南京曉莊學院《操作系統(tǒng)實驗》2023-2024學年第二學期期末試卷

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…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁南京曉莊學院

《操作系統(tǒng)實驗》2023-2024學年第二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、操作系統(tǒng)的進程調度算法對于系統(tǒng)性能有很大影響。以下關于進程調度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務調度算法按照進程到達的先后順序進行調度B.短作業(yè)優(yōu)先調度算法優(yōu)先調度執(zhí)行時間短的進程C.時間片輪轉調度算法將CPU時間劃分為固定大小的時間片，每個進程輪流執(zhí)行一個時間片D.高響應比優(yōu)先調度算法只考慮進程的等待時間，不考慮執(zhí)行時間2、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。假設一個文件系統(tǒng)采用樹形目錄結構，以下關于樹形目錄結構的描述中，正確的是：（）A.樹形目錄結構可以方便地實現(xiàn)文件的共享，但會增加文件查找的時間復雜度B.在樹形目錄結構中，刪除一個目錄時，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹形目錄結構不允許文件或目錄重名，否則會導致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪問性3、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，邏輯地址由段號和段內偏移量組成。若某進程的段表如下：段號0對應的段長為1000，基址為5000；段號1對應的段長為2000，基址為3000；段號2對應的段長為3000，基址為12000。當進程訪問的邏輯地址為1，1500時，對應的物理地址是多少？（）A.4500B.5500C.6500D.出錯4、某操作系統(tǒng)采用樹形目錄結構，用戶A創(chuàng)建了一個文件/home/A/doc.txt，用戶B想要訪問該文件，但是沒有權限。若用戶A賦予用戶B對該文件的讀權限，用戶B應該如何訪問該文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不對5、在一個具有設備管理功能的操作系統(tǒng)中，有多種設備類型，如磁盤、打印機、鍵盤等。假設系統(tǒng)采用中斷驅動的I/O控制方式，當一個設備完成I/O操作時，會向CPU發(fā)送中斷信號。現(xiàn)在有一個磁盤正在進行讀操作，當讀操作完成后，中斷處理程序需要完成哪些工作？（）A.保存當前進程的現(xiàn)場，切換到中斷服務進程，處理中斷請求，恢復被中斷進程的現(xiàn)場B.直接將讀取的數(shù)據(jù)傳遞給請求進程，更新設備狀態(tài)，然后繼續(xù)執(zhí)行被中斷的進程C.通知磁盤控制器停止操作，釋放相關資源，喚醒等待該I/O操作完成的進程D.檢查中斷原因，獲取讀取的數(shù)據(jù)，進行錯誤處理，將控制權交回被中斷的進程6、在一個多道程序設計的操作系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2、P3，它們的到達時間、服務時間分別為（0，8）、（1，4）、（2，9）（單位：毫秒）。采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調度算法，不考慮進程切換的時間開銷。那么，進程P1的平均周轉時間是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒7、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在不同的處理器上并行執(zhí)行。假設系統(tǒng)中有四個處理器，進程P1、P2、P3和P4同時就緒。以下關于多處理器操作系統(tǒng)進程調度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會將這四個進程平均分配到四個處理器上執(zhí)行，以保證負載均衡B.進程調度的策略與單處理器操作系統(tǒng)完全相同，不需要考慮處理器的數(shù)量C.為了充分利用多處理器資源，操作系統(tǒng)可能會將一個進程的不同部分分配到不同的處理器上執(zhí)行D.如果進程P1是計算密集型，而進程P2是I/O密集型，操作系統(tǒng)會優(yōu)先將P1分配到處理器上執(zhí)行8、操作系統(tǒng)的存儲管理功能可以提高內存的利用率。以下關于存儲管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬內存是一種將硬盤空間作為內存使用的技術，可以擴大程序的可用內存空間B.頁面置換算法用于在內存不足時選擇哪些頁面被換出到硬盤上C.段頁式存儲管理結合了分段和分頁的優(yōu)點，可以更靈活地管理內存D.存儲管理只需要考慮內存的分配和回收，不需要考慮CPU的緩存管理9、在一個具有多個線程的進程中，線程之間共享進程的資源，包括內存、文件描述符等。