上海师范大学《计算机操作系统》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在操作系统的虚拟内存管理中，页面置换算法的选择会影响系统的性能。假设系统采用最近最少使用（LRU）页面置换算法。当内存已满且需要置换页面时，以下关于页面选择的描述，正确的是：（）A.会选择最长时间未被访问的页面进行置换B.随机选择一个页面进行置换C.选择刚刚被访问过的页面进行置换D.选择最先进入内存的页面进行置换2、某计算机系统中，有一台打印机被多个进程竞争使用。为了保证打印结果的正确，系统应采用何种技术？（）A.进程互斥B.进程同步C.进程通信D.死锁避免3、设备管理中的缓冲技术可以提高设备的I/O性能。以下关于缓冲技术的描述中，哪个选项是错误的？（）A.缓冲技术可以减少设备和CPU之间的数据传输次数，提高系统的吞吐量B.缓冲技术可以分为单缓冲、双缓冲和循环缓冲等不同类型C.缓冲技术可以通过硬件实现，也可以通过软件实现D.缓冲技术只对输入设备有效，对输出设备没有作用4、在一个多处理器操作系统中，进程可以在多个处理器上并行执行。假设系统中有四个处理器P1、P2、P3和P4，一个进程被分解为多个线程。以下关于线程分配和执行的描述，正确的是：（）A.操作系统会将线程平均分配到四个处理器上执行，以充分利用资源B.线程可以根据其优先级和处理器的负载情况动态分配到不同的处理器上C.同一个进程的线程一定会在同一个处理器上执行，以减少通信开销D.处理器之间无法共享线程的上下文信息，每个处理器独立执行线程5、进程同步是操作系统中保证进程协调运行的重要机制。假设有两个进程P1和P2，它们共享一个缓冲区。P1负责向缓冲区写入数据，P2负责从缓冲区读取数据。为了保证数据的正确读写，需要使用信号量进行同步。以下关于信号量操作的描述，正确的是：（）A.P1在写入数据前先执行V操作，P2在读取数据前先执行P操作B.P1在写入数据前先执行P操作，P2在读取数据前先执行V操作C.P1和P2在读写数据前都先执行P操作，完成后都执行V操作D.P1和P2在读写数据前都先执行V操作，完成后都执行P操作6、在操作系统中，虚拟内存技术被广泛应用。假设系统的物理内存为4GB，采用分页存储管理，页面大小为4KB。进程的虚拟地址空间为8GB。当进程访问一个虚拟地址时，操作系统需要进行地址转换。以下关于虚拟内存和地址转换的描述中，正确的是：（）A.虚拟内存技术使得进程可以使用比物理内存更大的地址空间，但可能会导致内存碎片的产生B.地址转换过程中，操作系统通过页表将虚拟地址直接映射为物理地址，无需其他操作C.虚拟内存技术总是能够提高系统的内存利用率，无论进程的实际内存需求如何D.当进程访问的虚拟地址对应的页面不在物理内存中时，操作系统会立即将整个进程换出到外存7、在一个多道程序设计的操作系统中，多个进程并发执行。假设进程A正在执行计算任务，进程B正在进行I/O操作，进程C处于就绪状态。此时，操作系统进行进程调度。以下关于进程调度的说法中，正确的是：（）A.一定会将进程C调度执行，因为它处于就绪状态B.可能会继续让进程A执行，因为它正在进行计算且未完成C.一定会优先调度进程B，因为I/O操作通常具有较高的优先级D.可能会选择一个新的进程进入执行，而不是在这三个进程中进行调度8、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以有效地提高I/O操作的效率。缓冲池是一种常见的缓冲技术，它由多个缓冲区组成，可以用于输入、输出和中间转换。假设一个系统中有三个缓冲池，分别用于输入、输出和中间转换，每个缓冲池包含10个缓冲区。现在有一个进程进行数据输入和输出操作，输入数据量为50KB，输出数据量为30KB，每个缓冲区大小为1KB。那么，至少需要多少个缓冲区才能满足操作需求（）A.80个B.70个C.60个D.50个9、操作系统的进程通信可以实现不同进程之间的数据交换和同步。以下关于进程通信的描述中，哪个选项是错误的？（）A.进程通信可以分为共享内存、消息传递和管道等方式B.共享内存方式速度快，但需要解决同步和互斥问题C.消息传递方式比较灵活，但开销较大D.管道是一种单向通信方式，只能用于父子进程之间的通信10、某文件系统采用FAT（文件分配表）管理磁盘空间，磁盘块大小为512B，FAT表每个表项占12位。若磁盘容量为10GB，则FAT表的大小是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB11、在一个具有多个缓冲区的I/O系统中，从用户进程向缓冲区写入数据和从缓冲区向设备输出数据可以并行操作。假设从用户进程向缓冲区写入一个数据的平均时间为T1，从缓冲区向设备输出一个数据的平均时间为T2，缓冲区的数量为N。若要使系统的并行度最高，T1和T2应满足什么关系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不对12、在操作系统的存储管理中，段式存储管理和页式存储管理都有各自的特点。假设一个程序被分为多个段，每个段的长度不同。以下关于段式存储管理的优点的描述，正确的是：（）A.段的长度可以根据程序的逻辑需要动态改变，更便于程序的扩展和修改B.由于段的长度固定，内存分配和管理更加简单高效C.段式存储管理不会产生内存碎片，提高了内存利用率D.