安徽大學江淮學院《操作系統(tǒng)課程設計》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁安徽大學江淮學院

《操作系統(tǒng)課程設計》2023-2024學年第一學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、在一個分布式操作系統(tǒng)中，進程遷移是一項重要的功能。假設進程P需要從節(jié)點A遷移到節(jié)點B，以下關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恢復進程的執(zhí)行；需要考慮節(jié)點B的資源可用性和網(wǎng)絡帶寬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2、在文件系統(tǒng)中，文件的訪問控制是保障數(shù)據(jù)安全的重要手段。假設一個文件系統(tǒng)對文件設置了不同的訪問權限，如讀、寫、執(zhí)行等。對于一個普通用戶創(chuàng)建的文件，以下關于訪問權限設置和繼承的描述，正確的是：（）A.該用戶對自己創(chuàng)建的文件具有完全的控制權限，包括修改訪問權限B.其他用戶默認沒有對該文件的任何訪問權限，除非文件所有者明確授予C.當該文件被移動到其他目錄時，其訪問權限會自動繼承新目錄的默認權限D(zhuǎn).文件的訪問權限只能由系統(tǒng)管理員進行修改，用戶無法自行更改3、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進行交互的接口。假設一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，它通過系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程，包括從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶態(tài)的機制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開銷和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開銷小，無需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開銷適中，無需特別優(yōu)化4、在文件系統(tǒng)中，文件目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。常見的文件目錄組織方式有單級目錄、兩級目錄和多級目錄。單級目錄結(jié)構(gòu)簡單，但不便于文件的分類管理；兩級目錄將用戶文件目錄和系統(tǒng)文件目錄分開，提高了安全性；多級目錄則形成了樹形結(jié)構(gòu)，便于文件的分類和查找。假設一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結(jié)構(gòu)，目錄深度為3，每個目錄下最多有10個子目錄或文件。那么，該文件系統(tǒng)最多可以容納的文件和目錄數(shù)量為（）A.1000B.10000C.100000D.10000005、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，用戶程序分為三個段：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2KB；數(shù)據(jù)段的段地址為0x2000，段長1KB；堆棧段的段地址為0x3000，段長0.5KB。若系統(tǒng)地址空間為4GB，且段表存放在內(nèi)存中，每個段表項占用4B。則段表的最大長度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.81926、在一個操作系統(tǒng)中，進程的創(chuàng)建和銷毀是常見的操作。假設一個應用程序需要頻繁創(chuàng)建和銷毀大量的短生命周期進程，分析這種操作對系統(tǒng)性能的影響，包括內(nèi)存分配、資源消耗和上下文切換等，并討論如何通過進程池、線程池等技術來優(yōu)化這種情況，以及這些技術的適用場景和限制。A.頻繁創(chuàng)建和銷毀進程總是有害的B.頻繁創(chuàng)建和銷毀進程在某些情況下無害C.可以通過進程池或線程池完全解決性能問題D.進程池和線程池有適用場景和限制7、在一個多道程序設計的操作系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。假設進程A正在執(zhí)行計算任務，進程B正在進行I/O操作，進程C處于就緒狀態(tài)。此時，操作系統(tǒng)進行進程調(diào)度。以下關于進程調(diào)度的說法中，正確的是：（）A.一定會將進程C調(diào)度執(zhí)行，因為它處于就緒狀態(tài)B.可能會繼續(xù)讓進程A執(zhí)行，因為它正在進行計算且未完成C.一定會優(yōu)先調(diào)度進程B，因為I/O操作通常具有較高的優(yōu)先級D.可能會選擇一個新的進程進入執(zhí)行，而不是在這三個進程中進行調(diào)度8、在一個具有多核處理器的操作系統(tǒng)中，線程的調(diào)度需要考慮處理器的親和性。假設一個多線程應用程序的線程在不同的核心上頻繁切換，分析這種核心切換對性能的影響，包括緩存命中率的降低、上下文切換開銷等，并討論如何通過設置線程的處理器親和性來提高性能，以及在什么情況下需要動態(tài)調(diào)整親和性。A.核心切換總是降低性能，應避免B.核心切換在某些情況下有益，某些情況下有害C.核心切換對性能影響不大，無需關注D.取決于應用程序的特點和系統(tǒng)負載9、在一個多線程操作系統(tǒng)中，一個進程可以包含多個線程。假設一個進程P有兩個線程T1和T2，它們共享進程的資源，如內(nèi)存、文件描述符等?，F(xiàn)在線程T1正在進行一個耗時的計算操作，而線程T2需要訪問線程T1正在使用的資源。分析在這種情況下，可能出現(xiàn)的線程同步問題，如競爭條件和死鎖，并討論如何使用互斥鎖、條件變量等同步機制來解決這些問題，以及這些同步機制對線程執(zhí)行效率的影響。