【操作系统不挂科】操作系统期末考试卷＜3＞（单选题＆简答题＆计算与分析题＆应用题）

不爱学习的YY酱2025-01-07 10:46

前言

大家好吖，欢迎来到 YY 滴 操作系统不挂科 系列 ，热烈欢迎！ 本章主要内容面向接触过C++的老铁

目录

  • 一、单项选择题（每空2分，共40分）
    • [1．操作系统是提供了处理机管理、内存管理、（ ）管理和设备管理的软件。](#1．操作系统是提供了处理机管理、内存管理、（ ）管理和设备管理的软件。)
    • [2．多道程序设计技术是指（ ）。](#2．多道程序设计技术是指（ ）。)
    • [3．（ ）不是设计实时操作系统主要追求的目标。](#3．（ ）不是设计实时操作系统主要追求的目标。)
    • [4．操作系统的不确定性是指（ ）。](#4．操作系统的不确定性是指（ ）。)
    • [5. 下列选项中，在用户态执行的是（ ）](#5. 下列选项中，在用户态执行的是（ ）)
    • [6. 以下不属于衡量操作系统性能指标的是（ ）。](#6. 以下不属于衡量操作系统性能指标的是（ ）。)
    • [7. 以下关于父进程和子进程的叙述中，正确的是（ ）。](#7. 以下关于父进程和子进程的叙述中，正确的是（ ）。)
    • [8. 若信号量 S 的初值为 3，当前值为-1，则表示有（ ）等待进程。](#8. 若信号量 S 的初值为 3，当前值为-1，则表示有（ ）等待进程。)
    • [9. 在 Linux 系统中，若新建文件 A，随后文件 B 和 C 分别硬链和软链接到 A，A 文件的在 inode 节点中的计数是（ ）。](#9. 在 Linux 系统中，若新建文件 A，随后文件 B 和 C 分别硬链和软链接到 A，A 文件的在 inode 节点中的计数是（ ）。)
    • [10. 为了保证一个程序在主存中改变了存放位置之后仍能正确执行，则对主存空间应采用（ ）技术。](#10. 为了保证一个程序在主存中改变了存放位置之后仍能正确执行，则对主存空间应采用（ ）技术。)
    • [11. 把一个分区的存储管理技术用于系统时，可采用（ ）让多用户进程轮流进入主存储器执行。](#11. 把一个分区的存储管理技术用于系统时，可采用（ ）让多用户进程轮流进入主存储器执行。)
    • [12. 采用分段存储管理的系统中，若地址用 24 位表示，其中 8 位表示段号，则允许每段的最大长度是（ ）。](#12. 采用分段存储管理的系统中，若地址用 24 位表示，其中 8 位表示段号，则允许每段的最大长度是（ ）。)
    • [13. 在请求页式存储管理中，页表项中使用修改位的目的是（ ）。](#13. 在请求页式存储管理中，页表项中使用修改位的目的是（ ）。)
    • [14. 某计算机主存地址空间大小为 256MB，按字节编址。虚拟地址空间大小为 4GB，采用页式存储管理，页面大小为 4KB，TLB（快表）有 4 个页表项，内容如下表示。则对虚拟地址 03FF F180H 进行虚实地址变换的结果是（ ）。](#14. 某计算机主存地址空间大小为 256MB，按字节编址。虚拟地址空间大小为 4GB，采用页式存储管理，页面大小为 4KB，TLB（快表）有 4 个页表项，内容如下表示。则对虚拟地址 03FF F180H 进行虚实地址变换的结果是（ ）。)
    • [15. 用户程序发出磁盘 I/O 请求后，系统的正确处理流程是（ ）。](#15. 用户程序发出磁盘 I/O 请求后，系统的正确处理流程是（ ）。)
    • [16. 操作系统中的 SPOOLing 技术，实质是将（ ）转化为共享设备的技术。](#16. 操作系统中的 SPOOLing 技术，实质是将（ ）转化为共享设备的技术。)
