安慶師范大學(xué)《操作系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁安慶師范大學(xué)《操作系統(tǒng)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(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2分，共30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)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)CPU和內(nèi)存資源。假設(shè)系統(tǒng)中有進(jìn)程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級(jí)分別為高、中、低，并且它們的運(yùn)行時(shí)間和內(nèi)存需求各不相同。P1需要運(yùn)行10分鐘，占用512MB內(nèi)存；P2需要運(yùn)行20分鐘，占用256MB內(nèi)存；P3需要運(yùn)行30分鐘，占用128MB內(nèi)存。當(dāng)前系統(tǒng)可用內(nèi)存為1GB，CPU采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時(shí)間片大小為5分鐘。在這種情況下，以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度和內(nèi)存分配的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.進(jìn)程P1會(huì)首先獲得CPU資源，因?yàn)樗膬?yōu)先級(jí)最高，并且會(huì)一次性分配512MB內(nèi)存B.由于內(nèi)存有限，進(jìn)程P3可能會(huì)因?yàn)閮?nèi)存不足而被阻塞，直到其他進(jìn)程釋放足夠的內(nèi)存C.CPU會(huì)按照P1、P2、P3的順序輪流執(zhí)行，每個(gè)進(jìn)程每次執(zhí)行5分鐘，內(nèi)存根據(jù)進(jìn)程需求逐步分配D.進(jìn)程P2可能會(huì)在P1運(yùn)行完第一個(gè)時(shí)間片后獲得CPU資源，內(nèi)存分配會(huì)優(yōu)先滿足運(yùn)行時(shí)間短的進(jìn)程2、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的調(diào)度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度算法的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法簡(jiǎn)單直觀，但可能導(dǎo)致短作業(yè)等待時(shí)間過長(zhǎng)B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導(dǎo)致長(zhǎng)作業(yè)饑餓C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個(gè)進(jìn)程都有機(jī)會(huì)執(zhí)行，但可能導(dǎo)致頻繁的上下文切換D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法可以兼顧短作業(yè)和長(zhǎng)作業(yè)的需求，但計(jì)算響應(yīng)比的開銷較大，不適合實(shí)時(shí)系統(tǒng)3、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)4、在操作系統(tǒng)中，死鎖是一種嚴(yán)重的問題。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.可以通過銀行家算法來避免死鎖的發(fā)生D.一旦發(fā)生死鎖，系統(tǒng)就無法正常運(yùn)行，必須重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)才能解決5、在一個(gè)分時(shí)操作系統(tǒng)中，多個(gè)用戶通過終端同時(shí)訪問系統(tǒng)。系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配了一定的時(shí)間片來執(zhí)行任務(wù)。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)用戶A、B、C，其任務(wù)的優(yōu)先級(jí)依次降低。在某一時(shí)刻，用戶A的任務(wù)正在執(zhí)行，時(shí)間片尚未用完，但此時(shí)有一個(gè)更高優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)任務(wù)D進(jìn)入系統(tǒng)。以下關(guān)于系統(tǒng)處理方式的描述，哪項(xiàng)是正確的？（）A.立即中斷用戶A的任務(wù)，執(zhí)行任務(wù)D，完成后再回到用戶A的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行剩余時(shí)間片B.等待用戶A的時(shí)間片用完，再執(zhí)行任務(wù)DC.暫停用戶A的任務(wù)，將其放入就緒隊(duì)列末尾，執(zhí)行任務(wù)D，完成后從就緒隊(duì)列頭部重新調(diào)度任務(wù)D.忽略任務(wù)D，繼續(xù)執(zhí)行用戶A的任務(wù)直到時(shí)間片用完6、某操作系統(tǒng)采用分段存儲(chǔ)管理方式，用戶程序分為三個(gè)段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。其中代碼段的段地址為0x1000，段長(zhǎng)2KB；數(shù)據(jù)段的段地址為0x2000，段長(zhǎng)1KB；堆棧段的段地址為0x3000，段長(zhǎng)0.5KB。若系統(tǒng)地址空間為4GB，且段表存放在內(nèi)存中，每個(gè)段表項(xiàng)占用4B。則段表的最大長(zhǎng)度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.81927、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式、分段式或段頁式等存儲(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，使得程序可以在沒有物理內(nèi)存的情況下運(yùn)行8、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進(jìn)程可以使用比實(shí)際物理內(nèi)存更大的地址空間。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁式存儲(chǔ)管理，頁面大小為4KB，進(jìn)程的虛擬地址空間為8GB?，F(xiàn)在進(jìn)程需要訪問一個(gè)虛擬地址，系統(tǒng)通過頁表進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。