安徽大學(xué)江淮學(xué)院《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁安徽大學(xué)江淮學(xué)院

《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms和40ms。假設(shè)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法，優(yōu)先級(jí)從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個(gè)長時(shí)間的運(yùn)行過程中，任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間和截止時(shí)間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級(jí)設(shè)置合理，三個(gè)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間和截止時(shí)間都能夠得到保證B.T3的響應(yīng)時(shí)間可能會(huì)超過其周期，導(dǎo)致截止時(shí)間無法保證C.T2可能會(huì)因?yàn)門1的搶占而導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間延遲，無法保證截止時(shí)間D.優(yōu)先級(jí)設(shè)置可能導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)任務(wù)長時(shí)間得不到執(zhí)行，從而無法保證所有任務(wù)的截止時(shí)間2、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，并討論如何通過設(shè)置線程的處理器親和性來提高性能，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，無需關(guān)注D.取決于應(yīng)用程序的特點(diǎn)和系統(tǒng)負(fù)載3、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：就緒->運(yùn)行，運(yùn)行->就緒，運(yùn)行->阻塞，阻塞->就緒。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時(shí)間片大小為10ms。進(jìn)程P1首先獲得CPU資源并開始運(yùn)行，在運(yùn)行5ms后，進(jìn)程P1發(fā)生I/O操作進(jìn)入阻塞狀態(tài)。此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)如何調(diào)度？（）A.從就緒隊(duì)列中選擇P2進(jìn)程運(yùn)行B.等待P1的I/O操作完成，繼續(xù)運(yùn)行P1C.重新選擇P1進(jìn)程運(yùn)行，直到時(shí)間片用完D.暫停系統(tǒng)運(yùn)行，等待其他進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)4、在操作系統(tǒng)的虛擬存儲(chǔ)管理中，頁面置換算法的選擇對(duì)系統(tǒng)性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用最近未使用（NRU）頁面置換算法，以下關(guān)于NRU算法的描述中，正確的是：（）A.NRU算法根據(jù)頁面最近是否被使用以及是否被修改來選擇置換頁面B.NRU算法總是選擇最長時(shí)間未被使用的頁面進(jìn)行置換C.NRU算法在選擇置換頁面時(shí)，不考慮頁面的訪問頻率D.NRU算法比先進(jìn)先出（FIFO）算法更能避免Belady異?，F(xiàn)象5、在一個(gè)具有多個(gè)緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，從用戶進(jìn)程向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)和從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出數(shù)據(jù)可以并行操作。假設(shè)從用戶進(jìn)程向緩沖區(qū)寫入一個(gè)數(shù)據(jù)的平均時(shí)間為T1，從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出一個(gè)數(shù)據(jù)的平均時(shí)間為T2，緩沖區(qū)的數(shù)量為N。若要使系統(tǒng)的并行度最高，T1和T2應(yīng)滿足什么關(guān)系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對(duì)6、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3，它們的到達(dá)時(shí)間、服務(wù)時(shí)間分別為（0，8）、（1，4）、（2，9）（單位：毫秒）。采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，不考慮進(jìn)程切換的時(shí)間開銷。那么，進(jìn)程P1的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒7、在一個(gè)具有內(nèi)存保護(hù)機(jī)制的操作系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程都被分配了獨(dú)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(jìn)程訪問其他進(jìn)程的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)進(jìn)程P1試圖訪問進(jìn)程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護(hù)機(jī)制是如何實(shí)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(hù)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(shí)現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實(shí)現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護(hù)機(jī)制作用有限，意義不大8、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關(guān)于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復(fù)技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術(shù)來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時(shí)進(jìn)行恢復(fù)C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術(shù)來提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設(shè)備的質(zhì)量，與軟件設(shè)計(jì)無關(guān)9、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)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)于文件系統(tǒng)操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統(tǒng)首先在目錄中為新文件創(chuàng)建一個(gè)條目，然后在磁盤上為其分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間B.