河南城建學(xué)院《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)河南城建學(xué)院《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)CPU和內(nèi)存資源。假設(shè)系統(tǒng)中有進(jìn)程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級(jí)分別為高、中、低，并且它們的運(yùn)行時(shí)間和內(nèi)存需求各不相同。P1需要運(yùn)行10分鐘，占用512MB內(nèi)存；P2需要運(yùn)行20分鐘，占用256MB內(nèi)存；P3需要運(yùn)行30分鐘，占用128MB內(nèi)存。當(dāng)前系統(tǒng)可用內(nèi)存為1GB，CPU采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時(shí)間片大小為5分鐘。在這種情況下，以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度和內(nèi)存分配的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.進(jìn)程P1會(huì)首先獲得CPU資源，因?yàn)樗膬?yōu)先級(jí)最高，并且會(huì)一次性分配512MB內(nèi)存B.由于內(nèi)存有限，進(jìn)程P3可能會(huì)因?yàn)閮?nèi)存不足而被阻塞，直到其他進(jìn)程釋放足夠的內(nèi)存C.CPU會(huì)按照P1、P2、P3的順序輪流執(zhí)行，每個(gè)進(jìn)程每次執(zhí)行5分鐘，內(nèi)存根據(jù)進(jìn)程需求逐步分配D.進(jìn)程P2可能會(huì)在P1運(yùn)行完第一個(gè)時(shí)間片后獲得CPU資源，內(nèi)存分配會(huì)優(yōu)先滿足運(yùn)行時(shí)間短的進(jìn)程2、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的到達(dá)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間和優(yōu)先級(jí)如下表所示。假設(shè)系統(tǒng)采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，優(yōu)先級(jí)數(shù)值越大優(yōu)先級(jí)越高。作業(yè)到達(dá)時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（分鐘）優(yōu)先級(jí)J18:00305J28:10203J38:25154請(qǐng)問，作業(yè)的執(zhí)行順序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J33、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有多個(gè)任務(wù)具有不同的截止時(shí)間和優(yōu)先級(jí)。任務(wù)T1的截止時(shí)間為100毫秒，優(yōu)先級(jí)為高；任務(wù)T2的截止時(shí)間為200毫秒，優(yōu)先級(jí)為中；任務(wù)T3的截止時(shí)間為300毫秒，優(yōu)先級(jí)為低。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前處于空閑狀態(tài)，然后這三個(gè)任務(wù)依次到達(dá)。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法，那么任務(wù)的執(zhí)行順序是怎樣的？同時(shí)分析這種調(diào)度算法在滿足實(shí)時(shí)任務(wù)截止時(shí)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->T14、在一個(gè)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘的操作系統(tǒng)中，時(shí)鐘中斷是系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間管理和任務(wù)調(diào)度的重要依據(jù)。假設(shè)系統(tǒng)的時(shí)鐘中斷頻率為100Hz，分析時(shí)鐘中斷對(duì)系統(tǒng)性能的影響，包括中斷處理的開銷和對(duì)任務(wù)執(zhí)行的干擾等，并討論如何合理設(shè)置時(shí)鐘中斷頻率以平衡系統(tǒng)的時(shí)間精度和性能，以及在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的最佳實(shí)踐。A.時(shí)鐘中斷頻率越高越好B.時(shí)鐘中斷頻率越低越好C.存在一個(gè)最優(yōu)的時(shí)鐘中斷頻率D.時(shí)鐘中斷頻率的影響不大5、考慮一個(gè)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)，進(jìn)程之間存在資源競(jìng)爭(zhēng)。假設(shè)有資源R1、R2和R3，進(jìn)程P1已經(jīng)占用了資源R1，進(jìn)程P2已經(jīng)占用了資源R2，進(jìn)程P3申請(qǐng)資源R1和R2。此時(shí)系統(tǒng)處于什么狀態(tài)？（）A.安全狀態(tài)B.不安全狀態(tài)C.死鎖狀態(tài)D.無法確定6、設(shè)備管理是操作系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。以下關(guān)于設(shè)備管理的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備管理負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)中的各種外部設(shè)備，如硬盤、打印機(jī)、鍵盤等B.設(shè)備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動(dòng)I/O和DMA方式等C.設(shè)備管理可以通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制和操作D.設(shè)備管理可以將所有設(shè)備都看作是文件，通過文件系統(tǒng)來進(jìn)行管理7、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）是用于存放文件相關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的訪問控制信息等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)的FCB大小為64字節(jié)，磁盤塊大小為1KB，其中4字節(jié)用于磁盤塊指針。若采用直接索引方式，每個(gè)磁盤塊可存放16個(gè)FCB，則一個(gè)文件最多可以有多少個(gè)磁盤塊（）A.16B.256C.4096D.655368、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對(duì)文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于樹形目錄結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)文件的共享，但會(huì)增加文件查找的時(shí)間復(fù)雜度B.在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個(gè)目錄時(shí)，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹形目錄結(jié)構(gòu)不允許文件或目錄重名，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個(gè)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9、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法可以根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)來決定其執(zhí)行順序。優(yōu)先級(jí)可以是靜態(tài)的，在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)確定；也可以是動(dòng)態(tài)的，根據(jù)進(jìn)程的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整。