安徽農業(yè)大學《操作系統原理實驗》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頁安徽農業(yè)大學

《操作系統原理實驗》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批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、在操作系統的設備管理中，緩沖技術可以提高設備與CPU之間的并行性。假設一個設備向緩沖區(qū)寫入數據，CPU從緩沖區(qū)讀取數據。以下關于緩沖區(qū)的作用的描述，正確的是：（）A.緩沖區(qū)可以減少設備等待CPU處理數據的時間，提高設備利用率B.緩沖區(qū)可以保證數據的順序一致性，避免數據混亂C.緩沖區(qū)可以增大數據傳輸的帶寬，提高數據傳輸速度D.緩沖區(qū)可以消除設備與CPU之間的速度差異，實現同步工作2、某計算機系統采用固定分區(qū)存儲管理方式，將內存分為4個分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB。現有4個進程P1、P2、P3和P4，它們所需的內存空間分別為350KB、200KB、500KB和450KB。請問采用首次適應算法，這些進程能否全部裝入內存？如果能，給出裝入的分區(qū)情況；如果不能，說明原因。（）A.能，P1裝入第3分區(qū)，P2裝入第1分區(qū)，P3裝入第4分區(qū)，P4裝入第2分區(qū)B.能，P1裝入第4分區(qū)，P2裝入第1分區(qū)，P3裝入第3分區(qū)，P4裝入第2分區(qū)C.否，沒有足夠大的連續(xù)分區(qū)滿足P3的需求D.否，沒有足夠大的連續(xù)分區(qū)滿足P4的需求3、在操作系統的磁盤管理中，磁盤調度算法的選擇對于磁盤的I/O性能有著重要的影響。除了前面提到的幾種常見算法，還有電梯調度算法。電梯調度算法類似于電梯的工作原理，總是沿著一個方向移動，直到該方向上沒有請求為止，然后改變方向。假設磁盤請求隊列的順序為82、170、43、140、24、16、190，磁頭當前位于50號磁道，初始移動方向為磁道號增加的方向。那么，采用電梯調度算法時，磁頭移動的總磁道數為（）A.382B.418C.450D.5124、假設一個操作系統的頁表項大小為4字節(jié)，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統的頁表需要占用多少內存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB5、在一個實時操作系統中，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6、在一個操作系統中，進程通信是非常重要的一部分。假設有兩個進程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數據。以下幾種進程通信方式中，哪種方式最適合這種情況？（）A.共享內存：兩個進程可以直接訪問同一塊共享的內存區(qū)域，進行數據交換B.消息傳遞：通過發(fā)送和接收消息來傳遞數據，每個消息有固定的大小和格式C.管道：一種單向的、基于字節(jié)流的通信方式，數據只能從一端流向另一端D.信號量：用于進程之間的同步，而不是直接的數據交換7、在一個實時操作系統中，有三個周期性任務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。采用速率單調調度算法（RMS），請問這三個任務能否被正確調度？如果能，給出調度順序；如果不能，說明原因。（）A.能，調度順序為T1,T2,T3B.能，調度順序為T1,T3,T2C.否，T2和T3的執(zhí)行時間超過其周期的一半D.否，系統總負載超過處理器處理能力8、文件系統的文件訪問控制可以限制用戶對文件的訪問權限。以下關于文件訪問控制的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件訪問控制可以通過用戶認證和授權機制來實現B.文件訪問控制可以限制用戶對文件的讀、寫、執(zhí)行等操作C.文件訪問控制可以采用訪問控制列表（ACL）或能力列表等方式實現D.文件訪問控制只對本地文件系統有效，對網絡文件系統沒有作用9、在操作系統的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理是兩種常見的方式。假設一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關于段式存儲管理和頁式存儲管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲管理更便于實現程序和數據的共享，因為段是按照邏輯劃分的B.頁式存儲管理的內存碎片問題比段式存儲管理更嚴重C.段式存儲管理的地址轉換速度比頁式存儲管理快，因為段的長度是固定的D.頁式存儲管理比段式存儲管理更適合處理大程序，因為頁的大小是固定的10、在一個具有進程優(yōu)先級調度的操作系統中，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)，系統會如何調度？