安徽大學(xué)《操作系統(tǒng)實驗》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)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頁安徽大學(xué)

《操作系統(tǒng)實驗》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、在一個單核CPU的操作系統(tǒng)中，同時有多個進程處于就緒狀態(tài)。假設(shè)系統(tǒng)采用先來先服務(wù)（FCFS）的調(diào)度算法，進程P1、P2、P3、P4、P5的到達時間和服務(wù)時間如下表所示：（）進程到達時間服務(wù)時間P1010P228P346P464P582那么，平均等待時間和平均周轉(zhuǎn)時間分別是多少？A.平均等待時間為8，平均周轉(zhuǎn)時間為14B.平均等待時間為6，平均周轉(zhuǎn)時間為12C.平均等待時間為4，平均周轉(zhuǎn)時間為10D.平均等待時間為2，平均周轉(zhuǎn)時間為82、在一個操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：就緒->運行，運行->就緒，運行->阻塞，阻塞->就緒。假設(shè)當(dāng)前有三個進程P1、P2、P3處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時間片大小為10ms。進程P1首先獲得CPU資源并開始運行，在運行5ms后，進程P1發(fā)生I/O操作進入阻塞狀態(tài)。此時，系統(tǒng)會如何調(diào)度？（）A.從就緒隊列中選擇P2進程運行B.等待P1的I/O操作完成，繼續(xù)運行P1C.重新選擇P1進程運行，直到時間片用完D.暫停系統(tǒng)運行，等待其他進程進入就緒狀態(tài)3、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)的截止時間是一個關(guān)鍵因素。假設(shè)系統(tǒng)中有一個硬實時任務(wù)T1，其截止時間為100ms，當(dāng)前時間為50ms，任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行了40ms，還剩下20ms的計算量。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)會暫停其他任務(wù)，優(yōu)先保證T1在截止時間前完成B.如果此時有一個更高優(yōu)先級的非實時任務(wù)就緒，操作系統(tǒng)會調(diào)度該任務(wù)執(zhí)行C.由于T1已經(jīng)花費了較多時間，操作系統(tǒng)會判定其無法按時完成，將其放棄D.實時操作系統(tǒng)不會對任務(wù)進行搶占式調(diào)度，以避免影響任務(wù)的執(zhí)行進度4、某計算機系統(tǒng)中，有一臺打印機被多個進程競爭使用。為了保證打印結(jié)果的正確，系統(tǒng)應(yīng)采用何種技術(shù)？（）A.進程互斥B.進程同步C.進程通信D.死鎖避免5、有一個文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13個地址項，其中0-9個地址項為直接地址，第10個地址項為一次間接地址，第11個地址項為二次間接地址，第12個地址項為三次間接地址。若每個盤塊的大小為512B，每個盤塊號占4B，則該文件系統(tǒng)允許的最大文件長度是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.10+512+512×512+512×512×512B.10×512+512×512+512×512×512C.10×512+512×512+512×512×512×512D.10+512×512+512×512×512+512×512×512×5126、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式會影響文件的讀寫效率和存儲空間的利用。連續(xù)分配方式將文件存儲在連續(xù)的磁盤塊中，便于順序訪問，但容易產(chǎn)生外部碎片；鏈式分配方式通過指針將文件的磁盤塊鏈接起來，解決了外部碎片問題，但隨機訪問效率較低；索引分配方式則通過索引表來管理文件的磁盤塊。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引分配方式，索引表項中包含直接地址和間接地址。每個磁盤塊大小為1KB，文件大小為100KB，直接地址項可以指向10個磁盤塊，一個一級間接地址項可以指向256個磁盤塊。那么，至少需要多少個一級間接地址（）項來存儲該文件（）A.0個B.1個C.2個D.3個7、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)負責(zé)管理存儲在磁盤上的文件和目錄。假設(shè)使用的是一種索引節(jié)點（inode）結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，每個文件都有一個對應(yīng)的inode，其中包含了文件的屬性信息和指向文件數(shù)據(jù)塊的指針?，F(xiàn)在有一個大文件，其數(shù)據(jù)分布在多個不連續(xù)的磁盤塊上。當(dāng)讀取這個文件時，文件系統(tǒng)需要通過inode中的指針來定位數(shù)據(jù)塊。分析這種文件系統(tǒng)在處理大文件時的性能特點，包括磁盤尋道時間、數(shù)據(jù)傳輸速度和文件訪問的效率，并探討如何優(yōu)化文件系統(tǒng)以提高大文件的訪問性能。A.讀取大文件時性能較好，無需優(yōu)化B.讀取大文件時性能較差，可采用連續(xù)分配方式優(yōu)化C.讀取大文件時性能較差，可采用更大的磁盤緩存優(yōu)化D.讀取大文件時性能較差，可采用更高效的磁盤調(diào)度算法優(yōu)化8、設(shè)備管理是操作系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。以下關(guān)于設(shè)備管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備管理負責(zé)管理計算機中的各種外部設(shè)備，如硬盤、打印機、鍵盤等B.設(shè)備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動I/O和DMA方式等C.