分析在這種情況下，頁表的結(jié)構(gòu)和大小，以及如何通過頁表項(xiàng)中的標(biāo)志位（如有效位、修改位等）來管理頁面的狀態(tài)，并討論虛擬內(nèi)存技術(shù)對(duì)系統(tǒng)性能和內(nèi)存使用效率的影響。A.虛擬內(nèi)存技術(shù)提高了性能和效率B.虛擬內(nèi)存技術(shù)降低了性能和效率C.虛擬內(nèi)存技術(shù)在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統(tǒng)的負(fù)載和應(yīng)用程序的特點(diǎn)9、在一個(gè)具有多個(gè)線程的進(jìn)程中，線程之間共享進(jìn)程的資源，包括內(nèi)存、文件描述符等。但每個(gè)線程有自己獨(dú)立的?？臻g和線程控制塊。假設(shè)有線程T1、T2和T3，它們同時(shí)訪問一個(gè)全局變量X，X的初始值為0。T1執(zhí)行X=X+1，T2執(zhí)行X=X-2，T3執(zhí)行X=X*3，請(qǐng)問最終X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能10、在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)采用分頁存儲(chǔ)管理方式，頁面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址空間為32GB。則該進(jìn)程的頁表項(xiàng)數(shù)量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M11、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運(yùn)行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運(yùn)行在用戶模式下12、在一個(gè)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，采用頁面置換算法時(shí)，把最先進(jìn)入內(nèi)存的頁面淘汰。已知系統(tǒng)為某進(jìn)程分配了3個(gè)物理頁框，頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。假設(shè)初始時(shí)內(nèi)存為空，那么，缺頁次數(shù)是多少？（）A.9次B.10次C.11次D.12次13、在一個(gè)具有文件共享功能的操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)訪問同一個(gè)文件。為了保證文件數(shù)據(jù)的一致性，系統(tǒng)采用了文件鎖機(jī)制。有進(jìn)程P1正在對(duì)文件進(jìn)行讀操作，并獲取了共享讀鎖，此時(shí)進(jìn)程P2想要對(duì)文件進(jìn)行寫操作。那么，進(jìn)程P2會(huì)處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)，等待獲取寫鎖B.阻塞狀態(tài)，直到P1釋放讀鎖C.運(yùn)行狀態(tài)，可以直接進(jìn)行寫操作D.錯(cuò)誤狀態(tài)，不允許同時(shí)進(jìn)行讀寫操作14、文件系統(tǒng)的文件共享是指多個(gè)用戶可以同時(shí)訪問同一個(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題D.文件共享只對(duì)文本文件有效，對(duì)二進(jìn)制文件沒有作用15、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段式存儲(chǔ)管理和頁式存儲(chǔ)管理是兩種常見的方式。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段的長(zhǎng)度不同。以下關(guān)于段式存儲(chǔ)管理和頁式存儲(chǔ)管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲(chǔ)管理更便于實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的共享，因?yàn)槎问前凑者壿媱澐值腂.頁式存儲(chǔ)管理的內(nèi)存碎片問題比段式存儲(chǔ)管理更嚴(yán)重C.段式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲(chǔ)管理快，因?yàn)槎蔚拈L(zhǎng)度是固定的D.頁式存儲(chǔ)管理比段式存儲(chǔ)管理更適合處理大程序，因?yàn)轫摰拇笮∈枪潭ǖ亩?、?jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)處理中的作用。2、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理多核系統(tǒng)中的緩存一致性？3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存預(yù)取技術(shù)。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度的可預(yù)測(cè)性是至關(guān)重要的。請(qǐng)深入探討實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度算法的可預(yù)測(cè)性分析方法，包括基于周期、截止時(shí)間和優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，分析影響調(diào)度可預(yù)測(cè)性的因素，如任務(wù)執(zhí)行時(shí)間的不確定性、資源競(jìng)爭(zhēng)等，研究如何通過調(diào)度算法的設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整提高實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度的可預(yù)測(cè)性。2、（本題5分）在分布式操作系統(tǒng)中，分布式共享內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)復(fù)雜的問題。論述分布式共享內(nèi)存的模型和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，如一致性協(xié)議、數(shù)據(jù)復(fù)制策略等，分析分布式共享內(nèi)存在提高分布式應(yīng)用編程效率方面的作用，探討其面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。3、（本題5分）詳細(xì)探討操作系統(tǒng)中的內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的切換機(jī)制，分析切換的觸發(fā)條件、開銷和安全性考慮，以及如何減少不必要的切換以提高系統(tǒng)性能。4、（本題5分）深入探討在分布式操作系統(tǒng)中，分布式鎖的實(shí)現(xiàn)和管理，分析分布式鎖的一致性協(xié)議、容錯(cuò)機(jī)制和性能優(yōu)化方法，以及在分布式并