假設(shè)系統(tǒng)中有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)分別為3、5和7，當(dāng)前時(shí)刻P1正在運(yùn)行，P2和P3在就緒隊(duì)列中等待。突然，P1發(fā)生I/O等待，P2和P3的優(yōu)先級(jí)不變。那么，接下來應(yīng)該被調(diào)度執(zhí)行的進(jìn)程是（）A.P2B.P3C.繼續(xù)等待P1完成I/O操作D.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)10、在文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式有連續(xù)存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和索引存儲(chǔ)等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)主要處理大文件的存儲(chǔ)和訪問。以下關(guān)于存儲(chǔ)方式選擇的描述，正確的是：（）A.連續(xù)存儲(chǔ)適合大文件，因?yàn)榭梢钥焖俣ㄎ晃募?shù)據(jù)，讀寫效率高B.鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)可以充分利用磁盤空間，適合存儲(chǔ)大文件C.索引存儲(chǔ)會(huì)增加文件的存儲(chǔ)空間開銷，不適合大文件存儲(chǔ)D.對(duì)于大文件，應(yīng)該隨機(jī)選擇一種存儲(chǔ)方式，性能差異不大11、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的調(diào)度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度算法的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法簡(jiǎn)單直觀，但可能導(dǎo)致短作業(yè)等待時(shí)間過長(zhǎng)B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導(dǎo)致長(zhǎng)作業(yè)饑餓C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個(gè)進(jìn)程都有機(jī)會(huì)執(zhí)行，但可能導(dǎo)致頻繁的上下文切換D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法可以兼顧短作業(yè)和長(zhǎng)作業(yè)的需求，但計(jì)算響應(yīng)比的開銷較大，不適合實(shí)時(shí)系統(tǒng)12、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以擴(kuò)大程序的可用內(nèi)存空間。以下關(guān)于虛擬存儲(chǔ)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)將硬盤空間作為內(nèi)存的擴(kuò)展，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，將部分頁(yè)面換出到硬盤上B.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以提高程序的并發(fā)度，因?yàn)槎鄠€(gè)程序可以共享硬盤空間作為虛擬內(nèi)存C.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）D.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)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(yùn)行13、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點(diǎn)（inode）來管理文件，每個(gè)inode包含12個(gè)直接地址指針、1個(gè)一級(jí)間接地址指針、1個(gè)二級(jí)間接地址指針和1個(gè)三級(jí)間接地址指針。每個(gè)盤塊大小為1KB，每個(gè)盤塊號(hào)占4B。若文件最大長(zhǎng)度為4TB，則三級(jí)間接地址指針指向的盤塊數(shù)是多少？（請(qǐng)?jiān)敿?xì)計(jì)算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^2614、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一臺(tái)打印機(jī)被多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)使用。為了保證打印結(jié)果的正確，系統(tǒng)應(yīng)采用何種技術(shù)？（）A.進(jìn)程互斥B.進(jìn)程同步C.進(jìn)程通信D.死鎖避免15、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結(jié)構(gòu)（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當(dāng)進(jìn)行文件寫入操作時(shí)，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實(shí)際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)在面對(duì)系統(tǒng)崩潰或電源故障時(shí)如何保證文件系統(tǒng)的一致性，以及與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相比在性能和存儲(chǔ)空間使用方面的特點(diǎn)。A.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當(dāng)D.取決于具體的應(yīng)用和系統(tǒng)配置二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）什么是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間？2、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的安全性？包括哪些方面？3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的同步互斥？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的調(diào)度算法需要考慮任務(wù)的周期性和非周期性特征。請(qǐng)全面論述針對(duì)周期性和非周期性任務(wù)的調(diào)度策略，分析如何在混合任務(wù)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)有效的調(diào)度，以及如何處理任務(wù)的動(dòng)態(tài)變化和優(yōu)先級(jí)調(diào)整。2、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的快照技術(shù)，分析快照的創(chuàng)建、恢復(fù)和應(yīng)用場(chǎng)景，探討快照對(duì)數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)的作用以及對(duì)系統(tǒng)性能的影響。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的內(nèi)核線程和用戶線程的切換開銷比較，分析影響線程切換開銷的因素和優(yōu)化方法。探討在不同應(yīng)用場(chǎng)景下選擇內(nèi)核線程或用戶線程的策略。4、（本題5分）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度可搶占性對(duì)于滿足實(shí)時(shí)要求至關(guān)重要。請(qǐng)深入探討可搶占式任務(wù)調(diào)度的原理、實(shí)現(xiàn)方式和優(yōu)缺點(diǎn)，分析在什么情況下需要采用可搶占式調(diào)度，以及如何避免頻繁的任務(wù)搶占帶來的系統(tǒng)開銷。5、（本題5分）操作系統(tǒng)中的設(shè)備虛擬化技術(shù)使得多個(gè)虛擬機(jī)能夠共享物理設(shè)備。詳細(xì)論述設(shè)備虛擬化的方法，如全虛擬化、半虛擬化和硬件輔助