右江民族醫(yī)學(xué)院《操作系統(tǒng)及應(yīng)用》2023-2024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?！堋狻€…………第1頁，共1頁右江民族醫(yī)學(xué)院《操作系統(tǒng)及應(yīng)用》

2023-2024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、在一個支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，當一個進程發(fā)生缺頁中斷時，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁面置換算法為先進先出（FIFO）算法，當前內(nèi)存中有三個頁面，分別是頁面A、B、C，最近訪問的順序為B、C、A。現(xiàn)在需要調(diào)入頁面D，而內(nèi)存已滿，那么會置換出哪個頁面？（）A.頁面A，因為它是最早進入內(nèi)存的頁面B.頁面B，因為它是最近訪問的頁面C.頁面C，因為它在中間位置D.隨機選擇一個頁面進行置換2、在虛擬存儲管理中，頁面置換算法的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的性能。除了常見的LRU、FIFO等算法，還有最不經(jīng)常使用（LFU）算法。LFU算法根據(jù)頁面被訪問的頻率來選擇淘汰頁面。假設(shè)系統(tǒng)為進程分配了4個物理頁面，頁面訪問序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進行頁面置換。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次3、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)有連續(xù)分配、鏈接分配和索引分配等多種方式。連續(xù)分配方式具有較高的順序訪問速度，但存在外部碎片問題；鏈接分配方式解決了外部碎片問題，但隨機訪問速度較慢；索引分配方式則結(jié)合了兩者的優(yōu)點。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個索引節(jié)點包含13個直接地址項、1個一級間接地址項、1個二級間接地址項和1個三級間接地址項，每個地址項大小為4字節(jié)，盤塊大小為1KB。若要訪問文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤I/O操作（）A.1B.2C.3D.44、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.8MB5、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結(jié)合了段式和頁式存儲管理的優(yōu)點。假設(shè)一個程序被分為多個段，每個段又被分為多個頁。以下關(guān)于段頁式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換過程的描述，正確的是：（）A.首先進行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進行頁的地址轉(zhuǎn)換B.先進行頁的地址轉(zhuǎn)換，再進行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過程只需要進行一次，無需區(qū)分段和頁6、文件系統(tǒng)的文件訪問控制可以限制用戶對文件的訪問權(quán)限。以下關(guān)于文件訪問控制的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件訪問控制可以通過用戶認證和授權(quán)機制來實現(xiàn)B.文件訪問控制可以限制用戶對文件的讀、寫、執(zhí)行等操作C.文件訪問控制可以采用訪問控制列表（ACL）或能力列表等方式實現(xiàn)D.文件訪問控制只對本地文件系統(tǒng)有效，對網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)沒有作用7、有一個文件系統(tǒng)，采用連續(xù)分配方式存儲文件。已知文件A從磁盤地址1000開始，占用了5個連續(xù)的磁盤塊，每個磁盤塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個磁盤塊的內(nèi)容，需要訪問磁盤的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.35848、操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動程序是連接硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)內(nèi)核的橋梁。假設(shè)一個新的打印機設(shè)備被連接到計算機上，以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動程序的作用和工作過程的描述中，正確的是：（）A.設(shè)備驅(qū)動程序負責(zé)將操作系統(tǒng)的通用命令轉(zhuǎn)換為打印機特定的控制指令B.當用戶打印文件時，操作系統(tǒng)直接控制打印機，設(shè)備驅(qū)動程序不參與C.設(shè)備驅(qū)動程序一旦安裝就不會更新，除非打印機硬件發(fā)生重大變化D.設(shè)備驅(qū)動程序獨立于操作系統(tǒng)內(nèi)核運行，不受內(nèi)核的管理和控制9、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項關(guān)鍵任務(wù)，分頁存儲管理是一種常見的內(nèi)存管理方式。在分頁存儲管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個固定大小的頁面，同時將內(nèi)存空間也分為相同大小的頁框。當程序運行時，通過頁表將頁面映射到頁框。現(xiàn)在考慮一個具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁面大小為4KB，那么頁表項的長度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位10、在一個操作系統(tǒng)中，虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。