由于采用連續(xù)分配方式，文件系統(tǒng)需要從頭開始查找足夠的連續(xù)空間來存儲(chǔ)新文件C.文件系統(tǒng)會(huì)為新文件隨機(jī)分配存儲(chǔ)空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續(xù)分配方式會(huì)導(dǎo)致文件的擴(kuò)展非常困難，所以文件系統(tǒng)通常會(huì)拒絕創(chuàng)建較大的新文件10、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進(jìn)程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)存碎片問題。假設(shè)系統(tǒng)采用了首次適應(yīng)、最佳適應(yīng)和最壞適應(yīng)等內(nèi)存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內(nèi)存碎片的數(shù)量、內(nèi)存利用率和分配速度等方面的特點(diǎn)，并討論如何通過算法的選擇和優(yōu)化來減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存管理的效率。A.首次適應(yīng)算法最優(yōu)B.最佳適應(yīng)算法最優(yōu)C.最壞適應(yīng)算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣11、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有多個(gè)任務(wù)具有不同的截止時(shí)間和優(yōu)先級(jí)。任務(wù)T1的截止時(shí)間為100毫秒，優(yōu)先級(jí)為高；任務(wù)T2的截止時(shí)間為200毫秒，優(yōu)先級(jí)為中；任務(wù)T3的截止時(shí)間為300毫秒，優(yōu)先級(jí)為低。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前處于空閑狀態(tài)，然后這三個(gè)任務(wù)依次到達(dá)。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法，那么任務(wù)的執(zhí)行順序是怎樣的？同時(shí)分析這種調(diào)度算法在滿足實(shí)時(shí)任務(wù)截止時(shí)間方面的可靠性和可能存在的問題。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T112、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，文件長度為5000字節(jié)。請(qǐng)問該文件占用了多少個(gè)磁盤塊？（）A.10B.11C.12D.1313、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個(gè)表項(xiàng)占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB14、假設(shè)有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其直接索引指針指向10個(gè)磁盤塊，一級(jí)間接索引指針指向一個(gè)包含256個(gè)磁盤塊地址的索引表，二級(jí)間接索引指針指向一個(gè)包含256個(gè)一級(jí)間接索引表地址的索引表。每個(gè)磁盤塊大小為4KB，請(qǐng)問該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.10MB+1GB+256GBB.40KB+1MB+256MBC.40KB+1MB+64GBD.10MB+256MB+64GB15、操作系統(tǒng)的死鎖問題是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的難題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別申請(qǐng)了資源R1、R2、R3和R4。目前的資源分配情況導(dǎo)致了死鎖的發(fā)生。以下關(guān)于死鎖檢測和解除的說法，正確的是：（）A.可以通過資源分配圖來檢測死鎖是否發(fā)生，如果存在環(huán)路則表示發(fā)生了死鎖B.一旦檢測到死鎖，操作系統(tǒng)會(huì)立即終止所有涉及死鎖的進(jìn)程，以解除死鎖C.死鎖解除時(shí)，通常會(huì)選擇優(yōu)先級(jí)最低的進(jìn)程進(jìn)行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統(tǒng)應(yīng)該禁止進(jìn)程申請(qǐng)多個(gè)資源二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)？2、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的安全意識(shí)培訓(xùn)和教育？3、（本題5分）解釋通道的概念和作用。4、（本題5分）什么是設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序？它的作用是什么？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程間的通信開銷會(huì)影響系統(tǒng)性能。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述減少進(jìn)程間通信開銷的方法和技術(shù)，如共享內(nèi)存的優(yōu)化、消息傳遞的改進(jìn)等，分析通信開銷對(duì)不同應(yīng)用程序的影響，并探討如何根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)選擇合適的通信方式。2、（本題5分）詳細(xì)探討操作系統(tǒng)中的虛擬設(shè)備技術(shù)，如虛擬打印機(jī)、虛擬網(wǎng)卡等，分析虛擬設(shè)備的實(shí)現(xiàn)原理和在資源共享、隔離和靈活性方面的優(yōu)勢(shì)。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進(jìn)程遷移的決策機(jī)制，包括何時(shí)進(jìn)行進(jìn)程遷移、選擇遷移的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和評(píng)估遷移的效益，分析影響進(jìn)程遷移決策的因素和優(yōu)化方法。4、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)繼承和優(yōu)先級(jí)天花板機(jī)制，探討如何解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題。分析這些機(jī)制對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)和多任務(wù)環(huán)境的性能影響。5、（本題5分）隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展，操作系統(tǒng)需要適應(yīng)新的計(jì)算模式。論述操作系統(tǒng)在支持大數(shù)據(jù)處理和機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)方面的改進(jìn)和優(yōu)化，如資源分配