煙臺(tái)汽車工程職業(yè)學(xué)院《操作系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn)》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25個(gè)小題，每小題1分，共25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、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，磁盤調(diào)度算法采用最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）算法。當(dāng)前磁頭位于磁道50，磁道訪問(wèn)請(qǐng)求序列為80、40、90、10、60。那么，磁頭移動(dòng)的總距離是多少？（）A.150B.160C.170D.1802、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。假設(shè)系統(tǒng)同時(shí)支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系統(tǒng)，分析VFS的層次結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制，包括文件操作的轉(zhuǎn)換和不同文件系統(tǒng)的適配，并討論VFS在支持多種文件系統(tǒng)和提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴(kuò)展性B.VFS作用有限，對(duì)可擴(kuò)展性影響不大C.VFS增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，得不償失D.取決于系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景和用戶需求3、操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信可以實(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(wèn)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4、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設(shè)有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲(chǔ)采用連續(xù)分配方式。當(dāng)用戶創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，以下關(guān)于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)會(huì)在磁盤上找到連續(xù)的空閑空間來(lái)存儲(chǔ)新文件的數(shù)據(jù)B.新文件的目錄項(xiàng)會(huì)立即被添加到父目錄中，無(wú)論文件數(shù)據(jù)是否完全存儲(chǔ)C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴(kuò)展可能會(huì)導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)移動(dòng)D.文件的刪除會(huì)立即釋放其占用的所有磁盤空間，包括可能存在的碎片5、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的調(diào)度不僅要考慮任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，還要滿足任務(wù)的時(shí)間約束。假設(shè)有一個(gè)周期性任務(wù)，其執(zhí)行周期為50毫秒，每次執(zhí)行時(shí)間為20毫秒。分析在不同的調(diào)度算法（如單調(diào)速率調(diào)度、最早截止時(shí)間優(yōu)先等）下，如何保證該任務(wù)能夠按時(shí)完成，并討論這些調(diào)度算法在處理周期性任務(wù)時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)。A.單調(diào)速率調(diào)度算法最優(yōu)B.最早截止時(shí)間優(yōu)先算法最優(yōu)C.兩種算法在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于任務(wù)的具體特點(diǎn)和系統(tǒng)負(fù)載6、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)周期性任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms和60ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請(qǐng)問(wèn)這三個(gè)任務(wù)能否被正確調(diào)度？如果能，給出調(diào)度順序；如果不能，說(shuō)明原因。（）A.能，調(diào)度順序?yàn)門1,T2,T3B.能，調(diào)度順序?yàn)門1,T3,T2C.否，T2和T3的執(zhí)行時(shí)間超過(guò)其周期的一半D.否，系統(tǒng)總負(fù)載超過(guò)處理器處理能力7、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(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，當(dāng)訪問(wèn)的頁(yè)面不在內(nèi)存時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。假設(shè)系統(tǒng)的頁(yè)面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，某進(jìn)程的頁(yè)面訪問(wèn)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(yè)面數(shù)為3。那么，缺頁(yè)次數(shù)至少為（）A.6次B.7次C.8次D.9次8、在一個(gè)采用位示圖進(jìn)行磁盤空間管理的操作系統(tǒng)中，磁盤共有1000個(gè)物理塊，位示圖中每個(gè)字長(zhǎng)為32位。那么，位示圖需要占用多少個(gè)磁盤塊來(lái)存儲(chǔ)？（）A.10B.11C.32D.339、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，頁(yè)面大小為4KB，邏輯地址為32位。若某進(jìn)程的頁(yè)表如下所示：頁(yè)號(hào)物理塊號(hào)021528311則邏輯地址0x12345678對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（請(qǐng)給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x2234567810、設(shè)備管理中的設(shè)備獨(dú)立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率。以下關(guān)于設(shè)備獨(dú)立性的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備獨(dú)立性可以通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和邏輯設(shè)備表來(lái)實(shí)現(xiàn)B.設(shè)備獨(dú)立性意味著程序可以不考慮設(shè)備的具體類型和特性，直接使用設(shè)備C.設(shè)備獨(dú)立性可以提高設(shè)備的利用率，因?yàn)椴煌某绦蚩梢怨蚕碓O(shè)備D.