西安航空学院《操作系统及应用》2022-2023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页西安航空学院《操作系统及应用》

2022-2023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、在一个具有虚拟存储功能的操作系统中，某进程的部分页面被换出到外存。当该进程再次访问这些被换出的页面时，会产生缺页中断。以下关于缺页中断处理的说法，正确的是：（）A.操作系统会立即将所需页面从外存调入内存，然后恢复进程的执行B.缺页中断处理过程中，进程会被一直阻塞，直到页面调入完成C.操作系统会先选择一个合适的页面进行置换，然后将所需页面调入内存D.缺页中断的处理优先级低于其他硬件中断，会在其他中断处理完成后再进行2、在操作系统中，进程通信是进程之间交换信息的重要手段。常见的进程通信方式有共享存储、消息传递和管道通信等。共享存储方式通过在内存中开辟共享存储区来实现进程间的通信；消息传递方式则通过发送和接收消息来完成；管道通信是一种半双工的通信方式。现在有两个进程需要频繁地交换大量数据，为了提高通信效率，最适合采用的通信方式是（）A.共享存储B.消息传递C.管道通信D.以上方式均可3、在一个具有进程优先级调度的操作系统中，进程的优先级分为高、中、低三个级别。高优先级进程可以抢占中、低优先级进程的CPU资源，中优先级进程可以抢占低优先级进程的CPU资源。当前有三个进程P1（高优先级）、P2（中优先级）、P3（低优先级），P3正在运行，P1和P2处于就绪状态。此时，P1变为就绪状态，系统会如何调度？（）A.立即暂停P3，运行P1B.等待P3运行完当前时间片，再运行P1C.让P1等待，直到P3主动放弃CPUD.不确定，取决于系统的具体实现4、在一个具有缓存机制的操作系统中，为了提高磁盘I/O的性能，系统会在内存中设置磁盘缓存。假设系统中有一个频繁访问的小文件，其数据可以完全存储在磁盘缓存中。分析磁盘缓存的替换策略（如LRU、FIFO等）对缓存命中率和系统整体性能的影响，并讨论如何根据文件的访问模式选择合适的缓存替换策略。A.LRU策略最优B.FIFO策略最优C.应根据访问模式选择D.缓存替换策略影响不大5、在一个多线程操作系统中，一个进程可以包含多个线程。假设一个进程P有两个线程T1和T2，它们共享进程的资源，如内存、文件描述符等。现在线程T1正在进行一个耗时的计算操作，而线程T2需要访问线程T1正在使用的资源。分析在这种情况下，可能出现的线程同步问题，如竞争条件和死锁，并讨论如何使用互斥锁、条件变量等同步机制来解决这些问题，以及这些同步机制对线程执行效率的影响。A.同步机制总是提高效率B.同步机制总是降低效率C.同步机制在某些情况下提高，某些情况下降低D.取决于线程的操作和资源的使用情况6、在一个请求分页存储管理系统中，若系统分配给某进程的物理块数为3，开始时进程的页面访问序列为7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。采用最近最久未使用（LRU）页面置换算法，当进程访问页面4时产生缺页中断，此时应淘汰的页面是哪个？（）A.7B.0C.1D.27、某操作系统中，有三个进程P1、P2和P3，它们共享两个资源R1和R2。资源分配情况如下表所示：进程已分配资源最大需求资源R1R2R1R2P11032P20121P31131系统是否处于安全状态？如果是，给出一个安全序列。（请给出详细的分析过程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P28、设备管理中的缓冲技术可以提高设备的I/O性能。以下关于缓冲技术的描述中，哪个选项是错误的？（）A.缓冲技术可以减少设备和CPU之间的数据传输次数，提高系统的吞吐量B.缓冲技术可以分为单缓冲、双缓冲和循环缓冲等不同类型C.缓冲技术可以通过硬件实现，也可以通过软件实现D.缓冲技术只对输入设备有效，对输出设备没有作用9、操作系统中的作业管理负责对用户提交的作业进行组织、调度和控制。作业通常由程序、数据和作业控制说明书组成。作业调度算法的性能直接影响系统的效率和用户的满意度。假设有三个作业J1、J2和J3，它们的提交时间分别为8:00、8:30和9:00，运行时间分别为2小时、1小时和0.5小时。若采用短作业优先（SJF）调度算法，且系统在10:00开始调度作业，那么平均等待时间为（）A.0.5小时B.1小时C.1.5小时D.2小时10、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11、在一个操作系统中，文件的访问控制列表（ACL）可以提供更精细的访问权限控制。假设一个文件有多个用户和组的访问权限设置，分析ACL的工作原理和实现方式，包括权限的定义、继承和冲突解决等，并讨论与传统的用户/组权限模式相比，ACL在灵活性和管理复杂性方面的特点。A.ACL更灵活但更复杂B.ACL不如传统模式灵活但更简单C.ACL和传统模式在灵活性和复杂性上相当D.取决于文件系统的类型和应用需求12、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13、在一个操作系统中，磁盘调度算法采用最短寻道时间优先（SSTF）算法。当前磁头位于磁道50，磁道访问请求序列为80、40、90、10、60。那么，磁头移动的总距离是多少？（）A.150B.160C.170D.18014、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.4M15、在一个具有内存管理功能的操作系统中，采用分段和分页相结合的存储管理方式。进程的逻辑地址由段号、段内页号和页内偏移量组成。假设段表项中包含段的起始地址、段长和页表起始地址，页表项中包含页框号。当进程访问逻辑地址为（2，1，500）时（假设段号、段内页号和页内偏移量均从0开始计数），系统进行地址转换。已知段表中第2段的起始地址为10000，段长为5000，页表起始地址为2000，页表中第1页对应的页框号为3。那么，对应的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.18500二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）进程的优先级调整策略有哪些？2、（本题5分）解释直接内存访问（DMA）的特点和工作原理。3、（本题5分）简述分页存储管理的基本原理。4、（本题5分）简述访问控制的基本原理和方法。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）随着边缘计算的兴起，操作系统在边缘设备上的运行面临新的挑战。请深入探讨边缘操作系统的特点和需求，如低延迟、轻量级、适应恶劣环境等，分析常见的边缘操作系统，如EdgeXFoundry、KubeEdge等的架构和功能，以及如何为边缘计算场景选择合适的操作系统。2、（本题5分）请详细论述在现代计算机操作系统中，进程调度算法的分类、特点以及它们在不同场景下的应用优势和局限性，举例说明如何根据系统负载和性能需求选择合适的调度算法。3、（本题5分）详细探讨操作系统中的线程模型，包括用户级线程和内核级线程，分析它们的实现方式、切换开销和并发性能，以及如何在多线程编程中有效地利用线程资源。4、（本题5分）实时操作系统在对时间要求严格的应用场景中具有重要作用。请全面论述实时操作系统的特点、分类（硬实时和软实时），探讨实时任务调度算法、资源分配策略和容错机制，以及如何保证实时系统在规定的时间内完成任务并满足性能要求。5、（本题5分）在实时操作系统中，任务调度的可预测性是至关重要的。请深入探讨实时任务调度算法的可预测性分析方法，包括基于周期、截止时间和优先级的调度算法，分析影响调度可预测性的因素，如任