（）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，取決于系統的具體實現11、在一個具有虛擬內存的操作系統中，系統采用請求調頁的方式將頁面調入內存。當一個進程訪問一個不在內存中的頁面時，會產生缺頁中斷。假設頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，系統為該進程分配了4個頁框。進程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，初始時4個頁框均為空。那么，在這個過程中發(fā)生的缺頁次數是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次12、在一個多處理器操作系統中，進程可以在多個處理器上并行執(zhí)行。假設系統中有四個處理器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13、在一個具有快表的分頁系統中，假定頁表存放在內存中，內存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內存訪問需要查找頁表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問時間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns14、在一個具有死鎖檢測和恢復機制的操作系統中，有四個進程P1、P2、P3、P4，它們分別占用了資源R1、R2、R3的數量為（2，1，0）、（1，2，1）、（0，1，1）、（1，0，1），系統中可用的資源數量為（1，1，2）。那么，系統是否處于死鎖狀態(tài)？（）A.是，存在死鎖B.否，系統安全C.不確定，需要進一步分析進程的等待情況D.以上都不對15、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動程序和邏輯設備表來實現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16、在一個多任務操作系統中，進程的上下文切換是經常發(fā)生的。以下關于進程上下文切換的開銷的描述，正確的是：（）A.進程上下文切換的開銷主要包括保存和恢復寄存器的值、更新頁表等B.進程上下文切換的開銷很小，可以忽略不計，不會影響系統性能C.上下文切換的開銷與進程的數量成正比，進程越多，開銷越大D.減少進程的數量可以完全消除上下文切換的開銷17、某計算機系統采用分頁存儲管理方式，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號03152731則邏輯地址0x8000對應的物理地址是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.018、在一個具有文件共享功能的操作系統中，多個進程可以同時訪問同一個文件。為了保證文件數據的一致性，系統采用了文件鎖機制。有進程P1正在對文件進行讀操作，并獲取了共享讀鎖，此時進程P2想要對文件進行寫操作。那么，進程P2會處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)，等待獲取寫鎖B.阻塞狀態(tài)，直到P1釋放讀鎖C.運行狀態(tài)，可以直接進行寫操作D.錯誤狀態(tài)，不允許同時進行讀寫操作19、操作系統中的作業(yè)管理負責對用戶提交的作業(yè)進行組織、調度和控制。作業(yè)通常由程序、數據和作業(yè)控制說明書組成。作業(yè)調度算法的性能直接影響系統的效率和用戶的滿意度。假設有三個作業(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）調度算法，且系統在10:00開始調度作業(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20、在一個具有多個進程的系統中，進程之間通過共享內存進行通信。假設共享內存區(qū)域的大小為10MB，有兩個進程P1和P2同時對該共享內存進行讀寫操作。為了保證數據的一致性和完整性，需要采用何種同步機制？（）A.信號量B.管程C.消息隊列D.條件變量二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述操作系統中的分布式共享內存。2、（本題5分）解釋操作系統的性能瓶頸識別和解決方法。3、（本題5分）操作系統如何支持移動存儲設備？4、（本題5分）解釋操作系統中的內存回收策略。5、（本題5分）文件系統的索引節(jié)點有什么作用？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統如何優(yōu)化進程間通信的帶寬利用率和延遲降低。2、（本題5分）探討虛擬內存技術中頁面置換算法對內存利用率和系統性能的影響。3、（本題5分）分析操作系統如何通過調度算法來平衡系統資源的分配和任務的響應時間。4、（本題5分）分析操作系統如何優(yōu)化文件系統的文件刪除和回收機制。5、（本題5分）探討操作系統如何處理進程間通信中的消息隊列的阻塞和非阻塞模式。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）隨著人工智能的發(fā)展，操作系統在支持人工智能應用方面面