站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………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(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用連續(xù)分配方式存儲(chǔ)文件。已知文件A從磁盤地址1000開始，占用了5個(gè)連續(xù)的磁盤塊，每個(gè)磁盤塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個(gè)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(gè)重要的研究課題。假設(shè)有三個(gè)進(jìn)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(qǐng)求對(duì)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(huì)導(dǎo)致死鎖，因?yàn)槿齻€(gè)進(jìn)程都無法繼續(xù)執(zhí)行B.死鎖的發(fā)生是因?yàn)橘Y源分配不當(dāng)和進(jìn)程推進(jìn)順序不合理C.只要其中一個(gè)進(jìn)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(gè)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(jī)、鍵盤等。假設(shè)系統(tǒng)采用中斷驅(qū)動(dòng)的I/O控制方式，當(dāng)一個(gè)設(shè)備完成I/O操作時(shí)，會(huì)向CPU發(fā)送中斷信號(hào)?，F(xiàn)在有一個(gè)磁盤正在進(jìn)行讀操作，當(dāng)讀操作完成后，中斷處理程序需要完成哪些工作？（）A.保存當(dāng)前進(jìn)程的現(xiàn)場，切換到中斷服務(wù)進(jìn)程，處理中斷請(qǐng)求，恢復(fù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場B.直接將讀取的數(shù)據(jù)傳遞給請(qǐng)求進(jìn)程，更新設(shè)備狀態(tài)，然后繼續(xù)執(zhí)行被中斷的進(jìn)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(jìn)程D.檢查中斷原因，獲取讀取的數(shù)據(jù)，進(jìn)行錯(cuò)誤處理，將控制權(quán)交回被中斷的進(jìn)程4、某操作系統(tǒng)采用分段存儲(chǔ)管理方式，用戶程序分為三個(gè)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(gè)段表項(xiàng)占用4B。則段表的最大長度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.81925、在一個(gè)具有緩沖池的操作系統(tǒng)中，緩沖池由多個(gè)緩沖區(qū)組成，分為空緩沖區(qū)隊(duì)列、裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列和裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列。當(dāng)進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個(gè)緩沖區(qū)；當(dāng)進(jìn)程需要輸出數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)中。假設(shè)當(dāng)前空緩沖區(qū)隊(duì)列為空，裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中有3個(gè)緩沖區(qū)，裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中有2個(gè)緩沖區(qū)。進(jìn)程P1需要輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)程P2需要輸出數(shù)據(jù)。那么，系統(tǒng)會(huì)如何處理？（）A.進(jìn)程P1等待，進(jìn)程P2將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)B.進(jìn)程P2等待，進(jìn)程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個(gè)緩沖區(qū)C.進(jìn)程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個(gè)緩沖區(qū)，進(jìn)程P2等待D.進(jìn)程P1和P2都等待6、在操作系統(tǒng)的文件保護(hù)機(jī)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(gè)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(hù)機(jī)制的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)一個(gè)用戶試圖訪問該文件時(shí)，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(gè)不屬于文件所有者和所屬組的用戶想要修改該文件，將會(huì)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(gè)用戶單獨(dú)設(shè)置不同的權(quán)限D(zhuǎn).訪問控制列表可以更精細(xì)地控制文件的訪問權(quán)限，但實(shí)現(xiàn)和管理相對(duì)復(fù)雜7、在一個(gè)多線程操作系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)線程。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程P有兩個(gè)線程T1和T2，它們共享進(jìn)程的資源，如內(nèi)存、文件描述符等。現(xiàn)在線程T1正在進(jìn)行一個(gè)耗時(shí)的計(jì)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(jī)制來解決這些問題，以及這些同步機(jī)制對(duì)線程執(zhí)行效率的影響。A.同步機(jī)制總是提高效率B.同步機(jī)制總是降低效率C.同步機(jī)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(gè)采用請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下：段號(hào)0對(duì)應(yīng)的段長為500，段起始地址為1000；段號(hào)1對(duì)應(yīng)的段長為800，段起始地址為2000；段號(hào)2對(duì)應(yīng)的段長為1000，段起始地址為5000。當(dāng)進(jìn)程訪問的邏輯地址為1，600時(shí)，會(huì)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(cuò)誤9、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)是操作系統(tǒng)中用于擴(kuò)展內(nèi)存容量的重要手段。在請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，當(dāng)訪問的頁面不在內(nèi)存時(shí)，會(huì)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(jìn)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(jìn)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(gè)采用分頁存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。某進(jìn)程的頁表如下：頁號(hào)0對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為5，頁號(hào)1對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為8，頁號(hào)2對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為10，頁號(hào)3對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為12。當(dāng)進(jìn)程訪問的邏輯地址為0x8000時(shí)，對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x2800011、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程同步中，信號(hào)量是一種常用的同步工具。信號(hào)量可以分為整型信號(hào)量和記錄型信號(hào)量。整型信號(hào)量存在“忙等”問題，而記錄型信號(hào)量則通過阻塞和喚醒操作避免了這一問題。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)緩沖區(qū)，P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負(fù)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(hào)量進(jìn)行同步。