    • [17. 在同一个进程的多个线程之间，下例哪项是不会被共享的？（ ）](#17. 在同一个进程的多个线程之间，下例哪项是不会被共享的？（ ）)
    • [18. 一组合作进程，执行顺序如图所示。若用信号量上的P、V操作算法实现进程间的同步操作，则最少需要（ ）信号量。](#18. 一组合作进程，执行顺序如图所示。若用信号量上的P、V操作算法实现进程间的同步操作，则最少需要（ ）信号量。)
    • [19. 某计算机系统中有10台打印机，由K个进程竞争使用，每个进程最多需要3台打印机，该系统不可能会发生死锁的K的最大值是（ ）。](#19. 某计算机系统中有10台打印机，由K个进程竞争使用，每个进程最多需要3台打印机，该系统不可能会发生死锁的K的最大值是（ ）。)
    • [20. 假设一个Linux系统已经在/path路径下挂载了一个文件系统。那么一个应用程序为了读取/path/to/file的第一个字节，必须额外访问（ ）个磁盘块。](#20. 假设一个Linux系统已经在/path路径下挂载了一个文件系统。那么一个应用程序为了读取/path/to/file的第一个字节，必须额外访问（ ）个磁盘块。)
  • 二、简答题（每小题4分,共12分）
  • [三、计算与分析题（1-3 每题 4 分，4-5 每题 3 分，共 18 分）](#三、计算与分析题（1-3 每题 4 分，4-5 每题 3 分，共 18 分）)
    • [1、当前磁盘读写位于柱面号 10，初始向小磁道方向移动。此时有多个磁盘请求以下列柱面号顺序送至磁盘控制器：2、12、11、18、14、4、1、6。在寻道时，移动一个柱面需要3ms，按 LOOK 磁头臂调度算法，指出寻道次序并计算所需总的寻道时间。](#1、当前磁盘读写位于柱面号 10，初始向小磁道方向移动。此时有多个磁盘请求以下列柱面号顺序送至磁盘控制器：2、12、11、18、14、4、1、6。在寻道时，移动一个柱面需要3ms，按 LOOK 磁头臂调度算法，指出寻道次序并计算所需总的寻道时间。)
    • [2、从磁盘将一块数据传送到缓冲区所用时间为 120us，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为 50us，CPU 处理一块数据所用时间为 10us。如果有多块数据需要处理，并分别采用单缓冲区和双缓冲区结构传送某磁盘数据，则处理一块数据平均各需多少时间?给出计算过程。](#2、从磁盘将一块数据传送到缓冲区所用时间为 120us，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为 50us，CPU 处理一块数据所用时间为 10us。如果有多块数据需要处理，并分别采用单缓冲区和双缓冲区结构传送某磁盘数据，则处理一块数据平均各需多少时间?给出计算过程。)
    • [3、假定有 2 个进程，每个进程花费 80%的时间进行 I/O，20%的时间使用 CPU，每个进程启动时间和其需要进行计算的分钟数如下，不考虑进程切换时间，在多线程/进程环境下，系统的总响应时间是多少？给出求解过程。](#3、假定有 2 个进程，每个进程花费 80%的时间进行 I/O，20%的时间使用 CPU，每个进程启动时间和其需要进行计算的分钟数如下，不考虑进程切换时间，在多线程/进程环境下，系统的总响应时间是多少？给出求解过程。)
    • [4、FAT 文件系统的中有两个文件 FILE1 和 FILE2。首块编号和 FAT 表如下所示。回答下列问题：1）假定磁盘块的大小是 4KB，则两个文件最大是多少？2）FILE1 最小是多少字节？](#4、FAT 文件系统的中有两个文件 FILE1 和 FILE2。首块编号和 FAT 表如下所示。回答下列问题：1）假定磁盘块的大小是 4KB，则两个文件最大是多少？2）FILE1 最小是多少字节？)
