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頁煙臺科技學院

《操作系統與分布式計算》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20個小題，每小題2分，共40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、在一個多任務操作系統中，進程的上下文切換是經常發生的。以下關于進程上下文切換的開銷的描述，正確的是：（）A.進程上下文切換的開銷主要包括保存和恢復寄存器的值、更新頁表等B.進程上下文切換的開銷很小，可以忽略不計，不會影響系統性能C.上下文切換的開銷與進程的數量成正比，進程越多，開銷越大D.減少進程的數量可以完全消除上下文切換的開銷2、在一個操作系統中，死鎖是一個需要避免的問題。假設有四個進程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數量分別為5、4、3，每個進程所需的資源數量如下表所示：（）進程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來判斷系統是否處于安全狀態。如果當前系統的資源分配情況如下表所示：進程已分配資源A已分配資源B已分配資源CP1100P2010P3110P4101那么，系統是否處于安全狀態？A.系統處于安全狀態，存在一個安全序列，如B.系統處于安全狀態，存在一個安全序列，如C.系統處于不安全狀態，不存在安全序列D.系統處于安全狀態，存在一個安全序列，如3、在操作系統的存儲管理中，段頁式存儲管理結合了段式和頁式存儲管理的優點。假設一個程序被分為多個段，每個段又被分為多個頁。以下關于段頁式存儲管理的地址轉換過程的描述，正確的是：（）A.首先進行段的地址轉換，然后進行頁的地址轉換B.先進行頁的地址轉換，再進行段的地址轉換C.段和頁的地址轉換同時進行，以提高效率D.地址轉換過程只需要進行一次，無需區分段和頁4、在一個具有進程同步機制的操作系統中，有兩個進程P和Q，它們共享一個緩沖區。P進程負責向緩沖區寫入數據，Q進程負責從緩沖區讀取數據。為了保證數據的正確讀寫，使用了一個信號量S，初始值為1。當P進程準備向緩沖區寫入數據時，執行P(S)操作；寫入完成后，執行V(S)操作。當Q進程準備從緩沖區讀取數據時，執行P(S)操作；讀取完成后，執行V(S)操作。假設當前Q進程正在讀取數據，P進程準備寫入數據。那么，P進程會處于什么狀態？（）A.就緒狀態B.阻塞狀態C.運行狀態D.掛起狀態5、操作系統的進程調度算法對于系統性能有很大影響。以下關于進程調度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務調度算法按照進程到達的先后順序進行調度B.短作業優先調度算法優先調度執行時間短的進程C.時間片輪轉調度算法將CPU時間劃分為固定大小的時間片，每個進程輪流執行一個時間片D.高響應比優先調度算法只考慮進程的等待時間，不考慮執行時間6、某計算機系統中，有一個磁盤，其每個盤面有200個磁道，每個磁道有10個扇區，磁盤轉速為6000轉/分鐘。若要讀取一個位于第50個磁道、第8個扇區的數據，至少需要多少時間？（假設尋道時間為10ms，給出詳細的計算過程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms7、在操作系統的內存分配策略中，首次適應算法、最佳適應算法和最壞適應算法是常見的方法。假設系統中有一系列空閑內存塊，大小分別為100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。當一個進程請求120KB內存時，以下關于不同內存分配算法的描述中，正確的是：（）A.首次適應算法會選擇第一個滿足要求的空閑塊，即100KB的塊，并將其分割B.最佳適應算法會選擇大小最接近請求大小的空閑塊，即150KB的塊，并將其分割C.最壞適應算法會選擇最大的空閑塊，即300KB的塊，并將其分割D.不同的內存分配算法在不同的場景下可能會有不同的性能表現，沒有一種算法總是最優的8、在一個文件系統中，文件的物理結構采用連續分配方式。已知一個文件的起始物理塊號為100，文件長度為50個物理塊。如果要在文件中間插入10個物理塊的內容，需要進行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長度B.將文件后半部分內容向后移動10個物理塊的位置，然后插入新內容C.重新為文件分配連續的物理空間，將原內容和新內容一起寫入D.無法在連續分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式9、文件系統是操作系統提供的重要功能之一。以下關于文件系統的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統負責管理計算機中的文件和目錄，提供文件的存儲、檢索和訪問控制等功能B.常見的文件系統有FAT、NTFS、EXT等C.文件系統可以采用不同的存儲結構，如順序存儲、鏈式存儲和索引存儲等D.文件系統中的文件一旦創建，其大小就不能再改變10、在操作系統的文件系統中，文件的存儲方式會影響文件的讀寫效率和存儲空間的利用。連續分配方式將文件存儲在連續的磁盤塊中，便于順序訪問，但容易產生外部碎片；鏈式分配方式通過指針將文件的磁盤塊鏈接起來，解決了外部碎片問題，但隨機訪問效率較低；索引分配方式則通過索引表來管理文件的磁盤塊。假設一個文件系統采用索引分配方式，索引表項中包含直接地址和間接地址。