設(shè)備獨(dú)立性只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒(méi)有作用11、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(zhǎng)為500，段起始地址為1000；段號(hào)1對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)為800，段起始地址為2000；段號(hào)2對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)為1000，段起始地址為5000。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)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(wèn)C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤12、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術(shù)，它由多個(gè)緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有三個(gè)緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個(gè)緩沖池包含10個(gè)緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，輸入數(shù)據(jù)量為50KB，輸出數(shù)據(jù)量為30KB，每個(gè)緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個(gè)緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個(gè)B.70個(gè)C.60個(gè)D.50個(gè)13、文件系統(tǒng)的文件保護(hù)可以防止文件被非法訪問(wèn)和修改。以下關(guān)于文件保護(hù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件保護(hù)可以通過(guò)訪問(wèn)控制列表（ACL）來(lái)實(shí)現(xiàn)，指定不同用戶對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫或讀寫三種訪問(wèn)權(quán)限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會(huì)增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護(hù)只需要在文件系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分14、在一個(gè)具有多核處理器的操作系統(tǒng)中，線程的調(diào)度需要考慮處理器的親和性。假設(shè)一個(gè)多線程應(yīng)用程序的線程在不同的核心上頻繁切換，分析這種核心切換對(duì)性能的影響，包括緩存命中率的降低、上下文切換開銷等，并討論如何通過(guò)設(shè)置線程的處理器親和性來(lái)提高性能，以及在什么情況下需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整親和性。A.核心切換總是降低性能，應(yīng)避免B.核心切換在某些情況下有益，某些情況下有害C.核心切換對(duì)性能影響不大，無(wú)需關(guān)注D.取決于應(yīng)用程序的特點(diǎn)和系統(tǒng)負(fù)載15、操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是連接硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)內(nèi)核的橋梁。假設(shè)一個(gè)新的打印機(jī)設(shè)備被連接到計(jì)算機(jī)上，以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的作用和工作過(guò)程的描述中，正確的是：（）A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)的通用命令轉(zhuǎn)換為打印機(jī)特定的控制指令B.當(dāng)用戶打印文件時(shí)，操作系統(tǒng)直接控制打印機(jī)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不參與C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一旦安裝就不會(huì)更新，除非打印機(jī)硬件發(fā)生重大變化D.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)立于操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行，不受內(nèi)核的管理和控制16、在一個(gè)單處理機(jī)系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級(jí)分別為3、2和1（數(shù)值越大優(yōu)先級(jí)越高），到達(dá)時(shí)間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時(shí)間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，且非搶占式，那么平均等待時(shí)間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒17、操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理可以提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率和程序的并發(fā)度。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存管理的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.虛擬內(nèi)存管理可以將程序的一部分頁(yè)面換出到硬盤上，當(dāng)需要時(shí)再換入內(nèi)存B.虛擬內(nèi)存管理可以采用分頁(yè)式、分段式或段頁(yè)式等存儲(chǔ)管理方式C.虛擬內(nèi)存管理需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）和TLB（轉(zhuǎn)換后備緩沖器）D.虛擬內(nèi)存管理可以完全替代物理內(nèi)存，使得程序可以在沒(méi)有物理內(nèi)存的情況下運(yùn)行18、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來(lái)先服務(wù)（FCFS）算法按照請(qǐng)求到達(dá)的順序進(jìn)行磁盤訪問(wèn)，可能會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)的平均尋道時(shí)間；最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）算法選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)，能有效減少平均尋道時(shí)間，但可能導(dǎo)致某些請(qǐng)求長(zhǎng)時(shí)間等待；掃描（SCAN）算法在磁頭移動(dòng)方向上選擇距離最近的請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)，避免了SSTF算法的“饑餓”現(xiàn)象。假設(shè)磁盤請(qǐng)求隊(duì)列的順序?yàn)?8、183、37、122、14、124、65、67，磁頭當(dāng)前位于53號(hào)磁道，向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)。