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(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁長沙醫(yī)學院《操作系統(tǒng)原理》

2021-2022學年第一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、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲技術(shù)可以擴大程序的可用內(nèi)存空間。以下關(guān)于虛擬存儲的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬存儲技術(shù)將硬盤空間作為內(nèi)存的擴展，當內(nèi)存不足時，將部分頁面換出到硬盤上B.虛擬存儲技術(shù)可以提高程序的并發(fā)度，因為多個程序可以共享硬盤空間作為虛擬內(nèi)存C.虛擬存儲技術(shù)需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）D.虛擬存儲技術(shù)可以完全替代物理內(nèi)存，使得程序可以在沒有物理內(nèi)存的情況下運行2、操作系統(tǒng)中的設備驅(qū)動程序是連接硬件設備和操作系統(tǒng)內(nèi)核的橋梁。假設一個新的打印機設備被連接到計算機上，以下關(guān)于設備驅(qū)動程序的作用和工作過程的描述中，正確的是：（）A.設備驅(qū)動程序負責將操作系統(tǒng)的通用命令轉(zhuǎn)換為打印機特定的控制指令B.當用戶打印文件時，操作系統(tǒng)直接控制打印機，設備驅(qū)動程序不參與C.設備驅(qū)動程序一旦安裝就不會更新，除非打印機硬件發(fā)生重大變化D.設備驅(qū)動程序獨立于操作系統(tǒng)內(nèi)核運行，不受內(nèi)核的管理和控制3、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務具有不同的優(yōu)先級。假設系統(tǒng)中有三個實時任務T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當多個任務同時就緒時，以下關(guān)于實時操作系統(tǒng)任務調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.總是調(diào)度優(yōu)先級最高的任務T1執(zhí)行，直到它完成或阻塞B.如果任務T1正在執(zhí)行，而更高優(yōu)先級的任務T2就緒，操作系統(tǒng)會立即搶占T1并調(diào)度T2執(zhí)行C.實時操作系統(tǒng)只考慮任務的優(yōu)先級，不考慮任務的執(zhí)行時間和資源需求D.低優(yōu)先級的任務T3永遠不會得到執(zhí)行機會，除非高優(yōu)先級的任務都處于阻塞狀態(tài)4、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在多個CPU核心上并行執(zhí)行。假設有一個計算密集型的進程，它可以被分解為多個子任務，并且這些子任務之間沒有數(shù)據(jù)依賴關(guān)系?，F(xiàn)在系統(tǒng)中有4個可用的CPU核心，將這個進程分配到這些核心上執(zhí)行。分析在不同的任務分配策略（如平均分配、自適應分配等）下，進程的執(zhí)行時間和系統(tǒng)資源利用率的變化情況，并討論哪種分配策略在不同負載條件下更具優(yōu)勢。A.平均分配策略更優(yōu)B.自適應分配策略更優(yōu)C.兩種策略在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于進程的具體特點5、在操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)被廣泛應用。假設系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁存儲管理，頁面大小為4KB。進程的虛擬地址空間為8GB。當進程訪問一個虛擬地址時，操作系統(tǒng)需要進行地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存和地址轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進程可以使用比物理內(nèi)存更大的地址空間，但可能會導致內(nèi)存碎片的產(chǎn)生B.地址轉(zhuǎn)換過程中，操作系統(tǒng)通過頁表將虛擬地址直接映射為物理地址，無需其他操作C.虛擬內(nèi)存技術(shù)總是能夠提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率，無論進程的實際內(nèi)存需求如何D.當進程訪問的虛擬地址對應的頁面不在物理內(nèi)存中時，操作系統(tǒng)會立即將整個進程換出到外存6、操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理功能對于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。以下關(guān)于內(nèi)存分配方式的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.連續(xù)分配方式將內(nèi)存空間劃分為連續(xù)的區(qū)域，分配給進程B.分頁分配方式將內(nèi)存空間劃分為固定大小的頁，進程的地址空間也被劃分為頁C.分段分配方式將進程的地址空間劃分為不同的段，每個段有不同的用途D.動態(tài)分配方式可以根據(jù)進程的需求動態(tài)地調(diào)整內(nèi)存分配，不會出現(xiàn)內(nèi)存碎片問題7、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結(jié)合了段式和頁式存儲管理的優(yōu)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(guān)于段頁式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換過程的描述，正確的是：（）A.首先進行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進行頁的地址轉(zhuǎn)換B.先進行頁的地址轉(zhuǎn)換，再進行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過程只需要進行一次，無需區(qū)分段和頁8、在一個具有多個線程的進程中，線程之間共享進程的資源，包括內(nèi)存、文件描述符等。但每個線程有自己獨立的?？臻g和線程控制塊。假設有線程T1、T2和T3，它們同時訪問一個全局變量X，X的初始值為0。T1執(zhí)行X=X+1，T2執(zhí)行X=X-2，T3執(zhí)行X=X*3，請問最終X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能9、在操作系統(tǒng)中，進程的調(diào)度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于進程調(diào)度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務調(diào)度算法簡單直觀，但可能導致短作業(yè)等待時間過長B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導致長作業(yè)饑餓C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個進程都有機會執(zhí)行，但可能導致頻繁的上下文切換D.