北京理工大學(xué)《操作系統(tǒng)與分布式計算》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京理工大學(xué)《操作系統(tǒng)與分布式計算》

2022-2023學(xué)年第一學(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、文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化是提高系統(tǒng)整體性能的重要方面。以下關(guān)于文件系統(tǒng)性能優(yōu)化的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用緩存技術(shù)來提高文件的訪問速度B.文件系統(tǒng)可以采用預(yù)讀和延遲寫技術(shù)來減少磁盤I/O次數(shù)C.文件系統(tǒng)可以采用磁盤調(diào)度算法來優(yōu)化磁盤的訪問順序D.文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化只需要考慮文件的讀取操作，不需要考慮文件的寫入操作2、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點。假設(shè)一個操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于其特點的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)將大部分系統(tǒng)服務(wù)功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更高C.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)服務(wù)之間通信效率高，因為它們都在內(nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的可擴展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務(wù)3、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.8MB4、在一個具有多個進程的系統(tǒng)中，進程之間通過共享內(nèi)存進行通信。假設(shè)共享內(nèi)存區(qū)域的大小為10MB，有兩個進程P1和P2同時對該共享內(nèi)存進行讀寫操作。為了保證數(shù)據(jù)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5、文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對于文件的組織和管理非常重要。以下關(guān)于目錄結(jié)構(gòu)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.單級目錄結(jié)構(gòu)只有一個目錄，所有文件都放在這個目錄中B.兩級目錄結(jié)構(gòu)將文件分為用戶文件和系統(tǒng)文件，分別放在不同的目錄中C.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以將文件組織成層次結(jié)構(gòu)，方便管理和查找D.無環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)可以允許文件有多個父目錄，增加了文件的靈活性6、某計算機系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲管理方式，將內(nèi)存分為4個分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB?，F(xiàn)有4個進程P1、P2、P3和P4，它們所需的內(nèi)存空間分別為350KB、200KB、500KB和450KB。請問采用首次適應(yīng)算法，這些進程能否全部裝入內(nèi)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7、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(dāng)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(dāng)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.3608、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9、在操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是一個重要的概念。假設(shè)一個進程處于阻塞狀態(tài)，等待I/O操作完成。以下關(guān)于進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)I/O操作完成后，進程會直接從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為運行狀態(tài)B.進程從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)后，一定會立即被調(diào)度執(zhí)行C.在阻塞狀態(tài)的進程不會因為時間片用完而被切換到其他狀態(tài)D.如果有更高優(yōu)先級的進程進入就緒狀態(tài)，阻塞狀態(tài)的進程可能會被長期擱置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、在一個具有快表的分頁存儲管理系統(tǒng)中，快表的命中率為80%，訪問快表的時間為10ns，訪問主存的時間為100ns。若要訪問的頁面在快表中，那么一次有效地址轉(zhuǎn)換所需的平均時間是多少？若頁面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns12、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13、操作系統(tǒng)的中斷機制是實現(xiàn)多任務(wù)和設(shè)備管理的關(guān)鍵。以下關(guān)于中斷的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.中斷是指CPU在執(zhí)行程序的過程中，由于外部事件的發(fā)生而暫停當(dāng)前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理外部事件B.中斷可以分為硬件中斷和軟件中斷，硬件中斷是由外部設(shè)備產(chǎn)生的，軟件中斷是由程序中的指令產(chǎn)生的C.中斷處理程序負責(zé)處理中斷事件，通常會保存當(dāng)前程序的狀態(tài)，然后執(zhí)行相應(yīng)的處理操作D.中斷可以被屏蔽，即CPU可以忽略某些中斷請求，繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前程序14、在一個具有多個緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，假定從磁盤把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的時間為T1，把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)的時間為T2，CPU對這一塊數(shù)據(jù)進行處理的時間為T3。若采用單緩沖技術(shù)，系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的總時間是多少？若采用雙緩沖技術(shù)呢？（請分別給出計算過程）（）A.T1+T2+T3和max(T1,T2)+T3B.T1+T2+T3和T1+max(T2,T3)C.T1+max(T2,T3)和T1+T2+T3D.max(T1,T2)+T3和T1+max(T2,T3)15、在一個分時操作系統(tǒng)中，多個用戶通過終端同時訪問系統(tǒng)。系統(tǒng)為每個用戶分配了一定的時間片來執(zhí)行任務(wù)。假設(shè)當(dāng)前有三個用戶A、B、C，其任務(wù)的優(yōu)先級依次降低。在某一時刻，用戶A的任務(wù)正在執(zhí)行，時間片尚未用完，但此時有一個更高優(yōu)先級的實時任務(wù)D進入系統(tǒng)。以下關(guān)于系統(tǒng)處理方式的描述，哪項是正確的？（）A.立即中斷用戶A的任務(wù)，執(zhí)行任務(wù)D，完成后再回到用戶A的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行剩余時間片B.等待用戶A的時間片用完，再執(zhí)行任務(wù)DC.暫停用戶A的任務(wù)，將其放入就緒隊列末尾，執(zhí)行任務(wù)D，完成后從就緒隊列頭部重新調(diào)度任務(wù)D.忽略任務(wù)D，繼續(xù)執(zhí)行用戶A的任務(wù)直到時間片用完二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是系統(tǒng)負載？如何衡量？2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的審計和日志記錄。3、（本題5分）什么是系統(tǒng)可維護性？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）實時操作系統(tǒng)中的資源預(yù)留是保證實時任務(wù)按時完成的重要手段。請深入探討資源預(yù)留的概念、方法和實現(xiàn)技術(shù)，分析資源預(yù)留對系統(tǒng)資源利用率和實時任務(wù)調(diào)度的影響，以及如何在有限資源的情況下進行合理的資源預(yù)留。2、（本題5分）詳細探討操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)崩潰轉(zhuǎn)儲技術(shù)，包括核心轉(zhuǎn)儲、內(nèi)存鏡像等的生成和分析方法，分析如何利用轉(zhuǎn)儲信息進行故障診斷和系統(tǒng)恢復(fù)。3、（本題5分）操作系統(tǒng)的安全機制是保障系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)安全的重要手段。請深入探討操作系統(tǒng)中的訪問控制、身份認證、加密技術(shù)等安全措施，分析常見的安全威脅和攻擊方式，以及操作系統(tǒng)如何應(yīng)對這些威脅。4、（本題5分）在移動操作系統(tǒng)中，推送通知服務(wù)是應(yīng)用與用戶交互的重要方式。深入探討移動操作系統(tǒng)中的推送通知機制，包括推送服務(wù)器的架構(gòu)、通知的發(fā)送和接收流程、客戶端的處理邏輯，分析推送通知的可靠性、實時性和能耗問題，研究如何提高推送通知的用戶體驗和安全性，以及推送通知在移動應(yīng)用開發(fā)中的最佳實踐。5、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的文