晋中职业技术学院《操作系统》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《操作系统》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30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2、在一个操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统内核之间的接口。假设用户程序需要读取一个文件的内容，通过系统调用实现这个功能。以下关于系统调用的执行过程的描述，哪一项是正确的？（）A.用户程序通过陷入指令（trap）进入内核态，内核执行相应的系统调用服务例程，完成文件读取操作后返回用户态B.用户程序直接在用户态执行系统调用，操作系统内核监测到后进行相应的处理C.用户程序将系统调用请求发送到消息队列，内核从队列中获取请求并执行D.用户程序通过中断信号通知内核执行系统调用，内核暂停当前任务进行处理3、在一个文件系统中，文件的物理结构采用连续分配方式。已知一个文件的起始物理块号为100，文件长度为50个物理块。如果要在文件中间插入10个物理块的内容，需要进行怎样的操作？（）A.直接在文件中间插入新的物理块，修改文件长度B.将文件后半部分内容向后移动10个物理块的位置，然后插入新内容C.重新为文件分配连续的物理空间，将原内容和新内容一起写入D.无法在连续分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式4、在操作系统的进程同步中，信号量是一种常用的同步工具。信号量可以分为整型信号量和记录型信号量。整型信号量存在“忙等”问题，而记录型信号量则通过阻塞和唤醒操作避免了这一问题。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。为了保证缓冲区的正确使用，需要使用信号量进行同步。那么，应该设置的信号量数量以及初始值分别为（）A.1个，0B.1个，1C.2个，0D.2个，15、在一个采用多级反馈队列调度算法的操作系统中，设置了三个就绪队列，优先级从高到低依次为Q1、Q2、Q3，时间片大小分别为2ms、4ms、8ms。进程P首先进入Q1队列，在Q1中运行1ms后未完成，被放入Q2队列；在Q2中运行3ms后未完成，被放入Q3队列。那么，进程P在Q3队列中的时间片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不确定，取决于系统设置6、在一个多任务操作系统中，多个进程同时竞争CPU资源。假设系统采用时间片轮转调度算法，每个进程被分配相同长度的时间片。当一个进程在其时间片内未完成任务时，会被挂起并放入就绪队列等待下一轮调度。现在有三个进程P1、P2和P3，它们的运行时间分别为20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系统的时间片长度为10毫秒，那么这三个进程的平均周转时间（从进程开始到完成的时间）大约是多少？需要考虑进程的切换时间和等待时间，并分析这种调度算法在不同场景下的优缺点。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒7、虚拟存储技术是操作系统中用于扩展内存容量的重要手段。在请求分页存储管理系统中，当访问的页面不在内存时，会产生缺页中断。假设系统的页面置换算法为最近最久未使用（LRU）算法，某进程的页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系统分配给该进程的物理页面数为3。那么，缺页次数至少为（）A.6次B.7次C.8次D.9次8、在一个操作系统中，有进程P1、P2、P3，它们的资源需求分别为（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系统可用资源为（2，1，1）。采用银行家算法判断系统是否处于安全状态？（）A.安全B.不安全C.无法确定D.以上都不对9、在一个操作系统中，文件的访问控制列表（ACL）可以提供更精细的访问权限控制。假设一个文件有多个用户和组的访问权限设置，分析ACL的工作原理和实现方式，包括权限的定义、继承和冲突解决等，并讨论与传统的用户/组权限模式相比，ACL在灵活性和管理复杂性方面的特点。A.ACL更灵活但更复杂B.ACL不如传统模式灵活但更简单C.ACL和传统模式在灵活性和复杂性上相当D.取决于文件系统的类型和应用需求10、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11、在操作系统的存储管理中，段式存储管理将用户程序按照逻辑分段，每个段具有不同的名字和长度。与分页存储管理相比，段式存储管理更便于实现程序的模块化和动态链接。假设一个段式存储系统，地址空间为32位，其中段号占8位，段内偏移量占24位，每个段最大长度为2^24字节。那么，该系统最多可以有多少个段（）A.2^8个B.2^16个C.2^24个D.2^32个12、操作系统的虚拟内存管理可以提高系统的内存利用率和程序的并发度。以下关于虚拟内存管理的描述中，哪个选项是错误的？（）A.虚拟内存管理可以将程序的一部分页面换出到硬盘上，当需要时再换入内存B.虚拟内存管理可以采用分页式、分段式或段页式等存储管理方式C.虚拟内存管理需要硬件支持，如MMU（内存管理单元）和TLB（转换后备缓冲器）D.虚拟内存管理可以完全替代物理内存，使得程序可以在没有物理内存的情况下运行13、操作系统中的设备驱动程序是连接硬件设备和操作系统内核的桥梁。假设一个新的打印机设备被连接到计算机上，以下关于设备驱动程序的作用和工作过程的描述中，正确的是：（）A.设备驱动程序负责将操作系统的通用命令转换为打印机特定的控制指令B.当用户打印文件时，操作系统直接控制打印机，设备驱动程序不参与C.设备驱动程序一旦安装就不会更新，除非打印机硬件发生重大变化D.设备驱动程序独立于操作系统内核运行，不受内核的管理和控制14、在一个多处理器操作系统中，进程可以在多个CPU核心上并行执行。假设有一个计算密集型的进程，它可以被分解为多个子任务，并且这些子任务之间没有数据依赖关系。现在系统中有4个可用的CPU核心，将这个进程分配到这些核心上执行。分析在不同的任务分配策略（如平均分配、自适应分配等）下，进程的执行时间和系统资源利用率的变化情况，并讨论哪种分配策略在不同负载条件下更具优势。A.平均分配策略更优B.自适应分配策略更优C.两种策略在不同情况下各有优劣D.取决于进程的具体特点15、在操作系统的文件系统中，文件的物理结构有连续分配、链接分配和索引分配等多种方式。连续分配方式具有较高的顺序访问速度，但存在外部碎片问题；链接分配方式解决了外部碎片问题，但随机访问速度较慢；索引分配方式则结合了两者的优点。假设一个文件系统采用索引分配方式，每个索引节点包含13个直接地址项、1个一级间接地址项、1个二级间接地址项和1个三级间接地址项，每个地址项大小为4字节，盘块大小为1KB。若要访问文件的第10000块，至少需要几次磁盘I/O操作（）A.1B.2C.3D.4二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）文件系统的备份策略有哪些？2、（本题5分）什么是文件的硬链接和软链接？3、（本题5分）解释页面置换算法的工作原理。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）操作系统中的系统调用是用户程序与操作系统内核交互的接口。论述系统调用的实现机制和作用，分析系统调用的参数传递、返回值处理和错误处理方式，探讨系统调用在应用程序开发和系统功能扩展方面的重要性。2、（本题5分）详细论述操作系统中的文件共享和文件锁机制，分析不同的文件共享方式（如读共享、写共享）的实现原理和应用场景，以及文件锁在并发访问中的作用和使用注意事项。3、（本题5分）详细阐述操作系统中的实时调度算法中的截止时间优先算法和最早截止时间优先算法的原理和实现。分析它们在不同实时任务系统中的性能表现和应用限制。4、（本题5分）论述操作系统中的文件系统的索引节点（inode）管理，研究inode的结构、分配和回收策略。分析inode对文件系统性能和空间利用率的影响。5、（本题5分）在实时操作系统中，时间触发调度与事件触发调度是两种常见的调度方式。详细论述这两种调