烟台汽车工程职业学院《操作系统原理与实验》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《操作系统原理与实验》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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.1802、在一个操作系统中，虚拟文件系统（VFS）为不同类型的文件系统提供了统一的接口。假设系统同时支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系统，分析VFS的层次结构和工作机制，包括文件操作的转换和不同文件系统的适配，并讨论VFS在支持多种文件系统和提高系统可扩展性方面的作用。A.VFS作用显著，提高了可扩展性B.VFS作用有限，对可扩展性影响不大C.VFS增加了系统复杂性，得不偿失D.取决于系统的应用场景和用户需求3、操作系统的进程通信可以实现不同进程之间的数据交换和同步。以下关于进程通信的描述中，哪个选项是错误的？（）A.进程通信可以分为共享内存、消息传递和管道等方式B.共享内存方式速度快，但需要解决同步和互斥问题C.消息传递方式比较灵活，但开销较大D.管道是一种单向通信方式，只能用于父子进程之间的通信4、文件系统是操作系统中用于管理文件的重要组成部分。假设有一个文件系统，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，以下关于文件分配和管理的描述，正确的是：（）A.系统会在磁盘上找到连续的空闲空间来存储新文件的数据B.新文件的目录项会立即被添加到父目录中，无论文件数据是否完全存储C.由于采用连续分配，文件的扩展可能会导致大量的数据移动D.文件的删除会立即释放其占用的所有磁盘空间，包括可能存在的碎片5、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6、在一个实时操作系统中，有三个周期性任务T1、T2和T3，它们的周期分别为50ms、100ms和200ms，执行时间分别为20ms、30ms和60ms。采用速率单调调度算法（RMS），请问这三个任务能否被正确调度？如果能，给出调度顺序；如果不能，说明原因。（）A.能，调度顺序为T1,T2,T3B.能，调度顺序为T1,T3,T2C.否，T2和T3的执行时间超过其周期的一半D.否，系统总负载超过处理器处理能力7、虚拟存储技术是操作系统中用于扩展内存容量的重要手段。在请求分页存储管理系统中，当访问的页面不在内存时，会产生缺页中断。假设系统的页面置换算法为最近最久未使用（LRU）算法，某进程的页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系统分配给该进程的物理页面数为3。那么，缺页次数至少为（）A.6次B.7次C.8次D.9次8、在一个采用位示图进行磁盘空间管理的操作系统中，磁盘共有1000个物理块，位示图中每个字长为32位。那么，位示图需要占用多少个磁盘块来存储？（）A.10B.11C.32D.339、某计算机系统采用分页存储管理方式，页面大小为4KB，逻辑地址为32位。若某进程的页表如下所示：页号物理块号021528311则逻辑地址0x12345678对应的物理地址是多少？（请给出详细的计算过程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x2234567810、设备管理中的设备独立性可以提高程序的可移植性和设备的利用率。以下关于设备独立性的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备独立性可以通过设备驱动程序和逻辑设备表来实现B.设备独立性意味着程序可以不考虑设备的具体类型和特性，直接使用设备C.设备独立性可以提高设备的利用率，因为不同的程序可以共享设备D.设备独立性只对输入设备有效，对输出设备没有作用11、在一个采用请求分段存储管理的系统中，某进程的段表如下：段号0对应的段长为500，段起始地址为1000；段号1对应的段长为800，段起始地址为2000；段号2对应的段长为1000，段起始地址为5000。当进程访问的逻辑地址为1，600时，会发生什么情况？（）A.越界中断B.正常访问C.缺段中断D.地址转换错误12、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以有效地提高I/O操作的效率。缓冲池是一种常见的缓冲技术，它由多个缓冲区组成，可以用于输入、输出和中间转换。假设一个系统中有三个缓冲池，分别用于输入、输出和中间转换，每个缓冲池包含10个缓冲区。现在有一个进程进行数据输入和输出操作，输入数据量为50KB，输出数据量为30KB，每个缓冲区大小为1KB。那么，至少需要多少个缓冲区才能满足操作需求（）A.80个B.70个C.60个D.50个13、文件系统的文件保护可以防止文件被非法访问和修改。以下关于文件保护的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件保护可以通过访问控制列表（ACL）来实现，指定不同用户对文件的访问权限B.文件可以设置为只读、只写或读写三种访问权限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也会增加系统的开销D.