安徽大学江淮学院《操作系统课程设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页安徽大学江淮学院

《操作系统课程设计》2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在一个实时操作系统中，有三个任务T1、T2和T3，它们的周期分别为50ms、100ms和200ms，每个任务的执行时间分别为20ms、30ms和40ms。假设采用基于优先级的抢占式调度算法，优先级从高到低依次为T1、T2、T3。那么，在一个长时间的运行过程中，任务的响应时间和截止时间是否能够得到保证？（）A.由于优先级设置合理，三个任务的响应时间和截止时间都能够得到保证B.T3的响应时间可能会超过其周期，导致截止时间无法保证C.T2可能会因为T1的抢占而导致响应时间延迟，无法保证截止时间D.优先级设置可能导致低优先级任务长时间得不到执行，从而无法保证所有任务的截止时间2、在一个具有多核处理器的操作系统中，线程的调度需要考虑处理器的亲和性。假设一个多线程应用程序的线程在不同的核心上频繁切换，分析这种核心切换对性能的影响，包括缓存命中率的降低、上下文切换开销等，并讨论如何通过设置线程的处理器亲和性来提高性能，以及在什么情况下需要动态调整亲和性。A.核心切换总是降低性能，应避免B.核心切换在某些情况下有益，某些情况下有害C.核心切换对性能影响不大，无需关注D.取决于应用程序的特点和系统负载3、在一个操作系统中，进程的状态转换图如下：就绪->运行，运行->就绪，运行->阻塞，阻塞->就绪。假设当前有三个进程P1、P2、P3处于就绪状态，系统采用时间片轮转调度算法，时间片大小为10ms。进程P1首先获得CPU资源并开始运行，在运行5ms后，进程P1发生I/O操作进入阻塞状态。此时，系统会如何调度？（）A.从就绪队列中选择P2进程运行B.等待P1的I/O操作完成，继续运行P1C.重新选择P1进程运行，直到时间片用完D.暂停系统运行，等待其他进程进入就绪状态4、在操作系统的虚拟存储管理中，页面置换算法的选择对系统性能有很大影响。假设系统采用最近未使用（NRU）页面置换算法，以下关于NRU算法的描述中，正确的是：（）A.NRU算法根据页面最近是否被使用以及是否被修改来选择置换页面B.NRU算法总是选择最长时间未被使用的页面进行置换C.NRU算法在选择置换页面时，不考虑页面的访问频率D.NRU算法比先进先出（FIFO）算法更能避免Belady异常现象5、在一个具有多个缓冲区的I/O系统中，从用户进程向缓冲区写入数据和从缓冲区向设备输出数据可以并行操作。假设从用户进程向缓冲区写入一个数据的平均时间为T1，从缓冲区向设备输出一个数据的平均时间为T2，缓冲区的数量为N。若要使系统的并行度最高，T1和T2应满足什么关系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不对6、在一个多道程序设计的操作系统中，有三个进程P1、P2、P3，它们的到达时间、服务时间分别为（0，8）、（1，4）、（2，9）（单位：毫秒）。采用短作业优先（SJF）调度算法，不考虑进程切换的时间开销。那么，进程P1的平均周转时间是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒7、在一个具有内存保护机制的操作系统中，每个进程都被分配了独立的内存空间，并且系统通过硬件和软件的结合来防止进程访问其他进程的内存区域。假设进程P1试图访问进程P2的内存空间，系统会产生一个内存访问违规的异常。分析这种内存保护机制是如何实现的，包括硬件支持（如MMU）和操作系统的相关处理逻辑，并讨论内存保护在系统安全性和稳定性方面的重要意义。A.通过硬件MMU实现，意义重大B.通过操作系统软件实现，意义不大C.通过硬件和软件共同实现，意义重大D.内存保护机制作用有限，意义不大8、文件系统的可靠性是保证数据安全的重要因素。以下关于文件系统可靠性的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件系统可以采用备份和恢复技术来保证数据的可靠性B.文件系统可以采用日志记录技术来记录文件的操作，以便在系统崩溃时进行恢复C.文件系统可以采用RAID（磁盘阵列）技术来提高数据的可靠性和可用性D.文件系统的可靠性只取决于硬件设备的质量，与软件设计无关9、文件系统是操作系统中用于管理文件的重要组成部分。