每個磁盤塊大小為1KB，文件大小為100KB，直接地址項可以指向10個磁盤塊，一個一級間接地址項可以指向256個磁盤塊。那么，至少需要多少個一級間接地址（）項來存儲該文件（）A.0個B.1個C.2個D.3個11、設備管理中的設備分配策略可以影響系統的性能和公平性。以下關于設備分配策略的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備分配可以采用先來先服務、優先級高者優先等策略B.設備分配策略需要考慮設備的特性和進程的需求C.設備分配策略可以采用獨占式分配和共享式分配兩種方式D.設備分配策略只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用12、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分配方式。當用戶創建一個新文件時，以下關于文件系統操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統首先在目錄中為新文件創建一個條目，然后在磁盤上為其分配連續的存儲空間B.由于采用連續分配方式，文件系統需要從頭開始查找足夠的連續空間來存儲新文件C.文件系統會為新文件隨機分配存儲空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續分配方式會導致文件的擴展非常困難，所以文件系統通常會拒絕創建較大的新文件13、進程同步和互斥是操作系統中保證進程正確執行的關鍵機制。假設有兩個進程P1和P2，它們共享一個資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號量機制。初始時，信號量S的值為1。當P1訪問資源R時，執行P(S)操作；當P1訪問結束后，執行V(S)操作。以下關于信號量和進程操作的描述中，正確的是：（）A.當P1執行P(S)操作后，如果S的值變為0，則P1獲得資源R并進入臨界區B.如果P2在P1執行V(S)操作之前執行P(S)操作，P2一定會被阻塞C.信號量S的值永遠不會小于0，因為這意味著出現了錯誤的操作D.當P1執行V(S)操作后，如果有多個進程在等待資源R，操作系統會隨機選擇一個進程進入臨界區14、在一個多道程序設計系統中，有三個作業J1、J2和J3，它們的到達時間、運行時間和優先級如下表所示。假設系統采用優先級調度算法，優先級數值越大優先級越高。作業到達時間運行時間（分鐘）優先級J18:00305J28:10203J38:25154請問，作業的執行順序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J315、在一個具有設備管理功能的操作系統中，設備分配采用靜態分配方式。有三個進程P1、P2、P3，分別需要使用打印機、掃描儀和繪圖儀。系統中有一臺打印機、一臺掃描儀和一臺繪圖儀。當P1申請打印機、P2申請掃描儀、P3申請繪圖儀時，系統能否滿足這些請求？（）A.可以滿足，因為每個進程申請的設備不同B.不能滿足，因為設備分配是靜態的，可能已經被其他進程占用C.可以滿足，但需要等待一段時間，進行設備的分配和初始化D.不確定，取決于設備的當前狀態和系統的配置16、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.140ns17、在計算機操作系統中，進程管理是核心功能之一。以下關于進程狀態的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.就緒狀態表示進程已經準備好執行，但還需要等待CPU分配時間片B.運行狀態表示進程正在CPU上執行C.阻塞狀態表示進程因為等待某個事件而暫停執行D.終止狀態表示進程已經完成執行，但還占用系統資源18、在一個具有多個進程的系統中，進程之間通過共享內存進行通信。假設共享內存區域的大小為10MB，有兩個進程P1和P2同時對該共享內存進行讀寫操作。為了保證數據的一致性和完整性，需要采用何種同步機制？（）A.信號量B.管程C.消息隊列D.條件變量19、設備管理中的設備獨立性是指程序與具體的設備無關。以下關于設備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備獨立性可以提高程序的可移植性和設備的利用率B.設備獨立性可以通過設備驅動程序和邏輯設備表來實現C.設備獨立性意味著程序可以不考慮設備的具體類型和特性，直接使用設備D.設備獨立性只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用20、文件系統的可靠性是保證數據安全的重要因素。以下關于文件系統可靠性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統可以采用備份和恢復技術來保證數據的可靠性B.文件系統可以采用日志記錄技術來記錄文件的操作，以便在系統崩潰時進行恢復C.文件系統可以采用RAID（磁盤陣列）技術來提高數據的可靠性和可用性D.文件系統的可靠性只取決于硬件設備的質量，與軟件設計無關二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是文件的順序訪問和隨機訪問？2、（本題5分）文件系統的訪問控制列表有什么作用？3、（本題5分）解釋操作系統的文檔編寫和維護。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統中的設備驅動程序架構和工作原理。2、（本題5分）分析操作系統如何處理文件系統的目錄緩存和預取策略。3、（本題5分）分析進程和線程的區別與聯系，并舉例說明它們在實際