樂山師范學院《操作系統(tǒng)與分布式計算》2023-2024學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁樂山師范學院《操作系統(tǒng)與分布式計算》

2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結合了段式和頁式存儲管理的優(yōu)點。假設一個程序被分為多個段，每個段又被分為多個頁。以下關于段頁式存儲管理的地址轉換過程的描述，正確的是：（）A.首先進行段的地址轉換，然后進行頁的地址轉換B.先進行頁的地址轉換，再進行段的地址轉換C.段和頁的地址轉換同時進行，以提高效率D.地址轉換過程只需要進行一次，無需區(qū)分段和頁2、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網絡連接在一起，共同完成一個任務。假設一個計算任務可以被分解為多個子任務，并分配到不同的計算機上執(zhí)行。在任務執(zhí)行過程中，需要進行進程間的通信和同步。以下哪種方式最適合用于進程間的通信？（）A.共享內存B.消息傳遞C.信號量D.管道3、在一個采用分頁存儲管理的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的邏輯地址空間被劃分為若干固定大小的頁，物理內存也被劃分為相同大小的頁框。假設頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址為0x12345678，該地址對應的頁號和頁內偏移量分別是多少？同時，若系統(tǒng)的物理內存有16GB，頁框大小與頁面大小相同，那么物理地址空間的頁表項數(shù)量最多是多少？（）A.頁號為0x0324，頁內偏移量為0x1678；頁表項數(shù)量最多為2^28個B.頁號為0x1234，頁內偏移量為0x5678；頁表項數(shù)量最多為2^30個C.頁號為0x5678，頁內偏移量為0x1234；頁表項數(shù)量最多為2^34個D.頁號為0x3456，頁內偏移量為0x7812；頁表項數(shù)量最多為2^32個4、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5、操作系統(tǒng)中的死鎖問題是一個重要的研究課題。假設有三個進程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。以下關于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會導致死鎖，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)可以通過預先分配所有資源的方式來完全避免死鎖的出現(xiàn)6、在一個具有內存壓縮功能的操作系統(tǒng)中，當內存不足時，系統(tǒng)會對部分內存頁面進行壓縮以節(jié)省空間。分析內存壓縮的原理和實現(xiàn)方式，包括壓縮算法的選擇、壓縮和解壓縮的開銷等，并討論內存壓縮在提高內存利用率和系統(tǒng)性能方面的效果，以及在什么情況下內存壓縮可能不適用。A.內存壓縮總是提高性能和利用率B.內存壓縮總是降低性能和利用率C.內存壓縮在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統(tǒng)的內存壓力和應用程序的特點7、在操作系統(tǒng)中，進程通信是進程之間交換信息的重要手段。常見的進程通信方式有共享存儲、消息傳遞和管道通信等。共享存儲方式通過在內存中開辟共享存儲區(qū)來實現(xiàn)進程間的通信；消息傳遞方式則通過發(fā)送和接收消息來完成；管道通信是一種半雙工的通信方式?，F(xiàn)在有兩個進程需要頻繁地交換大量數(shù)據，為了提高通信效率，最適合采用的通信方式是（）A.共享存儲B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式均可8、在一個操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉換是由各種事件引起的。假設進程當前處于就緒狀態(tài)，以下哪種事件會導致進程進入阻塞狀態(tài)？（）A.分配到CPU時間片B.等待的I/O操作完成C.等待獲取一個資源，而該資源當前不可用D.時間片用完9、在操作系統(tǒng)中，文件的共享和保護是非常重要的問題。文件共享可以提高系統(tǒng)資源的利用率，但也可能帶來安全風險。為了實現(xiàn)文件共享，可以采用基于索引節(jié)點的共享方式或者利用符號鏈接實現(xiàn)共享。對于文件保護，常見的方法有訪問控制列表（ACL）、口令保護和加密保護等?，F(xiàn)在有一個文件系統(tǒng)，多個用戶需要同時訪問一個共享文件，為了保證文件的安全性和一致性，采用的合適方法是（）A.為每個用戶設置不同的訪問權限B.對文件進行加密保護C.要求用戶輸入口令才能訪問文件D.限制同時訪問的用戶數(shù)量10、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和60ms。采用速率單調調度算法（RMS），請問這三個任務能否被正確調度？如果能，給出調度順序；如果不能，說明原因。（）A.能，調度順序為T1,T2,T3B.能，調度順序為T1,T3,T2C.否，T2和T3的執(zhí)行時間超過其周期的一半D.否，系統(tǒng)總負載超過處理器處理能力11、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個表項占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB12、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號03152731則邏輯地址0x8000對應的物理地址是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.013、在一個具有內存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁相結合的存儲管理方式。進程的邏輯地址由段號、段內頁號和頁內偏移量組成。假設段表項中包含段的起始地址、段長和頁表起始地址，頁表項中包含頁框號。當進程訪問邏輯地址為（2，1，500）時（假設段號、段內頁號和頁內偏移量均從0開始計數(shù)），系統(tǒng)進行地址轉換。已知段表中第2段的起始地址為10000，段長為5000，頁表起始地址為2000，頁表中第1頁對應的頁框號為3。那么，對應的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.1850014、在一個多道程序設計系統(tǒng)中，有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的到達時間、運行時間和優(yōu)先級如下表所示。假設系統(tǒng)采用優(yōu)先級調度算法，優(yōu)先級數(shù)值越大優(yōu)先級越高。作業(yè)到達時間運行時間（分鐘）優(yōu)先級J18:00305J28:10203J38:25154請問，作業(yè)的執(zhí)行順序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J315、以下關于操作系統(tǒng)中進程概念的描述，進程是程序在一個數(shù)據集合上的運行過程，它具有動態(tài)性、并發(fā)性等特征。在操作系統(tǒng)中，進程通常由程序段、數(shù)據段和進程控制塊（PCB）組成。其中，PCB包含了進程的標識符、狀態(tài)、優(yōu)先級、程序計數(shù)器等重要信息。那么，進程與程序的本質區(qū)別在于（）A.進程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進程存儲在內存，程序存儲在外存C.進程能被多個程序共享，程序不能被多個進程共享D.進程有多個執(zhí)行狀態(tài)，程序只有一個執(zhí)行狀態(tài)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)中的內存分配的首次適應算法。2、（本題5分）什么是虛擬設備？它是如何實現(xiàn)的？3、（本題5分）解釋容器技術與虛擬機的區(qū)別。4、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的實驗和評估方法？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在多任務操作系統(tǒng)中，上下文切換是頻繁發(fā)生的操作。論述上下文切換的過程和開銷，分析影響上下文切換性能的因素，如寄存器保存和恢復、內存訪問等，探討如何減少上下文切換的次數(shù)和時間以提高系統(tǒng)性能。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)調用的異步執(zhí)行模式，分析異步系統(tǒng)調用的實現(xiàn)機制、優(yōu)點和適用場景，以及如何處理異步調用的結果和錯誤。3、（本題5分）在實時操作系統(tǒng)中，任務的能耗管理是一個重要的研究方向。請深入探討實時任務的能耗模型和優(yōu)化策略，分析能耗管理與任務調度、資源分配的關系，以及如何在滿足實時性要求的同時降低系統(tǒng)能耗。4、（本題5分）詳細論述操作系統(tǒng)中的虛擬內存的頁面替換算法的改進和優(yōu)化，如基于工作集的頁面替換算法、自適應頁面替換算法等，分析它們的性能優(yōu)勢和適用場景。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的進程遷移功能在負載均衡和容錯方面具有應用價值。論述進程遷移的原理和過程，分析影