假设一个文件系统采用多级目录结构，文件的物理存储采用连续分配方式。当用户创建一个新文件时，以下关于文件系统操作的描述中，正确的是：（）A.文件系统首先在目录中为新文件创建一个条目，然后在磁盘上为其分配连续的存储空间B.由于采用连续分配方式，文件系统需要从头开始查找足够的连续空间来存储新文件C.文件系统会为新文件随机分配存储空间，然后更新目录中的文件信息D.连续分配方式会导致文件的扩展非常困难，所以文件系统通常会拒绝创建较大的新文件10、在一个操作系统中，内存管理不仅要考虑进程的内存分配，还要处理内存碎片问题。假设系统采用了首次适应、最佳适应和最坏适应等内存分配算法，分析这些算法在产生内存碎片的数量、内存利用率和分配速度等方面的特点，并讨论如何通过算法的选择和优化来减少内存碎片的产生，提高内存管理的效率。A.首次适应算法最优B.最佳适应算法最优C.最坏适应算法最优D.不同算法在不同情况下各有优劣11、在一个实时操作系统中，有多个任务具有不同的截止时间和优先级。任务T1的截止时间为100毫秒，优先级为高；任务T2的截止时间为200毫秒，优先级为中；任务T3的截止时间为300毫秒，优先级为低。假设系统当前处于空闲状态，然后这三个任务依次到达。如果系统采用基于优先级的抢占式调度算法，那么任务的执行顺序是怎样的？同时分析这种调度算法在满足实时任务截止时间方面的可靠性和可能存在的问题。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T112、在一个文件系统中，文件的物理结构采用链接分配方式。每个磁盘块大小为512字节，文件的起始地址为1000块，文件长度为5000字节。请问该文件占用了多少个磁盘块？（）A.10B.11C.12D.1313、某文件系统采用FAT（文件分配表）管理磁盘空间，磁盘块大小为512B，FAT表每个表项占12位。若磁盘容量为10GB，则FAT表的大小是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB14、假设有一个文件系统，采用混合索引分配方式，其直接索引指针指向10个磁盘块，一级间接索引指针指向一个包含256个磁盘块地址的索引表，二级间接索引指针指向一个包含256个一级间接索引表地址的索引表。每个磁盘块大小为4KB，请问该文件系统能够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、操作系统的死锁问题是一个需要重点关注和解决的难题。假设有四个进程P1、P2、P3和P4，它们分别申请了资源R1、R2、R3和R4。目前的资源分配情况导致了死锁的发生。以下关于死锁检测和解除的说法，正确的是：（）A.可以通过资源分配图来检测死锁是否发生，如果存在环路则表示发生了死锁B.一旦检测到死锁，操作系统会立即终止所有涉及死锁的进程，以解除死锁C.死锁解除时，通常会选择优先级最低的进程进行终止，释放其占用的资源D.为了避免死锁，操作系统应该禁止进程申请多个资源二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）什么是操作系统的虚拟化技术？2、（本题5分）什么是操作系统的安全意识培训和教育？3、（本题5分）解释通道的概念和作用。4、（本题5分）什么是设备驱动程序？它的作用是什么？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在操作系统中，进程间的通信开销会影响系统性能。请详细论述减少进程间通信开销的方法和技术，如共享内存的优化、消息传递的改进等，分析通信开销对不同应用程序的影响，并探讨如何根据应用特点选择合适的通信方式。2、（本题5分）详细探讨操作系统中的虚拟设备技术，如虚拟打印机、虚拟网卡等，分析虚拟设备的实现原理和在资源共享、隔离和灵活性方面的优势。3、（本题5分）论述操作系统中的进程迁移的决策机制，包括何时进行进程迁移、选择迁移的目标节点和评估迁移的效益，分析影响进程迁移决策的因素和优化方法。4、（本题5分）论述操作系统中的进程的优先级继承和优先级天花板机制，探讨如何解决优先级反转问题。分析这些机制对实时系统和多任务环境的性能影响。5、（本题5分）随着大数据和人工智能的发展，操作系统需要适应新的计算模式。论述操作系统在支持大数据处理和机器学习任务方面的改进和优化，如资源分配