煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)院《操作系統(tǒng)原理與實驗》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)原理與實驗》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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，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.1802、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3、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(guān)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4、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設(shè)有一個文件系統(tǒng)，采用多級目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲采用連續(xù)分配方式。當用戶創(chuàng)建一個新文件時，以下關(guān)于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)會在磁盤上找到連續(xù)的空閑空間來存儲新文件的數(shù)據(jù)B.新文件的目錄項會立即被添加到父目錄中，無論文件數(shù)據(jù)是否完全存儲C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴展可能會導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)移動D.文件的刪除會立即釋放其占用的所有磁盤空間，包括可能存在的碎片5、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)的調(diào)度不僅要考慮任務(wù)的優(yōu)先級，還要滿足任務(wù)的時間約束。假設(shè)有一個周期性任務(wù)，其執(zhí)行周期為50毫秒，每次執(zhí)行時間為20毫秒。分析在不同的調(diào)度算法（如單調(diào)速率調(diào)度、最早截止時間優(yōu)先等）下，如何保證該任務(wù)能夠按時完成，并討論這些調(diào)度算法在處理周期性任務(wù)時的優(yōu)缺點。A.單調(diào)速率調(diào)度算法最優(yōu)B.最早截止時間優(yōu)先算法最優(yōu)C.兩種算法在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于任務(wù)的具體特點和系統(tǒng)負載6、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務(wù)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(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個任務(wù)能否被正確調(diào)度？如果能，給出調(diào)度順序；如果不能，說明原因。（）A.能，調(diào)度順序為T1,T2,T3B.能，調(diào)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7、虛擬存儲技術(shù)是操作系統(tǒng)中用于擴展內(nèi)存容量的重要手段。在請求分頁存儲管理系統(tǒng)中，當訪問的頁面不在內(nèi)存時，會產(chǎn)生缺頁中斷。假設(shè)系統(tǒng)的頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，某進程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統(tǒng)分配給該進程的物理頁面數(shù)為3。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.6次B.7次C.8次D.9次8、在一個采用位示圖進行磁盤空間管理的操作系統(tǒng)中，磁盤共有1000個物理塊，位示圖中每個字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.339、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號021528311則邏輯地址0x12345678對應(yīng)的物理地址是多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x2234567810、設(shè)備管理中的設(shè)備獨立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率。以下關(guān)于設(shè)備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備獨立性可以通過設(shè)備驅(qū)動程序和邏輯設(shè)備表來實現(xiàn)B.設(shè)備獨立性意味著程序可以不考慮設(shè)備的具體類型和特性，直接使用設(shè)備C.設(shè)備獨立性可以提高設(shè)備的利用率，因為不同的程序可以共享設(shè)備D.設(shè)備獨立性只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用11、在一個采用請求分段存儲管理的系統(tǒng)中，某進程的段表如下：段號0對應(yīng)的段長為500，段起始地址為1000；段號1對應(yīng)的段長為800，段起始地址為2000；段號2對應(yīng)的段長為1000，段起始地址為5000。當進程訪問的邏輯地址為1，600時，會發(fā)生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪問C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯誤12、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術(shù)，它由多個緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個系統(tǒng)中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個緩沖池包含10個緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個進程進行數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，輸入數(shù)據(jù)量為50KB，輸出數(shù)據(jù)量為30KB，每個緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個13、文件系統(tǒng)的文件保護可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護可以通過訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權(quán)限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護只需要在文件系統(tǒng)層面實現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分14、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(shè)一個多線程應(yīng)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(shè)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(yīng)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(guān)注D.取決于應(yīng)用程序的特點和系統(tǒng)負載15、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16、在一個單處理機系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級分別為3、2和1（數(shù)值越大優(yōu)先級越高），到達時間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級調(diào)度算法，且非搶占式，那么平均等待時間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒17、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(guān)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18、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來先服務(wù)（FCFS）算法按照請求到達的順序進行磁盤訪問，可能會導(dǎo)致較長的平均尋道時間；最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）算法選擇距離當前磁頭位置最近的請求進行服務(wù)，能有效減少平均尋道時間，但可能導(dǎo)致某些請求長時間等待；掃描（SCAN）算法在磁頭移動方向上選擇距離最近的請求進行服務(wù)，避免了SSTF算法的“饑餓”現(xiàn)象。假設(shè)磁盤請求隊列的順序為98、183、37、122、14、124、65、67，磁頭當前位于53號磁道，向磁道號增加的方向移動。那么，采用掃描算法時，磁頭移動的總（）磁道數(shù)為（）A.236B.292C.315D.36019、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.1850020、文件系統(tǒng)的文件共享是指多個用戶可以同時訪問同一個文件。以下關(guān)于文件共享的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系統(tǒng)的效率B.文件共享可以通過硬鏈接和軟鏈接兩種方式實現(xiàn)C.文件共享需要解決文件的同步和一致性問題D.文件共享只對文本文件有效，對二進制文件沒有作用21、假設(shè)一個操作系統(tǒng)的頁表項大小為4字節(jié)，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁表需要占用多少內(nèi)存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB22、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級的任務(wù)能夠及時得到處理。假設(shè)當前有三個任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當T1和T2同時就緒時，以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調(diào)度T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會按照一定的時間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級最低，它將永遠不會得到執(zhí)行機會23、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)核負責(zé)管理系統(tǒng)的核心資源和提供基本的服務(wù)。假設(shè)有兩種內(nèi)核結(jié)構(gòu)：微內(nèi)核和宏內(nèi)核。微內(nèi)核將系統(tǒng)的核心功能放在內(nèi)核空間，而將大部分服務(wù)放在用戶空間；宏內(nèi)核則將更多的功能集成在內(nèi)核空間。分析微內(nèi)核和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)性能、可擴展性、安全性和開發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點，并討論在不同應(yīng)用場景下哪種內(nèi)核結(jié)構(gòu)更合適。A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)B.宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)C.兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無法確定哪種結(jié)構(gòu)更好24、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用鏈接分配方式。每個磁盤塊大小為512字節(jié)，文件的起始地址為1000塊，文件長度為5000字節(jié)。請問該文件占用了多少個磁盤塊？（）A.10B.11C.12D.1325、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)的截止時間是一個關(guān)鍵因素。假設(shè)系統(tǒng)中有一個硬實時任務(wù)T1，其截止時間為100ms，當前時間為50ms，任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行了40ms，還剩下20ms的計算量。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會暫停其他任務(wù)，優(yōu)先保證T1在截止時間前完成B.如果此時有一個更高優(yōu)先級的非實時任務(wù)就緒，操作系統(tǒng)會調(diào)度該任務(wù)執(zhí)行C.由于T1已經(jīng)花費了較多時間，操作系統(tǒng)會判定其無法按時完成，將其放棄D.實時操作系統(tǒng)不會對任務(wù)進行搶占式調(diào)度，以避免影響任務(wù)的執(zhí)行進度二、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）什么是文件共享？有哪些實現(xiàn)方式？3、（本題5分）解釋設(shè)備管理中的設(shè)備控制器的功能。4、（本題5分）什么是內(nèi)存緊縮？在什么情況下需要進行？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理策略如何影響程序的執(zhí)行效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的動態(tài)屬性管理和擴展。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進程間通信中的消息傳遞的消息隊列的容量限制和擴展策略。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理的頁面交換的磁盤I/O優(yōu)化。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的分布式事務(wù)處理