西安航空學(xué)院《操作系統(tǒng)及應(yīng)用》2022-2023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)西安航空學(xué)院《操作系統(tǒng)及應(yīng)用》

2022-2023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)具有虛擬存儲(chǔ)功能的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的部分頁(yè)面被換出到外存。當(dāng)該進(jìn)程再次訪問(wèn)這些被換出的頁(yè)面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。以下關(guān)于缺頁(yè)中斷處理的說(shuō)法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)立即將所需頁(yè)面從外存調(diào)入內(nèi)存，然后恢復(fù)進(jìn)程的執(zhí)行B.缺頁(yè)中斷處理過(guò)程中，進(jìn)程會(huì)被一直阻塞，直到頁(yè)面調(diào)入完成C.操作系統(tǒng)會(huì)先選擇一個(gè)合適的頁(yè)面進(jìn)行置換，然后將所需頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存D.缺頁(yè)中斷的處理優(yōu)先級(jí)低于其他硬件中斷，會(huì)在其他中斷處理完成后再進(jìn)行2、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是進(jìn)程之間交換信息的重要手段。常見(jiàn)的進(jìn)程通信方式有共享存儲(chǔ)、消息傳遞和管道通信等。共享存儲(chǔ)方式通過(guò)在內(nèi)存中開(kāi)辟共享存儲(chǔ)區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信；消息傳遞方式則通過(guò)發(fā)送和接收消息來(lái)完成；管道通信是一種半雙工的通信方式?，F(xiàn)在有兩個(gè)進(jìn)程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，為了提高通信效率，最適合采用的通信方式是（）A.共享存儲(chǔ)B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式均可3、在一個(gè)具有進(jìn)程優(yōu)先級(jí)調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)分為高、中、低三個(gè)級(jí)別。高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可以搶占中、低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的CPU資源，中優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可以搶占低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的CPU資源。當(dāng)前有三個(gè)進(jìn)程P1（高優(yōu)先級(jí)）、P2（中優(yōu)先級(jí)）、P3（低優(yōu)先級(jí)），P3正在運(yùn)行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時(shí)，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會(huì)如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運(yùn)行P1B.等待P3運(yùn)行完當(dāng)前時(shí)間片，再運(yùn)行P1C.讓P1等待，直到P3主動(dòng)放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)4、在一個(gè)具有緩存機(jī)制的操作系統(tǒng)中，為了提高磁盤(pán)I/O的性能，系統(tǒng)會(huì)在內(nèi)存中設(shè)置磁盤(pán)緩存。假設(shè)系統(tǒng)中有一個(gè)頻繁訪問(wèn)的小文件，其數(shù)據(jù)可以完全存儲(chǔ)在磁盤(pán)緩存中。分析磁盤(pán)緩存的替換策略（如LRU、FIFO等）對(duì)緩存命中率和系統(tǒng)整體性能的影響，并討論如何根據(jù)文件的訪問(wèn)模式選擇合適的緩存替換策略。A.LRU策略最優(yōu)B.FIFO策略最優(yōu)C.應(yīng)根據(jù)訪問(wèn)模式選擇D.緩存替換策略影響不大5、在一個(gè)多線程操作系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)線程。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程P有兩個(gè)線程T1和T2，它們共享進(jìn)程的資源，如內(nèi)存、文件描述符等?，F(xiàn)在線程T1正在進(jìn)行一個(gè)耗時(shí)的計(jì)算操作，而線程T2需要訪問(wèn)線程T1正在使用的資源。分析在這種情況下，可能出現(xiàn)的線程同步問(wèn)題，如競(jìng)爭(zhēng)條件和死鎖，并討論如何使用互斥鎖、條件變量等同步機(jī)制來(lái)解決這些問(wèn)題，以及這些同步機(jī)制對(duì)線程執(zhí)行效率的影響。A.同步機(jī)制總是提高效率B.同步機(jī)制總是降低效率C.同步機(jī)制在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于線程的操作和資源的使用情況6、在一個(gè)請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，開(kāi)始時(shí)進(jìn)程的頁(yè)面訪問(wèn)序列為7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。采用最近最久未使用（LRU）頁(yè)面置換算法，當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)頁(yè)面4時(shí)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷，此時(shí)應(yīng)淘汰的頁(yè)面是哪個(gè)？（）A.7B.0C.1D.27、某操作系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們共享兩個(gè)資源R1和R2。資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源最大需求資源R1R2R1R2P11032P20121P31131系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如果是，給出一個(gè)安全序列。（請(qǐng)給出詳細(xì)的分析過(guò)程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P28、設(shè)備管理中的緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備的I/O性能。以下關(guān)于緩沖技術(shù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.緩沖技術(shù)可以減少設(shè)備和CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐量B.緩沖技術(shù)可以分為單緩沖、雙緩沖和循環(huán)緩沖等不同類(lèi)型C.