一個具有多個進程的系統中，進程之間通過消息傳遞進行通信。假設進程P1向進程P2發(fā)送了一條消息，消息在發(fā)送過程中可能會出現丟失、重復或亂序的情況。為了保證消息傳遞的可靠性，通常需要采取哪些措施？（）A.為消息添加序列號、確認機制和超時重傳B.使用共享內存進行通信C.增加緩沖區(qū)大小D.提高網絡帶寬28、有一個文件系統，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13個地址項，其中0-9個地址項為直接地址，第10個地址項為一次間接地址，第11個地址項為二次間接地址，第12個地址項為三次間接地址。若每個盤塊的大小為512B，每個盤塊號占4B，則該文件系統允許的最大文件長度是多少？（給出詳細的計算步驟）（）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、在操作系統的磁盤調度算法中，先來先服務（FCFS）、最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）和掃描算法（SCAN）是常見的方法。假設磁盤請求隊列中的請求順序為55、58、39、18、90、160、150、38、184，磁頭當前位于100磁道，向磁道號增加的方向移動。以下關于不同磁盤調度算法的描述中，正確的是：（）A.FCFS算法按照請求到達的先后順序進行調度，平均尋道時間較長B.SSTF算法總是選擇距離當前磁頭位置最近的請求進行調度，可能會導致某些請求長時間等待C.SCAN算法在磁頭移動到一端后，會立即反向移動，避免了饑餓現象D.不同的磁盤調度算法在不同的磁盤負載情況下性能表現不同，需要根據實際情況選擇合適的算法30、在一個操作系統中，設備管理是一項重要的功能。假設有一個磁盤設備，其傳輸速率為100MB/s，平均尋道時間為10毫秒，旋轉延遲為5毫秒。現在有一個進程需要連續(xù)讀取100個大小均為4KB的數據塊。分析在不同的磁盤調度算法（如先來先服務、最短尋道時間優(yōu)先、電梯算法等）下，進程完成數據讀取所需的時間，并比較這些算法在磁盤I/O性能方面的優(yōu)劣。A.先來先服務算法最優(yōu)B.最短尋道時間優(yōu)先算法最優(yōu)C.電梯算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況