段式存储管理的地址转换速度比页式存储管理更快13、在一个采用索引分配方式的文件系统中，文件的索引表存放在磁盘上。假设一个文件有100个磁盘块，每个磁盘块大小为4KB，索引表项占用4个字节。如果采用一级索引，那么索引表最多可以表示多大的文件？如果采用二级索引，又能表示多大的文件？（）A.一级索引最多表示16MB的文件，二级索引最多表示256MB的文件B.一级索引最多表示4MB的文件，二级索引最多表示16GB的文件C.一级索引最多表示64KB的文件，二级索引最多表示256KB的文件D.一级索引最多表示1MB的文件，二级索引最多表示4GB的文件14、在操作系统的进程通信中，消息传递是一种常见的方式。假设有两个进程P1和P2通过消息队列进行通信。P1向消息队列发送了一条消息，P2从消息队列接收消息。以下关于消息传递通信的描述中，正确的是：（）A.消息队列是一种先进先出的结构，P2接收消息的顺序一定与P1发送消息的顺序相同B.当消息队列已满时，P1发送消息会被阻塞，直到队列中有空间可用C.P2从消息队列接收消息时，如果队列为空，P2会一直等待，直到有消息到来D.消息传递通信只能在同一台计算机上的进程之间使用，不能用于网络环境中的进程通信15、在一个具有文件共享功能的操作系统中，多个进程可以同时访问同一个文件。为了保证文件数据的一致性，系统采用了文件锁机制。有进程P1正在对文件进行读操作，并获取了共享读锁，此时进程P2想要对文件进行写操作。那么，进程P2会处于什么状态？（）A.就绪状态，等待获取写锁B.阻塞状态，直到P1释放读锁C.运行状态，可以直接进行写操作D.错误状态，不允许同时进行读写操作16、在一个实时操作系统中，任务具有不同的优先级。假设系统中有三个实时任务T1、T2和T3，优先级依次降低。当多个任务同时就绪时，以下关于实时操作系统任务调度的描述中，正确的是：（）A.总是调度优先级最高的任务T1执行，直到它完成或阻塞B.如果任务T1正在执行，而更高优先级的任务T2就绪，操作系统会立即抢占T1并调度T2执行C.实时操作系统只考虑任务的优先级，不考虑任务的执行时间和资源需求D.低优先级的任务T3永远不会得到执行机会，除非高优先级的任务都处于阻塞状态17、某操作系统采用分段存储管理方式，用户程序分为三个段：代码段、数据段和堆栈段。其中代码段的段地址为0x1000，段长2KB；数据段的段地址为0x2000，段长1KB；堆栈段的段地址为0x3000，段长0.5KB。若系统地址空间为4GB，且段表存放在内存中，每个段表项占用4B。则段表的最大长度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.819218、在一个操作系统中，文件系统采用了日志结构（Journaling）来提高文件操作的可靠性。当进行文件写入操作时，系统首先将操作记录在日志中，然后再实际更新文件数据和元数据。分析这种日志结构文件系统在面对系统崩溃或电源故障时如何保证文件系统的一致性，以及与传统文件系统相比在性能和存储空间使用方面的特点。A.日志结构文件系统性能更好，空间使用更优B.日志结构文件系统性能较差，空间使用较多C.日志结构文件系统性能和空间使用与传统文件系统相当D.取决于具体的应用和系统配置19、在一个采用树形目录结构的文件系统中，有一个根目录/，其下有子目录A和B，A目录下有文件file1和子目录C，B目录下有文件file2。现在要从根目录开始查找文件file1，以下哪种查找方式效率最高？（）A.顺序查找B.二分查找C.哈希查找D.基于索引的查找20、在一个分时操作系统中，多个用户通过终端同时与系统交互。假设系统的时间片大小为20毫秒，用户进程A在一个时间片内完成了一部分计算任务，还需要继续执行。以下关于分时操作系统和进程调度的描述中，正确的是：（）A.在下一个时间片，操作系统一定会调度进程A继续执行B.由于时间片较短，用户会感觉到系统的响应非常迅速，好像每个用户都在独占系统C.如果在进程A等待调度的过程中有更高优先级的进程进入就绪状态，进程A可能会被延迟调度D.时间片的大小对系统的吞吐量没有影响，只影响用户的响应时间二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释操作系统中的进程互斥的软件实现方法。2、（本题5分）什么是先来先服务调度算法？其优缺点是什么？3、（本题5分）文件系统的可靠性是如何保证的？4、（本题5分）简述操作系统的故障预测和预防技术。5、（本题5分）简述操作系统的国际化和本地化支持。三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）探讨操作系统中的网络文件系统（NFS）的工作原理和性能优化。2、（本题5分）探讨操作系统如何处理进程间通信中的消息传递的消息队列的分布式实现。3、（本题5分）研究操作系统中的内存管理的大页支持和应用。4、（本题5分）研究操作系统如何支持不同类型的文件系统加密的硬件加速。5、（本题5分）分析操作系统中的文件系统的文件压缩的实时压缩算法。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）随着人工智能技术的发展，如何将其应用于操作系统的优化和管理成为研究热点。论述人工智能在操作系统中的潜在应