緩沖技術(shù)可以通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒(méi)有作用9、操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理負(fù)責(zé)對(duì)用戶(hù)提交的作業(yè)進(jìn)行組織、調(diào)度和控制。作業(yè)通常由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制說(shuō)明書(shū)組成。作業(yè)調(diào)度算法的性能直接影響系統(tǒng)的效率和用戶(hù)的滿意度。假設(shè)有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間分別為8:00、8:30和9:00，運(yùn)行時(shí)間分別為2小時(shí)、1小時(shí)和0.5小時(shí)。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，且系統(tǒng)在10:00開(kāi)始調(diào)度作業(yè)，那么平均等待時(shí)間為（）A.0.5小時(shí)B.1小時(shí)C.1.5小時(shí)D.2小時(shí)10、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信中，共享內(nèi)存是一種高效的方式。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2通過(guò)共享內(nèi)存進(jìn)行通信，以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內(nèi)存區(qū)域的大小是固定的，不能動(dòng)態(tài)調(diào)整B.進(jìn)程P1和P2對(duì)共享內(nèi)存的訪問(wèn)是互斥的，避免了數(shù)據(jù)沖突C.共享內(nèi)存通信需要操作系統(tǒng)提供額外的同步機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)的一致性D.共享內(nèi)存通信只適用于同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程，不能用于不同計(jì)算機(jī)之間的進(jìn)程通信11、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件的訪問(wèn)控制列表（ACL）可以提供更精細(xì)的訪問(wèn)權(quán)限控制。假設(shè)一個(gè)文件有多個(gè)用戶(hù)和組的訪問(wèn)權(quán)限設(shè)置，分析ACL的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式，包括權(quán)限的定義、繼承和沖突解決等，并討論與傳統(tǒng)的用戶(hù)/組權(quán)限模式相比，ACL在靈活性和管理復(fù)雜性方面的特點(diǎn)。A.ACL更靈活但更復(fù)雜B.ACL不如傳統(tǒng)模式靈活但更簡(jiǎn)單C.ACL和傳統(tǒng)模式在靈活性和復(fù)雜性上相當(dāng)D.取決于文件系統(tǒng)的類(lèi)型和應(yīng)用需求12、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(guò)硬件和軟件的結(jié)合來(lái)防止進(jìn)程訪問(wèn)其他進(jìn)程的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)進(jìn)程P1試圖訪問(wèn)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(wèn)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(guò)硬件MMU實(shí)現(xiàn)，意義重大B.通過(guò)操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)，意義不大C.通過(guò)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13、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，磁盤(pán)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.18014、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(yè)存儲(chǔ)管理方式，頁(yè)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(yè)表項(xiàng)數(shù)量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M15、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(kāi)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.18500二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)調(diào)整策略有哪些？2、（本題5分）解釋直接內(nèi)存訪問(wèn)（DMA）的特點(diǎn)和工作原理。3、（本題5分）簡(jiǎn)述分頁(yè)存儲(chǔ)管理的基本原理。4、（本題5分）簡(jiǎn)述訪問(wèn)控制的基本原理和方法。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）隨著邊緣計(jì)算的興起，操作系統(tǒng)在邊緣設(shè)備上的運(yùn)行面臨新的挑戰(zhàn)。請(qǐng)深入探討邊緣操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和需求，如低延遲、輕量級(jí)、適應(yīng)惡劣環(huán)境等，分析常見(jiàn)的邊緣操作系統(tǒng)，如EdgeXFoundry、KubeEdge等的架構(gòu)和功能，以及如何為邊緣計(jì)算場(chǎng)景選擇合適的操作系統(tǒng)。2、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程調(diào)度算法的分類(lèi)、特點(diǎn)以及它們?cè)诓煌瑘?chǎng)景下的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和局限性，舉例說(shuō)明如何根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載和性能需求選擇合適的調(diào)度算法。3、（本題5分）詳細(xì)探討操作系統(tǒng)中的線程模型，包括用戶(hù)級(jí)線程和內(nèi)核級(jí)線程，分析它們的實(shí)現(xiàn)方式、切換開(kāi)銷(xiāo)和并發(fā)性能，以及如何在多線程編程中有效地利用線程資源。4、（本題5分）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用場(chǎng)景中具有重要作用。請(qǐng)全面論述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)、分類(lèi)（硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)），探討實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度算法、資源分配策略和容錯(cuò)機(jī)制，以及如何保證實(shí)時(shí)系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)并滿足性能要求。5、（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