設(shè)備管理可以通過設(shè)備驅(qū)動程序來實現(xiàn)對設(shè)備的控制和操作D.設(shè)備管理可以將所有設(shè)備都看作是文件，通過文件系統(tǒng)來進行管理9、操作系統(tǒng)中的死鎖問題是一個重要的研究課題。假設(shè)有三個進程P1、P2和P3，它們分別需要資源A、B和C。目前，P1占用了資源A，P2占用了資源B，P3占用了資源C，并且它們都在請求對方占用的資源。以下關(guān)于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會導(dǎo)致死鎖，因為三個進程都無法繼續(xù)執(zhí)行B.死鎖的發(fā)生是因為資源分配不當(dāng)和進程推進順序不合理C.只要其中一個進程釋放其占用的資源，就可以避免死鎖的發(fā)生D.操作系統(tǒng)可以通過預(yù)先分配所有資源的方式來完全避免死鎖的出現(xiàn)10、在一個具有多個進程的系統(tǒng)中，進程之間通過共享內(nèi)存進行通信。假設(shè)共享內(nèi)存區(qū)域的大小為10MB，有兩個進程P1和P2同時對該共享內(nèi)存進行讀寫操作。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，需要采用何種同步機制？（）A.信號量B.管程C.消息隊列D.條件變量11、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理是兩種常見的方式。假設(shè)一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關(guān)于段式存儲管理和頁式存儲管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲管理更便于實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的共享，因為段是按照邏輯劃分的B.頁式存儲管理的內(nèi)存碎片問題比段式存儲管理更嚴重C.段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲管理快，因為段的長度是固定的D.頁式存儲管理比段式存儲管理更適合處理大程序，因為頁的大小是固定的12、操作系統(tǒng)的文件保護機制可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護可以通過訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權(quán)限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護只需要在文件系統(tǒng)層面實現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分13、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務(wù)的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個任務(wù)能否在各自的周期內(nèi)完成執(zhí)行？（給出詳細的計算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對14、在操作系統(tǒng)的虛擬存儲管理中，頁面置換算法的選擇對系統(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間未被使用的頁面進行置換C.NRU算法在選擇置換頁面時，不考慮頁面的訪問頻率D.NRU算法比先進先出（FIFO）算法更能避免Belady異常現(xiàn)象15、在一個具有虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)采用請求調(diào)頁的方式將頁面調(diào)入內(nèi)存。當(dāng)一個進程訪問一個不在內(nèi)存中的頁面時，會產(chǎn)生缺頁中斷。假設(shè)頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，系統(tǒng)為該進程分配了4個頁框。進程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，初始時4個頁框均為空。那么，在這個過程中發(fā)生的缺頁次數(shù)是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的跨平臺性和兼容性。2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的安全漏洞發(fā)現(xiàn)和修復(fù)流程。4、（本題5分）什么是死鎖？產(chǎn)生死鎖的必要條件有哪些？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)資源監(jiān)控工具不僅可以用于性能分析，還可以用于故障預(yù)警。論述如何利用資源監(jiān)控數(shù)據(jù)進行故障預(yù)測，分析相關(guān)的算法和模型，探討如何建立有效的故障預(yù)警機制。2、（本題5分）操作系統(tǒng)的設(shè)備管理是保證計算機系統(tǒng)中各種硬件設(shè)備正常運行和有效利用的關(guān)鍵。請深入論述設(shè)備管理的主要任務(wù)和功能，包括設(shè)備的分配與回收、驅(qū)動程序的加載與管理、設(shè)備的緩沖技術(shù)和I/O控制方式，以及如何提高設(shè)備的利用率和I/O操作的性能。3、（本題5分）探討在操作系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)可靠的文件刪除和數(shù)據(jù)擦除，考慮文件刪除后的恢復(fù)可能性和數(shù)據(jù)殘留問題。研究數(shù)據(jù)安全刪除技術(shù)在隱私保護中的應(yīng)用。4、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的內(nèi)核線程和用戶線程的切換開銷比較，分析影響線程切換開銷的因素和優(yōu)化方法。探討在不同應(yīng)用場景下選擇內(nèi)核線程或用戶線程的策略。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的引導(dǎo)加載程序負責(zé)啟動操作系統(tǒng)。請詳細闡述常見引導(dǎo)加載程序（如