那么，采用掃描算法時(shí)，磁頭移動(dòng)的總（）磁道數(shù)為（）A.236B.292C.315D.36019、在一個(gè)具有內(nèi)存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁(yè)相結(jié)合的存儲(chǔ)管理方式。進(jìn)程的邏輯地址由段號(hào)、段內(nèi)頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移量組成。假設(shè)段表項(xiàng)中包含段的起始地址、段長(zhǎng)和頁(yè)表起始地址，頁(yè)表項(xiàng)中包含頁(yè)框號(hào)。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)邏輯地址為（2，1，500）時(shí)（假設(shè)段號(hào)、段內(nèi)頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移量均從0開始計(jì)數(shù)），系統(tǒng)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。已知段表中第2段的起始地址為10000，段長(zhǎng)為5000，頁(yè)表起始地址為2000，頁(yè)表中第1頁(yè)對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)為3。那么，對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.1850020、文件系統(tǒng)的文件共享是指多個(gè)用戶可以同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)文件。以下關(guān)于文件共享的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系統(tǒng)的效率B.文件共享可以通過(guò)硬鏈接和軟鏈接兩種方式實(shí)現(xiàn)C.文件共享需要解決文件的同步和一致性問(wèn)題D.文件共享只對(duì)文本文件有效，對(duì)二進(jìn)制文件沒(méi)有作用21、假設(shè)一個(gè)操作系統(tǒng)的頁(yè)表項(xiàng)大小為4字節(jié)，頁(yè)面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁(yè)表需要占用多少內(nèi)存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB22、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級(jí)。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)能夠及時(shí)得到處理。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級(jí)依次降低。當(dāng)T1和T2同時(shí)就緒時(shí)，以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先調(diào)度T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會(huì)按照一定的時(shí)間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會(huì)立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級(jí)最低，它將永遠(yuǎn)不會(huì)得到執(zhí)行機(jī)會(huì)23、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)核負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的核心資源和提供基本的服務(wù)。假設(shè)有兩種內(nèi)核結(jié)構(gòu)：微內(nèi)核和宏內(nèi)核。微內(nèi)核將系統(tǒng)的核心功能放在內(nèi)核空間，而將大部分服務(wù)放在用戶空間；宏內(nèi)核則將更多的功能集成在內(nèi)核空間。分析微內(nèi)核和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)性能、可擴(kuò)展性、安全性和開發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，并討論在不同應(yīng)用場(chǎng)景下哪種內(nèi)核結(jié)構(gòu)更合適。A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)B.宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)C.兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無(wú)法確定哪種結(jié)構(gòu)更好24、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用鏈接分配方式。每個(gè)磁盤塊大小為512字節(jié)，文件的起始地址為1000塊，文件長(zhǎng)度為5000字節(jié)。請(qǐng)問(wèn)該文件占用了多少個(gè)磁盤塊？（）A.10B.11C.12D.1325、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的截止時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵因素。假設(shè)系統(tǒng)中有一個(gè)硬實(shí)時(shí)任務(wù)T1，其截止時(shí)間為100ms，當(dāng)前時(shí)間為50ms，任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行了40ms，還剩下20ms的計(jì)算量。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)暫停其他任務(wù)，優(yōu)先保證T1在截止時(shí)間前完成B.如果此時(shí)有一個(gè)更高優(yōu)先級(jí)的非實(shí)時(shí)任務(wù)就緒，操作系統(tǒng)會(huì)調(diào)度該任務(wù)執(zhí)行C.由于T1已經(jīng)花費(fèi)了較多時(shí)間，操作系統(tǒng)會(huì)判定其無(wú)法按時(shí)完成，將其放棄D.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不會(huì)對(duì)任務(wù)進(jìn)行搶占式調(diào)度，以避免影響任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)在不同計(jì)算架構(gòu)上的移植。2、（本題5分）什么是文件共享？有哪些實(shí)現(xiàn)方式？3、（本題5分）解釋設(shè)備管理中的設(shè)備控制器的功能。4、（本題5分）什么是內(nèi)存緊縮？在什么情況下需要進(jìn)行？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)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）研究操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)文件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)屬性管理和擴(kuò)展。3、（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)列的容量限制和擴(kuò)展策略。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理的頁(yè)面交換的磁盤I/O優(yōu)化。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的分布式事務(wù)處理