假設(shè)系統(tǒng)同時支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系統(tǒng)，分析VFS的層次結(jié)構(gòu)和工作機制，包括文件操作的轉(zhuǎn)換和不同文件系統(tǒng)的適配，并討論VFS在支持多種文件系統(tǒng)和提高系統(tǒng)可擴展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴展性B.VFS作用有限，對可擴展性影響不大C.VFS增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，得不償失D.取決于系統(tǒng)的應(yīng)用場景和用戶需求11、在一個分布式操作系統(tǒng)中，進程遷移是一項重要的功能。假設(shè)進程P需要從節(jié)點A遷移到節(jié)點B，以下關(guān)于進程遷移的步驟和需要考慮的因素，哪一項是正確的？（）A.首先停止進程P在節(jié)點A的執(zhí)行，將其狀態(tài)和數(shù)據(jù)打包發(fā)送到節(jié)點B，在節(jié)點B恢復(fù)進程的執(zhí)行；需要考慮節(jié)點B的資源可用性和網(wǎng)絡(luò)帶寬B.在節(jié)點A和節(jié)點B同時啟動進程P的副本，然后逐漸將節(jié)點A的工作轉(zhuǎn)移到節(jié)點B，最后停止節(jié)點A的副本；需要考慮進程的同步和數(shù)據(jù)一致性C.將進程P在節(jié)點A的代碼和數(shù)據(jù)直接復(fù)制到節(jié)點B，然后在節(jié)點B啟動進程；需要考慮節(jié)點A和節(jié)點B的操作系統(tǒng)版本差異D.進程P在節(jié)點A繼續(xù)執(zhí)行，同時在節(jié)點B逐步創(chuàng)建相同的進程環(huán)境，當準備好后切換到節(jié)點B執(zhí)行；需要考慮進程的優(yōu)先級和負載均衡12、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來先服務(wù)（FCFS）、最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）和掃描算法（SCAN）是常見的方法。假設(shè)磁盤請求隊列中的請求順序為55、58、39、18、90、160、150、38、184，磁頭當前位于100磁道，向磁道號增加的方向移動。以下關(guān)于不同磁盤調(diào)度算法的描述中，正確的是：（）A.FCFS算法按照請求到達的先后順序進行調(diào)度，平均尋道時間較長B.SSTF算法總是選擇距離當前磁頭位置最近的請求進行調(diào)度，可能會導(dǎo)致某些請求長時間等待C.SCAN算法在磁頭移動到一端后，會立即反向移動，避免了饑餓現(xiàn)象D.不同的磁盤調(diào)度算法在不同的磁盤負載情況下性能表現(xiàn)不同，需要根據(jù)實際情況選擇合適的算法13、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14、某磁盤共有200個柱面，每個柱面有20個磁道，每個磁道有10個扇區(qū)。假定磁盤旋轉(zhuǎn)一圈的時間為20ms，磁頭在每個磁道上的平均移動時間為10ms。若要讀取一個位于第150柱面、第5磁道、第8扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時間？（請說明計算過程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms15、在一個請求分頁存儲管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進程的物理塊數(shù)為3，開始時進程的頁面訪問序列為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）頁面置換算法，當進程訪問頁面4時產(chǎn)生缺頁中斷，此時應(yīng)淘汰的頁面是哪個？（）A.7B.0C.1D.2二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）什么是系統(tǒng)負載？如何衡量？2、（本題5分）文件系統(tǒng)的簇大小如何選擇？3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)在不同計算架構(gòu)上的移植。4、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)的性能指標和影響因素。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細闡述操作系統(tǒng)中的內(nèi)存虛擬化技術(shù)，包括內(nèi)存地址轉(zhuǎn)換、虛擬機內(nèi)存管理。探討內(nèi)存虛擬化在云計算和虛擬化環(huán)境中的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進程遷移中的狀態(tài)遷移和上下文一致性維護，分析進程遷移過程中的數(shù)據(jù)傳輸和恢復(fù)策略。研究進程遷移在云計算環(huán)境中的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。3、（本題5分）詳細論述操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存技術(shù)，包括其工作原理、優(yōu)點和實現(xiàn)方式，分析在不同硬件架構(gòu)下虛擬內(nèi)存的性能優(yōu)化策略以及對系統(tǒng)整體性能的影響。4、（本題5分）在實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度的可預(yù)測性是至關(guān)重要的。請深入探討實時任務(wù)調(diào)度算法的可預(yù)測性分析方法，包括基于周期、截止時間和優(yōu)先級的調(diào)度算法，分析影響調(diào)度可預(yù)測性的因素，如任務(wù)執(zhí)行時間的不確定性、資源競爭等，研究如何通過調(diào)度算法的設(shè)計和參數(shù)調(diào)整提高實時任務(wù)調(diào)度的可預(yù)測性。5、（本題5分）虛擬內(nèi)存技術(shù)在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。論述虛擬內(nèi)存的概念、工作原理和優(yōu)點，分析頁表結(jié)