安徽农业大学《操作系统》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《操作系统》2021-2022学年第一学期期末试卷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，任务具有不同的优先级。系统需要保证高优先级的任务能够及时得到处理。假设当前有三个任务T1、T2和T3，优先级依次降低。当T1和T2同时就绪时，以下关于任务调度的描述，正确的是：（）A.操作系统会优先调度T2执行，以保证公平性B.T1和T2会按照一定的时间片轮流执行C.操作系统会立即调度T1执行，直到T1完成或阻塞D.由于T3优先级最低，它将永远不会得到执行机会2、在一个采用索引分配方式的文件系统中，一个文件的大小为100KB，盘块大小为4KB，每个盘块号占用4个字节。若采用一级索引，索引表项能够容纳的盘块号数量为1024个。那么，该文件最多需要多少个索引块？（）A.1个B.2个C.3个D.4个3、有一个文件系统，采用连续分配方式存储文件。已知文件A从磁盘地址1000开始，占用了5个连续的磁盘块，每个磁盘块大小为512B。若要读取文件A的第3个磁盘块的内容，需要访问磁盘的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.35844、在操作系统的进程通信中，共享内存是一种高效的方式。假设有两个进程P1和P2通过共享内存进行通信，以下关于共享内存通信的描述中，正确的是：（）A.共享内存区域的大小是固定的，不能动态调整B.进程P1和P2对共享内存的访问是互斥的，避免了数据冲突C.共享内存通信需要操作系统提供额外的同步机制来保证数据的一致性D.共享内存通信只适用于同一台计算机上的进程，不能用于不同计算机之间的进程通信5、在虚拟存储系统中，页面置换算法的性能对系统的整体性能有很大影响。假设系统采用先进先出（FIFO）页面置换算法。以下关于FIFO算法的特点的描述，正确的是：（）A.FIFO算法可能会把经常使用的页面置换出去，导致缺页率增加B.FIFO算法总是选择在内存中驻留时间最长的页面进行置换C.FIFO算法实现简单，但性能不如其他复杂的页面置换算法D.FIFO算法不会产生Belady异常现象6、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7、在一个实时操作系统中，任务的调度不仅要考虑任务的优先级，还要满足任务的时间约束。假设有一个周期性任务，其执行周期为50毫秒，每次执行时间为20毫秒。分析在不同的调度算法（如单调速率调度、最早截止时间优先等）下，如何保证该任务能够按时完成，并讨论这些调度算法在处理周期性任务时的优缺点。A.单调速率调度算法最优B.最早截止时间优先算法最优C.两种算法在不同情况下各有优劣D.取决于任务的具体特点和系统负载8、在计算机操作系统中，内存管理是一项关键任务。假设系统采用分页存储管理方式，页面大小为4KB，某进程的逻辑地址空间为32GB。则该进程的页表项数量至少为：（）A.8MB.2MC.1MD.4M9、考虑一个具有多个进程的系统，进程之间存在资源竞争。假设有资源R1、R2和R3，进程P1已经占用了资源R1，进程P2已经占用了资源R2，进程P3申请资源R1和R2。此时系统处于什么状态？（）A.安全状态B.不安全状态C.死锁状态D.无法确定10、在一个支持虚拟内存的操作系统中，当一个进程发生缺页中断时，操作系统需要从磁盘中将所需的页面调入内存。假设页面置换算法为先进先出（FIFO）算法，当前内存中有三个页面，分别是页面A、B、C，最近访问的顺序为B、C、A。现在需要调入页面D，而内存已满，那么会置换出哪个页面？（）A.页面A，因为它是最早进入内存的页面B.页面B，因为它是最近访问的页面C.页面C，因为它在中间位置D.随机选择一个页面进行置换11、在操作系统的文件系统中，文件控制块（FCB）是用于存放文件相关信息的数据结构。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的访问控制信息等。假设一个文件系统的FCB大小为64字节，磁盘块大小为1KB，其中4字节用于磁盘块指针。若采用直接索引方式，每个磁盘块可存放16个FCB，则一个文件最多可以有多少个磁盘块（）A.16B.256C.4096D.6553612、在一个操作系统中，设备驱动程序负责与硬件设备进行通信。假设系统需要添加一个新的外部设备，分析设备驱动程序的开发过程，包括硬件接口的了解、寄存器的操作、中断处理等，并讨论设备驱动程序在操作系统中的地位和作用，以及如何保证设备驱动程序的稳定性和可靠性。A.设备驱动程序开发简单，作用不大B.设备驱动程序开发复杂，作用关键C.设备驱动程序开发难度适中，作用一般D.取决于设备的类型和复杂度13、在操作系统的虚拟内存管理中，页面置换算法的选择会影响系统的性能。假设系统采用最近最少使用（LRU）页面置换算法。当内存已满且需要置换页面时，以下关于页面选择的描述，正确的是：（）A.会选择最长时间未被访问的页面进行置换B.随机选择一个页面进行置换C.选择刚刚被访问过的页面进行置换D.选择最先进入内存的页面进行置换14、在文件系统中，文件目录的组织方式对文件的查找效率有很大影响。常见的文件目录组织方式有单级目录、两级目录和多级目录。单级目录结构简单，但不便于文件的分类管理；两级目录将用户文件目录和系统文件目录分开，提高了安全性；多级目录则形成了树形结构，便于文件的分类和查找。假设一个文件系统采用多级目录结构，目录深度为3，每个目录下最多有10个子目录或文件。那么，该文件系统最多可以容纳的文件和目录数量为（）A.1000B.10000C.100000D.100000015、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.以上都不对二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）操作系统如何实现进程间的同步互斥？2、（本题5分）什么是操作系统的绿色计算理念？3、（本题5分）如何确定虚拟内存的页面置换算法？4、（本题5分）简述操作系统的兼容性测试和回归测试。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在实时操作系统中，任务的能耗管理是一个重要的研究方向。请深入探讨实时任务的能耗模型和优化策略，分析能耗管理与任务调度、资源分配的关系，以及如何在满足实时性要求的同时降低系统能耗。2、（本题5分）操作系统的设备热插拔支持对于提高系统的可用性和灵活性具有重要意义。论述设备热插拔的原理和实现机制，分析操作系统在处理设备热插拔时的驱动加载、资源分配和设备状态管理，探讨如何实现可靠的设备热插拔功能。3、（本题5分）详细阐述操作系统中的内存泄漏检测和处理方法，探讨如何通过工具和技术发现内存泄漏的位置和原因。分析内存泄漏对系统稳定性和性能的危害，以及预防内存泄漏的编程实践。4、（本题5分）详细阐述操作系统中的日志系统，探讨日志的类型（如系统日志、应用日志）、存储方式和分析工具。分析日志在故障诊断、系统监控和安全审计中的作用。5、（本题5分）深入探讨在多核操作系统中，多核间通信的高效机制，如共享缓存的利用、核间消息传递和同步原语的优化，分析如何