安徽大學(xué)江淮學(xué)院《操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)安徽大學(xué)江淮學(xué)院

《操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)》2023-2024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)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理采用分段和分頁(yè)相結(jié)合的方式。假設(shè)有一個(gè)進(jìn)程，其邏輯地址空間被分為三個(gè)段，每個(gè)段又被分為若干頁(yè)?，F(xiàn)在進(jìn)程要訪問(wèn)一個(gè)邏輯地址，系統(tǒng)需要進(jìn)行多次地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于這種地址轉(zhuǎn)換過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到段內(nèi)的起始地址，然后再進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，得到最終的物理地址B.先進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，確定頁(yè)內(nèi)偏移量，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到物理地址C.段和頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行，通過(guò)計(jì)算得到最終的物理地址D.隨機(jī)選擇先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換或頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行另一個(gè)的轉(zhuǎn)換2、設(shè)備管理中的設(shè)備獨(dú)立性是指程序與具體的設(shè)備無(wú)關(guān)。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)立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率B.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)C.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3、在一個(gè)多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在不同的處理器上并行執(zhí)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)處理器，進(jìn)程P1、P2、P3和P4同時(shí)就緒。以下關(guān)于多處理器操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)將這四個(gè)進(jìn)程平均分配到四個(gè)處理器上執(zhí)行，以保證負(fù)載均衡B.進(jìn)程調(diào)度的策略與單處理器操作系統(tǒng)完全相同，不需要考慮處理器的數(shù)量C.為了充分利用多處理器資源，操作系統(tǒng)可能會(huì)將一個(gè)進(jìn)程的不同部分分配到不同的處理器上執(zhí)行D.如果進(jìn)程P1是計(jì)算密集型，而進(jìn)程P2是I/O密集型，操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先將P1分配到處理器上執(zhí)行4、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.1805、在一個(gè)具有虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的地址空間被劃分為邏輯地址和物理地址。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)一個(gè)虛擬地址時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)頁(yè)表將其轉(zhuǎn)換為物理地址。假設(shè)頁(yè)表的每個(gè)條目包含頁(yè)號(hào)、頁(yè)框號(hào)和一些訪問(wèn)控制位?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程，其邏輯地址空間大小為4GB，頁(yè)面大小為4KB，頁(yè)表項(xiàng)大小為4字節(jié)。如果系統(tǒng)為該進(jìn)程分配了1GB的物理內(nèi)存，那么頁(yè)表的大小至少是多少？同時(shí)考慮頁(yè)表的存儲(chǔ)方式和對(duì)內(nèi)存訪問(wèn)效率的影響。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB6、在一個(gè)單核CPU的操作系統(tǒng)中，同時(shí)有多個(gè)進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。假設(shè)系統(tǒng)采用先來(lái)先服務(wù)（FCFS）的調(diào)度算法，進(jìn)程P1、P2、P3、P4、P5的到達(dá)時(shí)間和服務(wù)時(shí)間如下表所示：（）進(jìn)程到達(dá)時(shí)間服務(wù)時(shí)間P1010P228P346P464P582那么，平均等待時(shí)間和平均周轉(zhuǎn)時(shí)間分別是多少？A.平均等待時(shí)間為8，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為14B.平均等待時(shí)間為6，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為12C.平均等待時(shí)間為4，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為10D.平均等待時(shí)間為2，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為87、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、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.32MB9、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(kāi)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10、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11、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(kāi)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12、在虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，頁(yè)面置換算法的性能對(duì)系統(tǒng)的整體性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁(yè)面置換算法。以下關(guān)于FIFO算法的特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.FIFO算法可能會(huì)把經(jīng)常使用的頁(yè)面置換出去，導(dǎo)致缺頁(yè)率增加B.FIFO算法總是選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最長(zhǎng)的頁(yè)面進(jìn)行置換C.FIFO算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但性能不如其他復(fù)雜的頁(yè)面置換算法D.FIFO算法不會(huì)產(chǎn)生Belady異?，F(xiàn)象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(kāi)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、在操作系統(tǒng)中，死鎖是一種嚴(yán)重的問(wèn)題。以下關(guān)于死鎖的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.死鎖是指多個(gè)進(jìn)程因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)資源而陷入無(wú)限等待的狀態(tài)B.產(chǎn)生死鎖的必要條件包括互斥條件、請(qǐng)求和保持條件、不剝奪條件和環(huán)路等待條件C.可以通過(guò)銀行家算法來(lái)避免死鎖的發(fā)生D.一旦發(fā)生死鎖，系統(tǒng)就無(wú)法正常運(yùn)行，必須重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)才能解決15、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備與CPU之間的并行性。假設(shè)一個(gè)設(shè)備向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，CPU從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。以下關(guān)于緩沖區(qū)的作用的描述，正確的是：（）A.緩沖區(qū)可以減少設(shè)備等待CPU處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，提高設(shè)備利用率B.緩沖區(qū)可以保證數(shù)據(jù)的順序一致性，避免數(shù)據(jù)混亂C.緩沖區(qū)可以增大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挘岣邤?shù)據(jù)傳輸速度D.緩沖區(qū)可以消除設(shè)備與CPU之間的速度差異，實(shí)現(xiàn)同步工作二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的容錯(cuò)機(jī)制和恢復(fù)策略。2、（本題5分）簡(jiǎn)述實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的截止時(shí)間和錯(cuò)失率。3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理分布式事務(wù)？4、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的行業(yè)趨勢(shì)和預(yù)測(cè)。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討在操作系統(tǒng)中，如何優(yōu)化磁盤的順序讀寫性能，考慮磁盤調(diào)度算法的選擇、文件預(yù)分配和連續(xù)存儲(chǔ)。研究順序讀寫優(yōu)化在大數(shù)據(jù)處理和文件傳輸中的應(yīng)用。2、（本題5分）操作系統(tǒng)中的文件加密技術(shù)對(duì)于保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的安全性具有重要意義。深入探討文件加密的算法和實(shí)現(xiàn)方式，如對(duì)稱加密、非對(duì)稱加密等，分析文件加密對(duì)系統(tǒng)性能的影響，研究如何在文件系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)透明加密和密鑰管理，以及文件加密技術(shù)在操作系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景和面臨的挑戰(zhàn)。3、（本題5分）在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的截止時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間的預(yù)測(cè)是調(diào)度決策的重要依據(jù)。請(qǐng)全面論述任務(wù)時(shí)間特性的分析方法和預(yù)測(cè)模型，分析如何根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行有效的調(diào)度，以及預(yù)測(cè)誤差對(duì)系統(tǒng)性能的影響。4、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)（LFS）的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，研究如何提高文件系統(tǒng)的寫入性能和數(shù)據(jù)一致性。分析LFS在大數(shù)據(jù)處理和高并發(fā)環(huán)境中的應(yīng)用。5、（本題5分）在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的資源需求預(yù)測(cè)對(duì)于資源分配和調(diào)度至關(guān)重要。請(qǐng)綜合論述資源需求預(yù)測(cè)的方法和模型，分析預(yù)測(cè)的不確定性對(duì)系統(tǒng)