安徽大學江淮學院《操作系統(tǒng)課程設計》2021-2022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頁安徽大學江淮學院

《操作系統(tǒng)課程設計》2021-2022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批閱人一、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、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。假設采用基于優(yōu)先級的搶占式調度算法，優(yōu)先級從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個長時間的運行過程中，任務的響應時間和截止時間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級設置合理，三個任務的響應時間和截止時間都能夠得到保證B.T3的響應時間可能會超過其周期，導致截止時間無法保證C.T2可能會因為T1的搶占而導致響應時間延遲，無法保證截止時間D.優(yōu)先級設置可能導致低優(yōu)先級任務長時間得不到執(zhí)行，從而無法保證所有任務的截止時間2、在一個具有多核處理器的操作系統(tǒng)中，線程的調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3、在一個操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉換圖如下：就緒->運行，運行->就緒，運行->阻塞，阻塞->就緒。假設當前有三個進程P1、P2、P3處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)采用時間片輪轉調度算法，時間片大小為10ms。進程P1首先獲得CPU資源并開始運行，在運行5ms后，進程P1發(fā)生I/O操作進入阻塞狀態(tài)。此時，系統(tǒng)會如何調度？（）A.從就緒隊列中選擇P2進程運行B.等待P1的I/O操作完成，繼續(xù)運行P1C.重新選擇P1進程運行，直到時間片用完D.暫停系統(tǒng)運行，等待其他進程進入就緒狀態(tài)4、在操作系統(tǒng)的虛擬存儲管理中，頁面置換算法的選擇對系統(tǒng)性能有很大影響。假設系統(tǒng)采用最近未使用（NRU）頁面置換算法，以下關于NRU算法的描述中，正確的是：（）A.NRU算法根據(jù)頁面最近是否被使用以及是否被修改來選擇置換頁面B.NRU算法總是選擇最長時間未被使用的頁面進行置換C.NRU算法在選擇置換頁面時，不考慮頁面的訪問頻率D.NRU算法比先進先出（FIFO）算法更能避免Belady異常現(xiàn)象5、在一個具有多個緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，從用戶進程向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)和從緩沖區(qū)向設備輸出數(shù)據(jù)可以并行操作。假設從用戶進程向緩沖區(qū)寫入一個數(shù)據(jù)的平均時間為T1，從緩沖區(qū)向設備輸出一個數(shù)據(jù)的平均時間為T2，緩沖區(qū)的數(shù)量為N。若要使系統(tǒng)的并行度最高，T1和T2應滿足什么關系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對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、在一個具有內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存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結合來防止進程訪問其他進程的內存區(qū)域。假設進程P1試圖訪問進程P2的內存空間，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個內存訪問違規(guī)的異常。分析這種內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)的相關處理邏輯，并討論內存保護在系統(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.內存保護機制作用有限，意義不大8、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量，與軟件設計無關9、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。假設一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結構，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，以下關于文件系統(tǒng)操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統(tǒng)首先在目錄中為新文件創(chuàng)建一個條目，然后在磁盤上為其分配連續(xù)的存儲空間B.由于采用連續(xù)分配方式，文件系統(tǒng)需要從頭開始查找足夠的連續(xù)空間來存儲新文件C.文件系統(tǒng)會為新文件隨機分配存儲空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續(xù)分配方式會導致文件的擴展非常困難，所以文件系統(tǒng)通常會拒絕創(chuàng)建較大的新文件10、在一個操作系統(tǒng)中，內存管理不僅要考慮進程的內存分配，還要處理內存碎片問題。假設系統(tǒng)采用了首次適應、最佳適應和最壞適應等內存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內存碎片的數(shù)量、內存利用率和分配速度等方面的特點，并討論如何通過算法的選擇和優(yōu)化來減少內存碎片的產(chǎn)生，提高內存管理的效率。A.首次適應算法最優(yōu)B.最佳適應算法最優(yōu)C.最壞適應算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣11、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)先級的搶占式調度算法，那么任務的執(zhí)行順序是怎樣的？同時分析這種調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->T112、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結構采用鏈接分配方式。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.1313、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個表項占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB14、假設有一個文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其直接索引指針指向10個磁盤塊，一級間接索引指針指向一個包含256個磁盤塊地址的索引表，二級間接索引指針指向一個包含256個一級間接索引表地址的索引表。每個磁盤塊大小為4KB，請問該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.10MB+1GB+256GBB.40KB+1MB+256MBC.40KB+1MB+64GBD.10MB+256MB+64GB15、操作系統(tǒng)的死鎖問題是一個需要重點關注和解決的難題。假設有四個進程P1、P2、P3和P4，它們分別申請了資源R1、R2、R3和R4。目前的資源分配情況導致了死鎖的發(fā)生。以下關于死鎖檢測和解除的說法，正確的是：（）A.可以通過資源分配圖來檢測死鎖是否發(fā)生，如果存在環(huán)路則表示發(fā)生了死鎖B.一旦檢測到死鎖，操作系統(tǒng)會立即終止所有涉及死鎖的進程，以解除死鎖C.死鎖解除時，通常會選擇優(yōu)先級最低的進程進行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統(tǒng)應該禁止進程申請多個資源二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的虛擬化技術？2、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的安全意識培訓和教育？3、（本題5分）解釋通道的概念和作用。4、（本題5分）什么是設備驅動程序？它的作用是什么？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進程間的通信開銷會影響系統(tǒng)性能。請詳細論述減少進程間通信開銷的方法和技術，如共享內存的優(yōu)化、消息傳遞的改進等，分析通信開銷對不同應用程序的影響，并探討如何根據(jù)應用特點選擇合適的通信方式。2、（本題5分）詳細探討操作系統(tǒng)中的虛擬設備技術，如虛擬打印機、虛擬網(wǎng)卡等，分析虛擬設備的實現(xiàn)原理和在資源共享、隔離和靈活性方面的優(yōu)勢。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進程遷移的決策機制，包括何時進行進程遷移、選擇遷移的目標節(jié)點和評估遷移的效益，分析影響進程遷移決策的因素和優(yōu)化方法。4、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進程的優(yōu)先級繼承和優(yōu)先級天花板機制，探討如何解決優(yōu)先級反轉問題。分析這些機制對實時系統(tǒng)和多任務環(huán)境的性能影響。5、（本題5分）隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展，操作系統(tǒng)需要適應新的計算模式。論述操作系統(tǒng)在支持大數(shù)據(jù)處理和機器學習任務方面的改進和優(yōu)化，如資源分配