但每個線程有自己獨立的棧空間和線程控制塊。假設有線程T1、T2和T3，它們同時訪問一個全局變量X，X的初始值為0。T1執(zhí)行X=X+1，T2執(zhí)行X=X-2，T3執(zhí)行X=X*3，請問最終X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能10、在一個虛擬存儲系統(tǒng)中，采用頁面置換算法時，把最先進入內存的頁面淘汰。已知系統(tǒng)為某進程分配了3個物理頁框，頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。假設初始時內存為空，那么，缺頁次數(shù)是多少？（）A.9次B.10次C.11次D.12次11、在一個分布式操作系統(tǒng)中，進程遷移是一種常見的操作，用于實現(xiàn)負載均衡和資源優(yōu)化。假設一個進程需要從一個節(jié)點遷移到另一個節(jié)點，分析進程遷移過程中需要考慮的因素，如進程狀態(tài)的保存和恢復、資源的重新分配、網絡通信開銷等，并討論如何減少進程遷移的開銷和對系統(tǒng)性能的影響。A.進程遷移總是有益的B.進程遷移總是有害的C.進程遷移在某些情況下有益，某些情況下有害D.取決于系統(tǒng)的負載和資源分布12、在一個操作系統(tǒng)中，進程間通信（IPC）是實現(xiàn)進程協(xié)作和數(shù)據(jù)交換的重要手段。假設有兩個進程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在有多種IPC機制可供選擇，如管道、消息隊列、共享內存和信號量等。分析每種IPC機制在數(shù)據(jù)傳輸量、同步方式、通信效率和編程復雜性等方面的特點，并根據(jù)具體的應用場景選擇最合適的IPC機制。A.管道最適合B.消息隊列最適合C.共享內存最適合D.應根據(jù)具體場景選擇13、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在多個處理器上并行執(zhí)行。假設系統(tǒng)中有四個處理器P1、P2、P3和P4，一個進程被分解為多個線程。以下關于線程分配和執(zhí)行的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會將線程平均分配到四個處理器上執(zhí)行，以充分利用資源B.線程可以根據(jù)其優(yōu)先級和處理器的負載情況動態(tài)分配到不同的處理器上C.同一個進程的線程一定會在同一個處理器上執(zhí)行，以減少通信開銷D.處理器之間無法共享線程的上下文信息，每個處理器獨立執(zhí)行線程14、在一個具有多個進程的系統(tǒng)中，進程之間通過消息傳遞進行通信。假設進程P1向進程P2發(fā)送了一條消息，消息在發(fā)送過程中可能會出現(xiàn)丟失、重復或亂序的情況。為了保證消息傳遞的可靠性，通常需要采取哪些措施？（）A.為消息添加序列號、確認機制和超時重傳B.使用共享內存進行通信C.增加緩沖區(qū)大小D.提高網絡帶寬15、在一個采用請求調頁存儲管理的系統(tǒng)中，某進程在運行過程中要訪問的頁面序列為：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系統(tǒng)分配給該進程的物理塊數(shù)為3，且初始時進程的頁面都不在內存中。當進程訪問頁面3時發(fā)生缺頁中斷，采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，此時被淘汰的頁面是哪個？（）A.1B.2C.4D.5二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）進程的同步錯誤會導致什么后果？2、（本題5分）進程同步的主要方法有哪些？3、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)的可靠性指標和評估方法。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）隨著量子計算的發(fā)展，操作系統(tǒng)需要適應新的計算架構和算法。請綜合論述量子計算對操作系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)和機遇，如量子比特的管理、量子程序的調度等，分析現(xiàn)有操作系統(tǒng)在量子計算環(huán)境中的局限性和可能的改進方向。2、（本題5分）操作系統(tǒng)的虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。請詳細論述VFS的架構、工作原理和主要功能，分析VFS在文件系統(tǒng)轉換、掛載和卸載等操作中的作用，以及如何通過VFS實現(xiàn)對多種文件系統(tǒng)的支持。3、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)高效的進程同步原語，考慮信號量、互斥鎖、條件變量等的底層實現(xiàn)機制。分析同步原語的性能開銷和優(yōu)化方向。4、（本題5分）實時操作系統(tǒng)中的任務調度可搶占性對于滿足實時要求至關重要。請深入探討可搶占式任務調度的原理、實現(xiàn)方式和優(yōu)缺點，分析在什么情況下需要采用可搶占式調度，以及如何避免頻繁的任務搶占帶