A.同步機制總是提高效率B.同步機制總是降低效率C.同步機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10、在一個采用分段存儲管理的操作系統(tǒng)中，一個進程被分為三個段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。代碼段起始地址為0，長度為1000字節(jié)；數(shù)據(jù)段起始地址為1500，長度為500字節(jié)；堆棧段起始地址為2500，長度為800字節(jié)。系統(tǒng)的段表如下：段號起始地址段長1010002150050032500800。當進程訪問邏輯地址為2000的內(nèi)存單元時，會發(fā)生什么情況？（）A.正常訪問，對應的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)段內(nèi)B.產(chǎn)生越界錯誤，該地址超出了進程的地址空間C.進行地址轉(zhuǎn)換，將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址后訪問D.系統(tǒng)進行段的合并操作，然后再進行訪問11、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12、在操作系統(tǒng)中，線程同步的方式有多種，如互斥鎖、條件變量、信號量等。假設一個線程需要等待另一個線程完成某個操作后才能繼續(xù)執(zhí)行。以下關于線程同步方式選擇的描述，正確的是：（）A.如果只是簡單的互斥訪問資源，使用條件變量更合適B.信號量適合用于多個線程對多個資源的同步訪問C.互斥鎖適用于線程之間需要復雜的交互和等待條件的情況D.條件變量通常與互斥鎖配合使用，以實現(xiàn)線程的等待和喚醒13、在一個支持多線程的操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設有兩個線程T1和T2共享一個全局變量count，初始值為0。T1負責對count進行加1操作，T2負責對count進行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機制。以下關于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進行加1操作，T2不需要獲取鎖進行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會導致線程的切換，從而降低系統(tǒng)性能D.可以使用多個鎖來分別保護count的加操作和減操作，提高并發(fā)度14、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。以下關于虛擬內(nèi)存管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）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，當需要時再換入內(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)存的情況下運行15、在一個具有多個緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，假定從磁盤把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的時間為T1，把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)的時間為T2，CPU對這一塊數(shù)據(jù)進行處理的時間為T3。若采用單緩沖技術，系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的總時間是多少？若采用雙緩沖技術呢？（請分別給出計算過程）（）A.T1+T2+T3和max(T1,T2)+T3B.T1+T2+T3和T1+max(T2,T3)C.T1+max(T2,T3)和T1+T2+T3D.max(T1,T2)+T3和T1+max(T2,T3)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)在不同計算架構(gòu)上的移植。2、（本題5分）解釋單核操作系統(tǒng)和多核操作系統(tǒng)的區(qū)別。3、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的分布式共享內(nèi)存。4、（本題5分）簡述進程通信的方式有哪些？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的索引節(jié)點（inode）管理，研究inode的結(jié)構(gòu)、分配和回收策略。分析inode對文件系統(tǒng)性能和空間利用率的影響。2、（本題5分）操作系統(tǒng)的內(nèi)核調(diào)試技術對于解決系統(tǒng)故障和優(yōu)化性能具有重要意義。請深入探討內(nèi)核調(diào)試的方法和工具，如內(nèi)核打印、調(diào)試符號、跟蹤點等，分析內(nèi)核調(diào)試的難點和注意事項，以及如何在生產(chǎn)環(huán)境中進行有效的內(nèi)核調(diào)試。3、（本題5分）詳細闡述操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的加密文件系統(tǒng)（EFS）的架構(gòu)和實現(xiàn)，探討密鑰的生成、存儲和管理。分析EFS對數(shù)據(jù)保密性和文件系統(tǒng)性能的影響。4、（本題5分）操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理不僅影響系統(tǒng)性能，還關系到程序的執(zhí)行效率。請深入探討不同內(nèi)存分配算法（如首次適應、最佳適應、最壞適應等）的原理和應用場景，分析它們在內(nèi)存碎片產(chǎn)生和內(nèi)存利用率方面的表現(xiàn)。5、（本題5分