    • [5、在 UNIX 操作系统中，给文件分配磁盘块采用的是混合索引分配方式。文件的索引结点(i-node)中具有 12 个直接块地址（每个直接块地址都直接指向一个数据块），以及一级、二级和三级间接索引。每个索引块和数据块的大小均为 8KB,块地址长度为 4 个字节。请回答：1）文件的大小是多大时，可以只用到索引结点的直接块？2）若一个文件大小为 100KB，不计目录项，请问该文件占用多大的磁盘空间？](#5、在 UNIX 操作系统中，给文件分配磁盘块采用的是混合索引分配方式。文件的索引结点(i-node)中具有 12 个直接块地址（每个直接块地址都直接指向一个数据块），以及一级、二级和三级间接索引。每个索引块和数据块的大小均为 8KB,块地址长度为 4 个字节。请回答：1）文件的大小是多大时，可以只用到索引结点的直接块？2）若一个文件大小为 100KB，不计目录项，请问该文件占用多大的磁盘空间？)
  • [四、程序分析题（每小题 2 分，共 10 分）](#四、程序分析题（每小题 2 分，共 10 分）)
  • [五、综合应用题（每小题 6 分,共 18 分）](#五、综合应用题（每小题 6 分,共 18 分）)
    • [1、有如下一组进程，其就绪时刻（指在该时刻已经在就绪队列中就绪）、CPU 执行时间如下表所示。若分别采用先来先服务、短作业优先和轮转(时间片=1)调度算法，画出各自的 Gantt图，回答每种调度算法的平均周转时间和平均等待时间。](#1、有如下一组进程，其就绪时刻（指在该时刻已经在就绪队列中就绪）、CPU 执行时间如下表所示。若分别采用先来先服务、短作业优先和轮转(时间片=1)调度算法，画出各自的 Gantt图，回答每种调度算法的平均周转时间和平均等待时间。)
    • [2、某请求页式存储管理允许用户空间为 32 个页面（每页 1KB），物理内存为 16KB，如有一个用户程序有 10 页长，且某时刻该用户进程的页表如下所示（其中"not valid"指该页不在物理内存中，数值均按十进制提供）。回答下列问题：1）指定页需要多少位？物理内存有多少块？2）如果程序执行时遇到以下两个虚拟地址（十六进制）：0AC5H、1AC5H，试计算它们对应的物理地址。3）页表存放在内存中，对内存的一次存取需要 1.5us，对 TLB 的查找时间忽略。试问上题中的两个地址访问共耗费多少时间？](#2、某请求页式存储管理允许用户空间为 32 个页面（每页 1KB），物理内存为 16KB，如有一个用户程序有 10 页长，且某时刻该用户进程的页表如下所示（其中“not valid”指该页不在物理内存中，数值均按十进制提供）。回答下列问题：1）指定页需要多少位？物理内存有多少块？2）如果程序执行时遇到以下两个虚拟地址（十六进制）：0AC5H、1AC5H，试计算它们对应的物理地址。3）页表存放在内存中，对内存的一次存取需要 1.5us，对 TLB 的查找时间忽略。试问上题中的两个地址访问共耗费多少时间？)
    • [3、考虑下面的页面引用串：3、2、3、1、4、3、5、4、2、3、4、3假设使用 3 个帧的请求调页，分别采用先进先出(FIFO)、最近最少使用(LRU)、时钟(CLOCK)三种页面置换算法，在下表中填写各算法物理帧的内容，回答缺页次数并计算缺页率。](#3、考虑下面的页面引用串：3、2、3、1、4、3、5、4、2、3、4、3假设使用 3 个帧的请求调页，分别采用先进先出(FIFO)、最近最少使用(LRU)、时钟(CLOCK)三种页面置换算法，在下表中填写各算法物理帧的内容，回答缺页次数并计算缺页率。)

