長春工業(yè)大學(xué)《操作系統(tǒng)原理理論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁長春工業(yè)大學(xué)《操作系統(tǒng)原理理論》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)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、有一個文件系統(tǒng)，采用連續(xù)分配方式存儲文件。已知文件A從磁盤地址1000開始，占用了5個連續(xù)的磁盤塊，每個磁盤塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個磁盤塊的內(nèi)容，需要訪問磁盤的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.35842、操作系統(tǒng)中的死鎖問題是一個重要的研究課題。假設(shè)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(guān)于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會導(dǎo)致死鎖，因為三個進程都無法繼續(xù)執(zhí)行B.死鎖的發(fā)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(fā)生D.操作系統(tǒng)可以通過預(yù)先分配所有資源的方式來完全避免死鎖的出現(xiàn)3、在一個具有設(shè)備管理功能的操作系統(tǒng)中，有多種設(shè)備類型，如磁盤、打印機、鍵盤等。假設(shè)系統(tǒng)采用中斷驅(qū)動的I/O控制方式，當一個設(shè)備完成I/O操作時，會向CPU發(fā)送中斷信號。現(xiàn)在有一個磁盤正在進行讀操作，當讀操作完成后，中斷處理程序需要完成哪些工作？（）A.保存當前進程的現(xiàn)場，切換到中斷服務(wù)進程，處理中斷請求，恢復(fù)被中斷進程的現(xiàn)場B.直接將讀取的數(shù)據(jù)傳遞給請求進程，更新設(shè)備狀態(tài)，然后繼續(xù)執(zhí)行被中斷的進程C.通知磁盤控制器停止操作，釋放相關(guān)資源，喚醒等待該I/O操作完成的進程D.檢查中斷原因，獲取讀取的數(shù)據(jù)，進行錯誤處理，將控制權(quán)交回被中斷的進程4、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，用戶程序分為三個段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。其中代碼段的段地址為0x1000，段長2KB；數(shù)據(jù)段的段地址為0x2000，段長1KB；堆棧段的段地址為0x3000，段長0.5KB。若系統(tǒng)地址空間為4GB，且段表存放在內(nèi)存中，每個段表項占用4B。則段表的最大長度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.81925、在一個具有緩沖池的操作系統(tǒng)中，緩沖池由多個緩沖區(qū)組成，分為空緩沖區(qū)隊列、裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列和裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列。當進程需要輸入數(shù)據(jù)時，從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)；當進程需要輸出數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)中。假設(shè)當前空緩沖區(qū)隊列為空，裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中有3個緩沖區(qū)，裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中有2個緩沖區(qū)。進程P1需要輸入數(shù)據(jù)，進程P2需要輸出數(shù)據(jù)。那么，系統(tǒng)會如何處理？（）A.進程P1等待，進程P2將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)B.進程P2等待，進程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)C.進程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)，進程P2等待D.進程P1和P2都等待6、在操作系統(tǒng)的文件保護機制中，訪問控制列表（ACL）和權(quán)限位是兩種常見的方法。假設(shè)一個文件的所有者具有讀、寫和執(zhí)行權(quán)限，所屬組具有讀和執(zhí)行權(quán)限，其他用戶只有讀權(quán)限。以下關(guān)于文件保護機制的描述中，正確的是：（）A.當一個用戶試圖訪問該文件時，操作系統(tǒng)只根據(jù)用戶所屬的組來確定其權(quán)限B.如果一個不屬于文件所有者和所屬組的用戶想要修改該文件，將會被拒絕C.權(quán)限位的設(shè)置比訪問控制列表更靈活，可以為每個用戶單獨設(shè)置不同的權(quán)限D(zhuǎn).訪問控制列表可以更精細地控制文件的訪問權(quán)限，但實現(xiàn)和管理相對復(fù)雜7、在一個多線程操作系統(tǒng)中，一個進程可以包含多個線程。假設(shè)一個進程P有兩個線程T1和T2，它們共享進程的資源，如內(nèi)存、文件描述符等?，F(xiàn)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(xiàn)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(zhí)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8、在一個采用請求分段存儲管理的系統(tǒng)中，某進程的段表如下：段號0對應(yīng)的段長為500，段起始地址為1000；段號1對應(yīng)的段長為800，段起始地址為2000；段號2對應(yīng)的段長為1000，段起始地址為5000。當進程訪問的邏輯地址為1，600時，會發(fā)生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪問C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯誤9、虛擬存儲技術(shù)是操作系統(tǒng)中用于擴展內(nèi)存容量的重要手段。在請求分頁存儲管理系統(tǒng)中，當訪問的頁面不在內(nèi)存時，會產(chǎn)生缺頁中斷。假設(shè)系統(tǒng)的頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，某進程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統(tǒng)分配給該進程的物理頁面數(shù)為3。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.6次B.7次C.8次D.9次10、在一個采用分頁存儲管理的系統(tǒng)中，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。某進程的頁表如下：頁號0對應(yīng)的物理塊號為5，頁號1對應(yīng)的物理塊號為8，頁號2對應(yīng)的物理塊號為10，頁號3對應(yīng)的物理塊號為12。當進程訪問的邏輯地址為0x8000時，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x2800011、在操作系統(tǒng)的進程同步中，信號量是一種常用的同步工具。信號量可以分為整型信號量和記錄型信號量。整型信號量存在“忙等”問題，而記錄型信號量則通過阻塞和喚醒操作避免了這一問題。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)，P1負責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證緩沖區(qū)的正確使用，需要使用信號量進行同步。