高響應比優(yōu)先調(diào)度算法可以兼顧短作業(yè)和長作業(yè)的需求，但計算響應比的開銷較大，不適合實時系統(tǒng)10、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點。假設一個操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于其特點的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)將大部分系統(tǒng)服務功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更高C.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)服務之間通信效率高，因為它們都在內(nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的可擴展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務11、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號03152731則邏輯地址0x8000對應的物理地址是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.012、某計算機系統(tǒng)采用DMA方式進行數(shù)據(jù)傳輸，DMA控制器每次能夠傳輸一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。若要傳輸1000字節(jié)的數(shù)據(jù)，DMA初始化設置的時間為100μs，DMA傳輸一個字節(jié)的時間為1μs，中斷處理的時間為50μs，請問完成這次數(shù)據(jù)傳輸總共需要多長時間？（）A.1150μsB.1550μsC.2050μsD.2150μs13、在一個采用位示圖進行磁盤空間管理的操作系統(tǒng)中，磁盤共有1000個物理塊，位示圖中每個字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.3314、在操作系統(tǒng)中，文件的共享和保護是非常重要的問題。文件共享可以提高系統(tǒng)資源的利用率，但也可能帶來安全風險。為了實現(xiàn)文件共享，可以采用基于索引節(jié)點的共享方式或者利用符號鏈接實現(xiàn)共享。對于文件保護，常見的方法有訪問控制列表（ACL）、口令保護和加密保護等?，F(xiàn)在有一個文件系統(tǒng)，多個用戶需要同時訪問一個共享文件，為了保證文件的安全性和一致性，采用的合適方法是（）A.為每個用戶設置不同的訪問權(quán)限B.對文件進行加密保護C.要求用戶輸入口令才能訪問文件D.限制同時訪問的用戶數(shù)量15、在虛擬存儲管理中，頁面置換算法的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的性能。除了常見的LRU、FIFO等算法，還有最不經(jīng)常使用（LFU）算法。LFU算法根據(jù)頁面被訪問的頻率來選擇淘汰頁面。假設系統(tǒng)為進程分配了4個物理頁面，頁面訪問序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進行頁面置換。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次16、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，邏輯地址由段號和段內(nèi)偏移量組成。若某進程的段表如下：段號0對應的段長為1000，基址為5000；段號1對應的段長為2000，基址為3000；段號2對應的段長為3000，基址為12000。當進程訪問的邏輯地址為1，1500時，對應的物理地址是多少？（）A.4500B.5500C.6500D.出錯17、在一個具有進程通信機制的操作系統(tǒng)中，有進程P1和P2，它們通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發(fā)送了5條消息，P2從消息隊列中接收消息。假設消息隊列遵循先進先出的原則，且P2接收消息的速度比P1發(fā)送消息的速度慢。當P2開始接收消息時，消息隊列中已有3條消息。那么，P2最多能接收到幾條消息？（）A.3條B.5條C.8條D.不確定，取決于P2接收消息的時間和P1發(fā)送消息的情況18、在一個具有內(nèi)存保護機制的操作系統(tǒng)中，每個進程都被分配了獨立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結(jié)合來防止進程訪問其他進程的內(nèi)存區(qū)域。假設進程P1試圖訪問進程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護機制是如何實現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關(guān)處理邏輯，并討論內(nèi)存保護在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護機制作用有限，意義不大19、進程同步是操作系統(tǒng)中保證進程協(xié)調(diào)運行的重要機制。假設有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)。P1負責向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負責從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，需要使用信號量進行同步。以下關(guān)于信號量操作的描述，正確的是：（）A.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作B.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作C.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行P操作，完成后都執(zhí)行V操作D.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行V操作，完成后都執(zhí)行P操作20、設備管理中的設備獨立性可以提高程序的可移植性和設備的利用率。以下關(guān)于設備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備獨立性可以通過設備驅(qū)動程序和邏輯設備表來實現(xiàn)B.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C.設備獨立性可以提高設備的利用率，因為不同的程序可以共享設備D.設備獨立性只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）進程通信有哪些方式？2、（本題5分）簡述分時操作系統(tǒng)的工作原理。3、（本題5分）什么是消息傳遞系統(tǒng)？有哪些實現(xiàn)方式？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)的內(nèi)存管理策略如何影響程序的執(zhí)行效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、（本題5分）研究進程通信的方式（如共享內(nèi)存、消息傳遞、管道等）及其適用情況。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程遷移對性能的影響。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的slab分配器原理。5、（本題5分）