一、单项选择题（每空2分，共40分）

1．操作系统是提供了处理机管理、内存管理、（ ）管理和设备管理的软件。

A. 用户

B. 软件

C. 数据

D. 文件

  • D

2．多道程序设计技术是指（ ）。

A. 在实时系统中并发运行多个程序

B. 在分布系统中同一时刻运行多个程序

C. 在一台处理机上同一时刻运行多个程序

D. 在一台处理机上并发运行多个程序

  • D

3．（ ）不是设计实时操作系统主要追求的目标。

A. 安全可靠

B. 及时响应

C. 资源利用率

D. 快速处理

  • C

4．操作系统的不确定性是指（ ）。

A. 程序运行结果的不确定性

B. 程序运行次序的不确定性

C. 程序中线程个数的不确定性

D. 都不对

  • B

5. 下列选项中，在用户态执行的是（ ）

A. 进程调度程序

B. 缺页中断程序

C. Shell(如 Bash)

D. 定时器

  • C

6. 以下不属于衡量操作系统性能指标的是（ ）。

A. 作业的大小

B. 资源利用率

C. 吞吐量

D. 周转时间

  • A

7. 以下关于父进程和子进程的叙述中，正确的是（ ）。

A. 父进程创建了子进程，因此父进程运行完了，子进程才能运行

B. 父进程和子进程可以并发执行

C. 撤销子进程时，应该同时撤销父进程

D. 撤销父进程时，应该同时撤销子进程

  • B

8. 若信号量 S 的初值为 3，当前值为-1，则表示有（ ）等待进程。

A．0 个

B. 1 个

C. 2 个

D. 3 个

  • B

9. 在 Linux 系统中，若新建文件 A，随后文件 B 和 C 分别硬链和软链接到 A，A 文件的在 inode 节点中的计数是（ ）。

A．1

B. 2

C. 3

D. 都不对

  • B

10. 为了保证一个程序在主存中改变了存放位置之后仍能正确执行，则对主存空间应采用（ ）技术。

A. 静态重定位

B. 动态重定位

C. 动态分配

D. 静态分配

  • B

11. 把一个分区的存储管理技术用于系统时，可采用（ ）让多用户进程轮流进入主存储器执行。

A.存储技术

B.虚拟存储技术

C.覆盖技术

D.交换技术

  • D

12. 采用分段存储管理的系统中，若地址用 24 位表示，其中 8 位表示段号，则允许每段的最大长度是（ ）。

A.28

B.216

C.224

D.232

  • B

13. 在请求页式存储管理中，页表项中使用修改位的目的是（ ）。

A. 实现 LRU 置换算法

B. 实现 FIFO 算法

C. 在快表中检查页面是否进入

D. 检查页面是否最近被写过

  • D

14. 某计算机主存地址空间大小为 256MB，按字节编址。虚拟地址空间大小为 4GB，采用页式存储管理，页面大小为 4KB，TLB（快表）有 4 个页表项，内容如下表示。则对虚拟地址 03FF F180H 进行虚实地址变换的结果是（ ）。

A．015 3180H

B. 003 5180H

C. TLB 缺失

D. 缺页

  • A

15. 用户程序发出磁盘 I/O 请求后，系统的正确处理流程是（ ）。

A．用户程序→系统调用处理程序→中断处理程序→设备驱动程序

B．用户程序→设备驱动程序→系统调用处理程序→中断处理程序

C．用户程序→设备驱动程序→中断处理程序→系统调用处理程序

D．用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序

  • B

16. 操作系统中的 SPOOLing 技术，实质是将（ ）转化为共享设备的技术。

A. 共享设备

B. 独占设备

C. 脱机设备

D. 块设备

  • B

17. 在同一个进程的多个线程之间，下例哪项是不会被共享的？（ ）

A. 全局变量

B. 静态变量

C. 局部变量

D. 打开的文件

  • C

18. 一组合作进程，执行顺序如图所示。若用信号量上的P、V操作算法实现进程间的同步操作，则最少需要（ ）信号量。

A.3

B. 4

C. 5

D. 6

  • C

19. 某计算机系统中有10台打印机，由K个进程竞争使用，每个进程最多需要3台打印机，该系统不可能会发生死锁的K的最大值是（ ）。

A. 3

B. 4

C. 5

D. 6

  • B

20. 假设一个Linux系统已经在/path路径下挂载了一个文件系统。那么一个应用程序为了读取/path/to/file的第一个字节，必须额外访问（ ）个磁盘块。

A. 5

B. 6

C. 7

D. 8

  • C

二、简答题（每小题4分,共12分）

1、简述进程与线程的关系和区别。

  1. 线程是进程内的一个执行单元（或可调度的实体）
  2. 一个进程至少有一个线程
  3. 线程不能单独运行，只能包含在进程中执行
  4. 线程与进程一样有生命期及执行的上下文
  5. 线程共享进程的所有资源
  6. 进程创建时，同时建立第一个线程
  7. 同一进程的线程切换不会引起进程切换，不同进程的线程切换，会引起进程切换
  8. 进程内所有线程结束时，进程结束

2、简述下图虚拟内存管理典型页表项各域的作用。

  • 答案：

3、考虑下图单行桥上的死锁问题。写出死锁的四个必要条件，并给出预防死锁的解决方案

  • 答案：
    死锁的四个必要要求：互斥条件、占有和等待条件、不可抢占条件、循环等待条件
    解决方案：
    1） 每次只让一个方向的车通过（红绿灯）。破坏"占有和等待"或"循环等待条件"。
    2） 再加一座桥。破坏"互斥条件。

三、计算与分析题（1-3 每题 4 分，4-5 每题 3 分，共 18 分）

1、当前磁盘读写位于柱面号 10，初始向小磁道方向移动。此时有多个磁盘请求以下列柱面号顺序送至磁盘控制器：2、12、11、18、14、4、1、6。在寻道时，移动一个柱面需要3ms，按 LOOK 磁头臂调度算法，指出寻道次序并计算所需总的寻道时间。

  • 柱面访问顺序：(10)--6--4--2--1--11---12--14--18
    移动距离：(10-1)+(18-1)=26
    总寻道时间：26*3=78ms

