吉林師范大學博達學院《操作系統(tǒng)》2021-2022學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁吉林師范大學博達學院《操作系統(tǒng)》

2021-2022學年第一學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、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2、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進程管理模塊負責進程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止等操作。假設一個進程由于等待資源而進入阻塞狀態(tài)。以下關于阻塞進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述，正確的是：（）A.當所需資源可用時，阻塞進程會直接轉(zhuǎn)換為運行狀態(tài)B.阻塞進程首先轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，然后等待調(diào)度程序分配CPUC.阻塞進程會一直保持阻塞狀態(tài)，直到系統(tǒng)強制終止D.阻塞進程在等待一段時間后會自動轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)3、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用連續(xù)分配方式。已知一個文件的起始物理塊號為100，文件長度為50個物理塊。如果要在文件中間插入10個物理塊的內(nèi)容，需要進行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長度B.將文件后半部分內(nèi)容向后移動10個物理塊的位置，然后插入新內(nèi)容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內(nèi)容和新內(nèi)容一起寫入D.無法在連續(xù)分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式4、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.81925、在一個操作系統(tǒng)中，設備管理是一項重要的功能。假設有一個磁盤設備，其傳輸速率為100MB/s，平均尋道時間為10毫秒，旋轉(zhuǎn)延遲為5毫秒?，F(xiàn)在有一個進程需要連續(xù)讀取100個大小均為4KB的數(shù)據(jù)塊。分析在不同的磁盤調(diào)度算法（如先來先服務、最短尋道時間優(yōu)先、電梯算法等）下，進程完成數(shù)據(jù)讀取所需的時間，并比較這些算法在磁盤I/O性能方面的優(yōu)劣。A.先來先服務算法最優(yōu)B.最短尋道時間優(yōu)先算法最優(yōu)C.電梯算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣6、在一個具有進程同步機制的操作系統(tǒng)中，有兩個進程P和Q，它們共享一個緩沖區(qū)。P進程負責向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，Q進程負責從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，使用了一個信號量S，初始值為1。當P進程準備向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)時，執(zhí)行P(S)操作；寫入完成后，執(zhí)行V(S)操作。當Q進程準備從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)時，執(zhí)行P(S)操作；讀取完成后，執(zhí)行V(S)操作。假設當前Q進程正在讀取數(shù)據(jù)，P進程準備寫入數(shù)據(jù)。那么，P進程會處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)B.阻塞狀態(tài)C.運行狀態(tài)D.掛起狀態(tài)7、在操作系統(tǒng)中，進程的調(diào)度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關于進程調(diào)度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務調(diào)度算法簡單直觀，但可能導致短作業(yè)等待時間過長B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導致長作業(yè)饑餓C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個進程都有機會執(zhí)行，但可能導致頻繁的上下文切換D.高響應比優(yōu)先調(diào)度算法可以兼顧短作業(yè)和長作業(yè)的需求，但計算響應比的開銷較大，不適合實時系統(tǒng)8、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.49、設備管理中的設備獨立性是指程序與具體的設備無關。以下關于設備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備獨立性可以提高程序的可移植性和設備的利用率B.設備獨立性可以通過設備驅(qū)動程序和邏輯設備表來實現(xiàn)C.設備獨立性意味著程序可以不考慮設備的具體類型和特性，直接使用設備D.設備獨立性只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用10、某計算機系統(tǒng)中，有一個磁盤，其每個盤面有200個磁道，每個磁道有10個扇區(qū)，磁盤轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分鐘。