那么，應(yīng)該設(shè)置的信號(hào)量數(shù)量以及初始值分別為（）A.1個(gè)，0B.1個(gè)，1C.2個(gè)，0D.2個(gè)，112、考慮一個(gè)具有多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法的系統(tǒng)，共設(shè)置3個(gè)隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)依次降低。第1隊(duì)列時(shí)間片為2ms，第2隊(duì)列時(shí)間片為4ms，第3隊(duì)列時(shí)間片為8ms。若有進(jìn)程P1到達(dá)時(shí)進(jìn)入第1隊(duì)列，運(yùn)行1ms后未完成，被放入第2隊(duì)列；進(jìn)程P2到達(dá)時(shí)進(jìn)入第2隊(duì)列，運(yùn)行3ms后未完成，被放入第3隊(duì)列。請(qǐng)問當(dāng)P1再次獲得CPU時(shí)，它已經(jīng)等待了多長時(shí)間？（）A.4msB.5msC.6msD.7ms13、以下關(guān)于操作系統(tǒng)中進(jìn)程概念的描述，進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程，它具有動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性等特征。在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通常由程序段、數(shù)據(jù)段和進(jìn)程控制塊（PCB）組成。其中，PCB包含了進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符、狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、程序計(jì)數(shù)器等重要信息。那么，進(jìn)程與程序的本質(zhì)區(qū)別在于（）A.進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進(jìn)程存儲(chǔ)在內(nèi)存，程序存儲(chǔ)在外存C.進(jìn)程能被多個(gè)程序共享，程序不能被多個(gè)進(jìn)程共享D.進(jìn)程有多個(gè)執(zhí)行狀態(tài)，程序只有一個(gè)執(zhí)行狀態(tài)14、操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)于進(jìn)程通信的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.進(jìn)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(jìn)程之間的通信15、在一個(gè)采用死鎖檢測(cè)算法的系統(tǒng)中，資源分配圖中包含了四個(gè)進(jìn)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(jìn)程已分配資源尚需資源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211請(qǐng)問該系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？如果是，哪些進(jìn)程處于死鎖中？（請(qǐng)給出詳細(xì)的分析過程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P416、在一個(gè)請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，開始時(shí)進(jìn)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(dāng)進(jìn)程訪問頁面4時(shí)產(chǎn)生缺頁中斷，此時(shí)應(yīng)淘汰的頁面是哪個(gè)？（）A.7B.0C.1D.217、在一個(gè)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(dāng)進(jìn)行文件寫入操作時(shí)，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實(shí)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(duì)系統(tǒng)崩潰或電源故障時(shí)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(chǔ)空間使用方面的特點(diǎn)。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(dāng)D.取決于具體的應(yīng)用和系統(tǒng)配置18、在一個(gè)多道批處理系統(tǒng)中，有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間如下表所示：作業(yè)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)）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(jì)算三個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。（給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.4小時(shí)B.4.33小時(shí)C.4.67小時(shí)D.5小時(shí)19、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，分頁存儲(chǔ)管理是一種常見的內(nèi)存管理方式。在分頁存儲(chǔ)管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個(gè)固定大小的頁面，同時(shí)將內(nèi)存空間也分為相同大小的頁框。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，通過頁表將頁面映射到頁框?，F(xiàn)在考慮一個(gè)具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁面大小為4KB，那么頁表項(xiàng)的長度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位20、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個(gè)大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點(diǎn)A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)?，F(xiàn)在節(jié)點(diǎn)A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進(jìn)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(xiàng)是正確的？（）A.系統(tǒng)會(huì)立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點(diǎn)A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運(yùn)行B.其他節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)接管節(jié)點(diǎn)A的任務(wù)，并重新分配計(jì)算和存儲(chǔ)資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)任務(wù)回滾到之前的一個(gè)檢查點(diǎn)，然后從該點(diǎn)重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點(diǎn)A的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)二、簡答題（本大題共5個(gè)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(jìn)程終止的條件和處理過程？3、（本題5分）解釋死鎖檢測(cè)算法的原理和實(shí)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(chǔ)空間？三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進(jìn)程間通信中的消息傳遞的消息隊(duì)列的高可用性實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進(jìn)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的任務(wù)優(yōu)先級(jí)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(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在移動(dòng)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(dòng)操作系統(tǒng)中的應(yīng)用權(quán)限模