西安航空學院《操作系統(tǒng)及應(yīng)用》2022-2023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頁西安航空學院《操作系統(tǒng)及應(yīng)用》

2022-2023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、在一個具有虛擬存儲功能的操作系統(tǒng)中，某進程的部分頁面被換出到外存。當該進程再次訪問這些被換出的頁面時，會產(chǎn)生缺頁中斷。以下關(guān)于缺頁中斷處理的說法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會立即將所需頁面從外存調(diào)入內(nèi)存，然后恢復(fù)進程的執(zhí)行B.缺頁中斷處理過程中，進程會被一直阻塞，直到頁面調(diào)入完成C.操作系統(tǒng)會先選擇一個合適的頁面進行置換，然后將所需頁面調(diào)入內(nèi)存D.缺頁中斷的處理優(yōu)先級低于其他硬件中斷，會在其他中斷處理完成后再進行2、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(nèi)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。現(xiàn)在有兩個進程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，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3、在一個具有進程優(yōu)先級調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進程的優(yōu)先級分為高、中、低三個級別。高優(yōu)先級進程可以搶占中、低優(yōu)先級進程的CPU資源，中優(yōu)先級進程可以搶占低優(yōu)先級進程的CPU資源。當前有三個進程P1（高優(yōu)先級）、P2（中優(yōu)先級）、P3（低優(yōu)先級），P3正在運行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運行P1B.等待P3運行完當前時間片，再運行P1C.讓P1等待，直到P3主動放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)4、在一個具有緩存機制的操作系統(tǒng)中，為了提高磁盤I/O的性能，系統(tǒng)會在內(nèi)存中設(shè)置磁盤緩存。假設(shè)系統(tǒng)中有一個頻繁訪問的小文件，其數(shù)據(jù)可以完全存儲在磁盤緩存中。分析磁盤緩存的替換策略（如LRU、FIFO等）對緩存命中率和系統(tǒng)整體性能的影響，并討論如何根據(jù)文件的訪問模式選擇合適的緩存替換策略。A.LRU策略最優(yōu)B.FIFO策略最優(yōu)C.應(yīng)根據(jù)訪問模式選擇D.緩存替換策略影響不大5、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(shè)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6、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.27、某操作系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們共享兩個資源R1和R2。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源最大需求資源R1R2R1R2P11032P20121P31131系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如果是，給出一個安全序列。（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P28、設(shè)備管理中的緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備的I/O性能。以下關(guān)于緩沖技術(shù)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.緩沖技術(shù)可以減少設(shè)備和CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐量B.緩沖技術(shù)可以分為單緩沖、雙緩沖和循環(huán)緩沖等不同類型C.緩沖技術(shù)可以通過硬件實現(xiàn)，也可以通過軟件實現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用9、操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理負責對用戶提交的作業(yè)進行組織、調(diào)度和控制。作業(yè)通常由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制說明書組成。作業(yè)調(diào)度算法的性能直接影響系統(tǒng)的效率和用戶的滿意度。假設(shè)有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時間分別為8:00、8:30和9:00，運行時間分別為2小時、1小時和0.5小時。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，且系統(tǒng)在10:00開始調(diào)度作業(yè)，那么平均等待時間為（）A.0.5小時B.1小時C.1.5小時D.2小時10、在操作系統(tǒng)的進程通信中，共享內(nèi)存是一種高效的方式。假設(shè)有兩個進程P1和P2通過共享內(nèi)存進行通信，以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內(nèi)存區(qū)域的大小是固定的，不能動態(tài)調(diào)整B.進程P1和P2對共享內(nèi)存的訪問是互斥的，避免了數(shù)據(jù)沖突C.共享內(nèi)存通信需要操作系統(tǒng)提供額外的同步機制來保證數(shù)據(jù)的一致性D.共享內(nèi)存通信只適用于同一臺計算機上的進程，不能用于不同計算機之間的進程通信11、在一個操作系統(tǒng)中，文件的訪問控制列表（ACL）可以提供更精細的訪問權(quán)限控制。假設(shè)一個文件有多個用戶和組的訪問權(quán)限設(shè)置，分析ACL的工作原理和實現(xiàn)方式，包括權(quán)限的定義、繼承和沖突解決等，并討論與傳統(tǒng)的用戶/組權(quán)限模式相比，ACL在靈活性和管理復(fù)雜性方面的特點。A.ACL更靈活但更復(fù)雜B.ACL不如傳統(tǒng)模式靈活但更簡單C.ACL和傳統(tǒng)模式在靈活性和復(fù)雜性上相當D.取決于文件系統(tǒng)的類型和應(yīng)用需求12、在一個具有內(nèi)存保護機制的操作系統(tǒng)中，每個進程都被分配了獨立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結(jié)合來防止進程訪問其他進程的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)進程P1試圖訪問進程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護機制是如何實現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關(guān)處理邏輯，并討論內(nèi)存保護在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護機制作用有限，意義不大13、在一個操作系統(tǒng)中，磁盤調(diào)度算法采用最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）算法。當前磁頭位于磁道50，磁道訪問請求序列為80、40、90、10、60。那么，磁頭移動的總距離是多少？（）A.150B.160C.170D.18014、在計算機操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一項關(guān)鍵任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址空間為32GB。則該進程的頁表項數(shù)量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M15、在一個具有內(nèi)存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁相結(jié)合的存儲管理方式。進程的邏輯地址由段號、段內(nèi)頁號和頁內(nèi)偏移量組成。假設(shè)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(shè)段號、段內(nèi)頁號和頁內(nèi)偏移量均從0開始計數(shù)），系統(tǒng)進行地址轉(zhuǎn)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(yīng)的頁框號為3。那么，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.18500二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）進程的優(yōu)先級調(diào)整策略有哪些？2、（本題5分）解釋直接內(nèi)存訪問（DMA）的特點和工作原理。3、（本題5分）簡述分頁存儲管理的基本原理。4、（本題5分）簡述訪問控制的基本原理和方法。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）隨著邊緣計算的興起，操作系統(tǒng)在邊緣設(shè)備上的運行面臨新的挑戰(zhàn)。請深入探討邊緣操作系統(tǒng)的特點和需求，如低延遲、輕量級、適應(yīng)惡劣環(huán)境等，分析常見的邊緣操作系統(tǒng)，如EdgeXFoundry、KubeEdge等的架構(gòu)和功能，以及如何為邊緣計算場景選擇合適的操作系統(tǒng)。2、（本題5分）請詳細論述在現(xiàn)代計算機操作系統(tǒng)中，進程調(diào)度算法的分類、特點以及它們在不同場景下的應(yīng)用優(yōu)勢和局限性，舉例說明如何根據(jù)系統(tǒng)負載和性能需求選擇合適的調(diào)度算法。3、（本題5分）詳細探討操作系統(tǒng)中的線程模型，包括用戶級線程和內(nèi)核級線程，分析它們的實現(xiàn)方式、切換開銷和并發(fā)性能，以及如何在多線程編程中有效地利用線程資源。4、（本題5分）實時操作系統(tǒng)在對時間要求嚴格的應(yīng)用場景中具有重要作用。請全面論述實時操作系統(tǒng)的特點、分類（硬實時和軟實時），探討實時任務(wù)調(diào)度算法、資源分配策略和容錯機制，以及如何保證實時系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù)并滿足性能要求。5、（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