若要讀取一個位于第50個磁道、第8個扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時間？（假設尋道時間為10ms，給出詳細的計算過程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms11、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，索引節(jié)點（inode）是用于存儲文件屬性和磁盤地址等信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設一個文件系統(tǒng)采用直接索引和間接索引相結(jié)合的方式來存儲文件數(shù)據(jù)的磁盤地址。對于一個較大的文件，以下關于磁盤地址存儲和訪問的描述，正確的是：（）A.直接索引部分可以存儲較多的磁盤地址，足以滿足大部分文件的需求B.間接索引部分通過指針指向多個磁盤塊，用于存儲更多的磁盤地址C.讀取文件數(shù)據(jù)時，首先查找直接索引部分，若找不到再查找間接索引部分D.間接索引會增加文件的讀取時間，因此應盡量減少間接索引的使用12、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復技術來保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時進行恢復C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術來提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設備的質(zhì)量，與軟件設計無關13、在一個實時操作系統(tǒng)中，有多個任務具有不同的截止時間和優(yōu)先級。任務T1的截止時間為100毫秒，優(yōu)先級為高；任務T2的截止時間為200毫秒，優(yōu)先級為中；任務T3的截止時間為300毫秒，優(yōu)先級為低。假設系統(tǒng)當前處于空閑狀態(tài)，然后這三個任務依次到達。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，那么任務的執(zhí)行順序是怎樣的？同時分析這種調(diào)度算法在滿足實時任務截止時間方面的可靠性和可能存在的問題。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T114、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理采用分段和分頁相結(jié)合的方式。假設有一個進程，其邏輯地址空間被分為三個段，每個段又被分為若干頁?，F(xiàn)在進程要訪問一個邏輯地址，系統(tǒng)需要進行多次地址轉(zhuǎn)換。以下關于這種地址轉(zhuǎn)換過程的描述，哪一項是正確的？（）A.首先進行段的地址轉(zhuǎn)換，得到段內(nèi)的起始地址，然后再進行頁的地址轉(zhuǎn)換，得到最終的物理地址B.先進行頁的地址轉(zhuǎn)換，確定頁內(nèi)偏移量，再進行段的地址轉(zhuǎn)換，得到物理地址C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進行，通過計算得到最終的物理地址D.隨機選擇先進行段的地址轉(zhuǎn)換或頁的地址轉(zhuǎn)換，然后再進行另一個的轉(zhuǎn)換15、在操作系統(tǒng)的進程調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度算法可以根據(jù)進程的優(yōu)先級來決定其執(zhí)行順序。優(yōu)先級可以是靜態(tài)的，在進程創(chuàng)建時確定；也可以是動態(tài)的，根據(jù)進程的運行情況進行調(diào)整。假設系統(tǒng)中有三個進程P1、P2和P3，它們的靜態(tài)優(yōu)先級分別為3、5和7，當前時刻P1正在運行，P2和P3在就緒隊列中等待。突然，P1發(fā)生I/O等待，P2和P3的優(yōu)先級不變。那么，接下來應該被調(diào)度執(zhí)行的進程是（）A.P2B.P3C.繼續(xù)等待P1完成I/O操作D.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述硬實時任務和軟實時任務的區(qū)別。2、（本題5分）什么是邊緣計算中的操作系統(tǒng)需求？3、（本題5分）文件系統(tǒng)的索引節(jié)點有什么作用？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入探討在分布式操作系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)一致性模型（如強一致性、弱一致性、最終一致性）的選擇和應用，分析不同模型對系統(tǒng)性能、可用性和容錯性的影響。2、（本題5分）隨著人工智能技術的發(fā)展，如何將其應用于操作系統(tǒng)的優(yōu)化和管理成為研究熱點。論述人工智能在操作系統(tǒng)中的潛在應用，如資源預測、任務調(diào)度優(yōu)化、故障診斷等，分析人工智能技術帶來的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，探討如何實現(xiàn)人工智能與操作系統(tǒng)的有效融合。3、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進程的創(chuàng)建和銷毀是常見的操作。請詳細論述進程創(chuàng)建和銷毀的過程，包括資源分配、環(huán)境設置等，分析其對系統(tǒng)性能的影響，以及如何優(yōu)化進程創(chuàng)建和銷毀的效率。4、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進程遷移的性能評估指標和方法，包括遷移時間、遷移數(shù)據(jù)量、對源節(jié)點和目標節(jié)點性能的影響等，分析如何準確評估進程遷移的效果。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的內(nèi)存保護