文件保护只需要在文件系统层面实现，不需要考虑操作系统的其他部分14、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15、操作系统中的设备驱动程序是连接硬件设备和操作系统内核的桥梁。假设一个新的打印机设备被连接到计算机上，以下关于设备驱动程序的作用和工作过程的描述中，正确的是：（）A.设备驱动程序负责将操作系统的通用命令转换为打印机特定的控制指令B.当用户打印文件时，操作系统直接控制打印机，设备驱动程序不参与C.设备驱动程序一旦安装就不会更新，除非打印机硬件发生重大变化D.设备驱动程序独立于操作系统内核运行，不受内核的管理和控制16、在一个单处理机系统中，有三个进程P1、P2和P3，它们的优先级分别为3、2和1（数值越大优先级越高），到达时间分别为0、1和2毫秒，服务时间分别为5、3和4毫秒。若采用优先级调度算法，且非抢占式，那么平均等待时间是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒17、操作系统的虚拟内存管理可以提高系统的内存利用率和程序的并发度。以下关于虚拟内存管理的描述中，哪个选项是错误的？（）A.虚拟内存管理可以将程序的一部分页面换出到硬盘上，当需要时再换入内存B.虚拟内存管理可以采用分页式、分段式或段页式等存储管理方式C.虚拟内存管理需要硬件支持，如MMU（内存管理单元）和TLB（转换后备缓冲器）D.虚拟内存管理可以完全替代物理内存，使得程序可以在没有物理内存的情况下运行18、在操作系统的磁盘调度算法中，先来先服务（FCFS）算法按照请求到达的顺序进行磁盘访问，可能会导致较长的平均寻道时间；最短寻道时间优先（SSTF）算法选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务，能有效减少平均寻道时间，但可能导致某些请求长时间等待；扫描（SCAN）算法在磁头移动方向上选择距离最近的请求进行服务，避免了SSTF算法的“饥饿”现象。假设磁盘请求队列的顺序为98、183、37、122、14、124、65、67，磁头当前位于53号磁道，向磁道号增加的方向移动。那么，采用扫描算法时，磁头移动的总（）磁道数为（）A.236B.292C.315D.36019、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.1850020、文件系统的文件共享是指多个用户可以同时访问同一个文件。以下关于文件共享的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系统的效率B.文件共享可以通过硬链接和软链接两种方式实现C.文件共享需要解决文件的同步和一致性问题D.文件共享只对文本文件有效，对二进制文件没有作用21、假设一个操作系统的页表项大小为4字节，页面大小为4KB，逻辑地址空间大小为4GB。那么该系统的页表需要占用多少内存空间？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB22、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23、在一个操作系统中，内核负责管理系统的核心资源和提供基本的服务。假设有两种内核结构：微内核和宏内核。微内核将系统的核心功能放在内核空间，而将大部分服务放在用户空间；宏内核则将更多的功能集成在内核空间。分析微内核和宏内核结构在系统性能、可扩展性、安全性和开发难度等方面的优缺点，并讨论在不同应用场景下哪种内核结构更合适。A.微内核结构更优B.宏内核结构更优C.两种结构各有优劣，取决于具体情况D.无法确定哪种结构更好24、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.1325、在一个实时操作系统中，任务的截止时间是一个关键因素。假设系统中有一个硬实时任务T1，其截止时间为100ms，当前时间为50ms，任务已经执行了40ms，还剩下20ms的计算量。以下关于任务调度的描述中，正确的是：（）A.操作系统会暂停其他任务，优先保证T1在截止时间前完成B.如果此时有一个更高优先级的非实时任务就绪，操作系统会调度该任务执行C.由于T1已经花费了较多时间，操作系统会判定其无法按时完成，将其放弃D.实时操作系统不会对任务进行抢占式调度，以避免影响任务的执行进度二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释操作系统在不同计算架构上的移植。2、（本题5分）什么是文件共享？有哪些实现方式？3、（本题5分）解释设备管理中的设备控制器的功能。4、（本题5分）什么是内存紧缩？在什么情况下需要进行？三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）探讨操作系统的内存管理策略如何影响程序的执行效率和系统的稳定性。2、（本题5分）研究操作系统如何实现对文件系统的动态属性管理和扩展。3、（本题5分）探讨操作系统如何处理进程间通信中的消息传递的消息队列的容量限制和扩展策略。4、（本题5分）研究操作系统中的虚拟内存管理的页面交换的磁盘I/O优化。5、（本题5分）探讨操作系统中的分布式事务处理