那么，應(yīng)該設(shè)置的信號量數(shù)量以及初始值分別為（）A.1個，0B.1個，1C.2個，0D.2個，112、考慮一個具有多級反饋隊列調(diào)度算法的系統(tǒng)，共設(shè)置3個隊列，優(yōu)先級依次降低。第1隊列時間片為2ms，第2隊列時間片為4ms，第3隊列時間片為8ms。若有進程P1到達時進入第1隊列，運行1ms后未完成，被放入第2隊列；進程P2到達時進入第2隊列，運行3ms后未完成，被放入第3隊列。請問當P1再次獲得CPU時，它已經(jīng)等待了多長時間？（）A.4msB.5msC.6msD.7ms13、以下關(guān)于操作系統(tǒng)中進程概念的描述，進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，它具有動態(tài)性、并發(fā)性等特征。在操作系統(tǒng)中，進程通常由程序段、數(shù)據(jù)段和進程控制塊（PCB）組成。其中，PCB包含了進程的標識符、狀態(tài)、優(yōu)先級、程序計數(shù)器等重要信息。那么，進程與程序的本質(zhì)區(qū)別在于（）A.進程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進程存儲在內(nèi)存，程序存儲在外存C.進程能被多個程序共享，程序不能被多個進程共享D.進程有多個執(zhí)行狀態(tài)，程序只有一個執(zhí)行狀態(tài)14、操作系統(tǒng)的進程通信機制可以實現(xiàn)不同進程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)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(nèi)存、消息傳遞和管道等方式B.共享內(nèi)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15、在一個采用死鎖檢測算法的系統(tǒng)中，資源分配圖中包含了四個進程P1、P2、P3和P4，以及三類資源R1、R2和R3。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源尚需資源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211請問該系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？如果是，哪些進程處于死鎖中？（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P416、在一個請求分頁存儲管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進程的物理塊數(shù)為3，開始時進程的頁面訪問序列為7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。采用最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，當進程訪問頁面4時產(chǎn)生缺頁中斷，此時應(yīng)淘汰的頁面是哪個？（）A.7B.0C.1D.217、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結(jié)構(gòu)（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當進行文件寫入操作時，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)在面對系統(tǒng)崩潰或電源故障時如何保證文件系統(tǒng)的一致性，以及與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相比在性能和存儲空間使用方面的特點。A.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當D.取決于具體的應(yīng)用和系統(tǒng)配置18、在一個多道批處理系統(tǒng)中，有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時間、運行時間如下表所示：作業(yè)提交時間運行時間（小時）J18:003J29:002J310:001假設(shè)系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計算三個作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)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19、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項關(guān)鍵任務(wù)，分頁存儲管理是一種常見的內(nèi)存管理方式。在分頁存儲管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個固定大小的頁面，同時將內(nèi)存空間也分為相同大小的頁框。當程序運行時，通過頁表將頁面映射到頁框?，F(xiàn)在考慮一個具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁面大小為4KB，那么頁表項的長度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位20、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲任務(wù)?，F(xiàn)在節(jié)點A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進行故障恢復(fù)和任務(wù)重新分配。在這種情況下，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)的處理方式的描述，哪一項是正確的？（）A.系統(tǒng)會立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運行B.其他節(jié)點會自動接管節(jié)點A的任務(wù)，并重新分配計算和存儲資源，保證任務(wù)繼續(xù)進行C.系統(tǒng)會將整個任務(wù)回滾到之前的一個檢查點，然后從該點重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點A的故障會導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述目錄的作用和結(jié)構(gòu)。2、（本題5分）什么是進程終止的條件和處理過程？3、（本題5分）解釋死鎖檢測算法的原理和實現(xiàn)。4、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的教育和培訓(xùn)需求。5、（本題5分）操作系統(tǒng)如何管理文件的存儲空間？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進程間通信中的消息傳遞的消息隊列的高可用性實現(xiàn)。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程間通信的共享內(nèi)存的同步問題。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的內(nèi)存映射文件的內(nèi)存釋放策略。4、（本題5分）研究實時操作系統(tǒng)中的任務(wù)優(yōu)先級分配策略。5、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持異構(gòu)硬件環(huán)境下的統(tǒng)一資源管理。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在移動操作系統(tǒng)中，應(yīng)用程序的權(quán)限管理是保障用戶隱私和系統(tǒng)安全的重要措施。深入探討移動操作系統(tǒng)中的應(yīng)用權(quán)限模