煙臺大學(xué)《操作系統(tǒng)課程設(shè)計》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁煙臺大學(xué)《操作系統(tǒng)課程設(shè)計》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、某操作系統(tǒng)支持多種文件系統(tǒng)，包括FAT32、NTFS和EXT4等。現(xiàn)在有一個文件需要在不同的文件系統(tǒng)之間進行復(fù)制，假設(shè)文件大小為10GB，源文件系統(tǒng)為FAT32，目標(biāo)文件系統(tǒng)為NTFS。在復(fù)制過程中，需要考慮文件系統(tǒng)的特性，如最大文件大小限制、簇大小、文件屬性支持等。以下關(guān)于這個文件復(fù)制過程的描述，哪一項是正確的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制為4GB，所以無法直接復(fù)制這個10GB的文件B.文件復(fù)制時，簇大小的差異不會影響文件的內(nèi)容和存儲效率C.NTFS支持更多的文件屬性，復(fù)制過程中源文件系統(tǒng)中不支持的屬性會被自動丟棄D.復(fù)制過程中，文件系統(tǒng)會自動調(diào)整文件的存儲結(jié)構(gòu)以適應(yīng)目標(biāo)文件系統(tǒng)的要求，無需用戶干預(yù)2、操作系統(tǒng)的進程通信可以實現(xiàn)不同進程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)于進程通信的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程通信可以分為共享內(nèi)存、消息傳遞和管道等方式B.共享內(nèi)存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進程之間的通信3、在一個具有虛擬存儲管理的操作系統(tǒng)中，進程的邏輯地址空間被劃分為若干頁面，物理內(nèi)存被劃分為相同大小的頁框。當(dāng)進程執(zhí)行時，如果所需頁面不在物理內(nèi)存中，就會產(chǎn)生缺頁中斷。假設(shè)一個進程正在執(zhí)行，其頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統(tǒng)采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，分配給該進程的物理內(nèi)存頁框數(shù)量為3。那么，在此過程中發(fā)生的缺頁次數(shù)是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次4、在一個具有進程通信機制的操作系統(tǒng)中，有進程P1和P2，它們通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發(fā)送了5條消息，P2從消息隊列中接收消息。假設(shè)消息隊列遵循先進先出的原則，且P2接收消息的速度比P1發(fā)送消息的速度慢。當(dāng)P2開始接收消息時，消息隊列中已有3條消息。那么，P2最多能接收到幾條消息？（）A.3條B.5條C.8條D.不確定，取決于P2接收消息的時間和P1發(fā)送消息的情況5、在一個采用請求調(diào)頁存儲管理的系統(tǒng)中，某進程在運行過程中要訪問的頁面序列為：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系統(tǒng)分配給該進程的物理塊數(shù)為3，且初始時進程的頁面都不在內(nèi)存中。當(dāng)進程訪問頁面3時發(fā)生缺頁中斷，采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，此時被淘汰的頁面是哪個？（）A.1B.2C.4D.56、文件系統(tǒng)的文件共享是指多個用戶可以同時訪問同一個文件。以下關(guān)于文件共享的描述中，哪個選項是錯誤的？（）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.文件共享只對文本文件有效，對二進制文件沒有作用7、在一個采用段頁式存儲管理的系統(tǒng)中，某進程的段表如下所示：段號頁表長度（頁）頁表始址032001240021500若邏輯地址為（1，100），其中段號為1，頁號為100，頁面大小為1KB，請問其對應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細(xì)的計算過程）（）A.500B.600C.700D.8008、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?，提高?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，實現(xiàn)同步工作9、某計算機系統(tǒng)采用DMA方式進行數(shù)據(jù)傳輸，DMA控制器每次能夠傳輸一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。若要傳輸1000字節(jié)的數(shù)據(jù)，DMA初始化設(shè)置的時間為100μs，DMA傳輸一個字節(jié)的時間為1μs，中斷處理的時間為50μs，請問完成這次數(shù)據(jù)傳輸總共需要多長時間？（）A.1150μsB.1550μsC.2050μsD.2150μs10、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811、在一個采用請求分段存儲管理的系統(tǒng)中，某進程的段表如下：段號0對應(yīng)的段長為500，段起始地址為1000；段號1對應(yīng)的段長為800，段起始地址為2000；段號2對應(yīng)的段長為1000，段起始地址為5000。當(dāng)進程訪問的邏輯地址為1，600時，會發(fā)生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪問C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯誤12、在一個操作系統(tǒng)中，有進程P1、P2、P3，它們的資源需求分別為（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系統(tǒng)可用資源為（2，1，1）。采用銀行家算法判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？（）A.安全B.不安全C.無法確定D.以上都不對13、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來管理文件，每個inode包含12個直接地址指針、1個一級間接地址指針、1個二級間接地址指針和1個三級間接地址指針。每個盤塊大小為1KB，每個盤塊號占4B。若文件最大長度為4TB，則三級間接地址指針指向的盤塊數(shù)是多少？（請詳細(xì)計算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^2614、在一個具有實時時鐘的操作系統(tǒng)中，時鐘中斷是系統(tǒng)進行時間管理和任務(wù)調(diào)度的重要依據(jù)。假設(shè)系統(tǒng)的時鐘中斷頻率為100Hz，分析時鐘中斷對系統(tǒng)性能的影響，包括中斷處理的開銷和對任務(wù)執(zhí)行的干擾等，并討論如何合理設(shè)置時鐘中斷頻率以平衡系統(tǒng)的時間精度和性能，以及在不同應(yīng)用場景下的最佳實踐。A.時鐘中斷頻率越高越好B.時鐘中斷頻率越低越好C.存在一個最優(yōu)的時鐘中斷頻率D.時鐘中斷頻率的影響不大15、在一個具有快表的分頁系統(tǒng)中，假定頁表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內(nèi)存訪問需要查找頁表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問時間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋內(nèi)存管理的主要任務(wù)。2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的頁面淘汰算法。3、（本題5分）簡述嵌入式操作系統(tǒng)的特點。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)的引導(dǎo)過程是系統(tǒng)啟動的關(guān)鍵階段。請詳細(xì)論述操作系統(tǒng)的引導(dǎo)流程，包括硬件自檢、BIOS初始化、加載操作系統(tǒng)內(nèi)核等步驟，分析引導(dǎo)過程中可能出現(xiàn)的故障和解決方法，以及如何優(yōu)化引導(dǎo)時間提高系統(tǒng)的啟動速度。2、（本題5分）操作系統(tǒng)中的設(shè)備虛擬化技術(shù)使得多個虛擬機能夠共享物理設(shè)備。詳細(xì)論述設(shè)備虛擬化的方法，如全虛擬化、半虛擬化和硬件輔助虛擬化，分析設(shè)備虛擬化在提高設(shè)備利用率和隔離性方面的優(yōu)勢，研究如何優(yōu)化設(shè)備虛擬化的性能和降低虛擬化開銷，以及設(shè)備虛擬化在云計算和數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的實時操作系統(tǒng)的確定性和可預(yù)測性保障機制，分析任務(wù)的時間約束、資源預(yù)留和調(diào)度算法的確定性。研究實時操作系統(tǒng)在工業(yè)控制、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用要求。4、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進程的優(yōu)先級繼承和優(yōu)先級天花板機制，探討如何解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。分析這些機制對實時系統(tǒng)和多任務(wù)環(huán)境的性能影響。5、（本題5分）詳細(xì)論述操