2、从磁盘将一块数据传送到缓冲区所用时间为 120us，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为 50us，CPU 处理一块数据所用时间为 10us。如果有多块数据需要处理，并分别采用单缓冲区和双缓冲区结构传送某磁盘数据，则处理一块数据平均各需多少时间?给出计算过程。

  • 1）单缓冲区：
    (120+50+10)-10=170us
    2）双缓冲区：
    (120+50+10)-50-10=120us

3、假定有 2 个进程，每个进程花费 80%的时间进行 I/O，20%的时间使用 CPU，每个进程启动时间和其需要进行计算的分钟数如下，不考虑进程切换时间，在多线程/进程环境下，系统的总响应时间是多少？给出求解过程。

4、FAT 文件系统的中有两个文件 FILE1 和 FILE2。首块编号和 FAT 表如下所示。回答下列问题：1）假定磁盘块的大小是 4KB，则两个文件最大是多少？2）FILE1 最小是多少字节？

FILE1 分配块：2-->3-->6-->8，共 4 块。

FILE2 分配块：7，共 1 块

1） FILE1 最大：44KB=16KB;
FILE2 最大：1 4KB=4KB

2）FILE1 最小：34KB+1B=131024+1=3073B

5、在 UNIX 操作系统中，给文件分配磁盘块采用的是混合索引分配方式。文件的索引结点(i-node)中具有 12 个直接块地址（每个直接块地址都直接指向一个数据块），以及一级、二级和三级间接索引。每个索引块和数据块的大小均为 8KB,块地址长度为 4 个字节。请回答：1）文件的大小是多大时，可以只用到索引结点的直接块？2）若一个文件大小为 100KB，不计目录项，请问该文件占用多大的磁盘空间？

1）文件小于：10*4KB=40KB

2）文件数据占 13 块，i-node 占 1 块，一级间接索引占 1 块，共 13+1+1=15 块。

四、程序分析题（每小题 2 分，共 10 分）

1、分析下列实现二个线程互斥的代码。哪个线程会先进入临界区？这种方案存在什么问题？

1）B 线程先进临界区

2）处于非临界区的线程执行会阻塞想进入临界区的线程。

2、指出下列实现互斥的 Peterson 解决方案中存在的错误。

线程 0 中：

while(flag[1] || turn == 1) ； 改为：while(flag[1] && turn == 0);

flag[1]=FALSE;改为 flag[0]=FALSE;

线程 1 中：while(flag[0] || turn==0); 改为：while(flag[0] && turn == 1);

flag[0]=FALSE;改为 flag[1]=FALSE;

3、指出下列生产者-消费者问题代码中存在的错误。

生产者中：up(&full)；up(&mutex)；改为：up(&mutex);up(&full);

消费者中：up(&empty ;up(&mutex)；改为：up(&mutex);up(&empty);

4、分析下列代码，共创建了多少个进程（包括运行程序本身的进程）？

6 个

5、下列创建线程的代码中，运行到标号 1、2 和 3 时，从当前代码判断存在几个线程？

标号 1: 1 线程

标号 2: 2 线程

标号 3： 1 线程

五、综合应用题（每小题 6 分,共 18 分）

1、有如下一组进程，其就绪时刻（指在该时刻已经在就绪队列中就绪）、CPU 执行时间如下表所示。若分别采用先来先服务、短作业优先和轮转(时间片=1)调度算法，画出各自的 Gantt图，回答每种调度算法的平均周转时间和平均等待时间。

  • 答案：


2、某请求页式存储管理允许用户空间为 32 个页面（每页 1KB），物理内存为 16KB，如有一个用户程序有 10 页长，且某时刻该用户进程的页表如下所示（其中"not valid"指该页不在物理内存中，数值均按十进制提供）。回答下列问题：1）指定页需要多少位？物理内存有多少块？2）如果程序执行时遇到以下两个虚拟地址（十六进制）：0AC5H、1AC5H，试计算它们对应的物理地址。3）页表存放在内存中，对内存的一次存取需要 1.5us，对 TLB 的查找时间忽略。试问上题中的两个地址访问共耗费多少时间？

3、考虑下面的页面引用串：3、2、3、1、4、3、5、4、2、3、4、3假设使用 3 个帧的请求调页，分别采用先进先出(FIFO)、最近最少使用(LRU)、时钟(CLOCK)三种页面置换算法，在下表中填写各算法物理帧的内容，回答缺页次数并计算缺页率。

  • 答案：
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