站名：站名：年級專業：姓名：學號：凡年級專業、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁煙臺汽車工程職業學院

《操作系統原理與實驗》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在一個操作系統中，磁盤調度算法采用最短尋道時間優先（SSTF）算法。當前磁頭位于磁道50，磁道訪問請求序列為80、40、90、10、60。那么，磁頭移動的總距離是多少？（）A.150B.160C.170D.1802、在一個操作系統中，虛擬文件系統（VFS）為不同類型的文件系統提供了統一的接口。假設系統同時支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系統，分析VFS的層次結構和工作機制，包括文件操作的轉換和不同文件系統的適配，并討論VFS在支持多種文件系統和提高系統可擴展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴展性B.VFS作用有限，對可擴展性影響不大C.VFS增加了系統復雜性，得不償失D.取決于系統的應用場景和用戶需求3、操作系統的進程通信可以實現不同進程之間的數據交換和同步。以下關于進程通信的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程通信可以分為共享內存、消息傳遞和管道等方式B.共享內存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進程之間的通信4、文件系統是操作系統中用于管理文件的重要組成部分。假設有一個文件系統，采用多級目錄結構，文件的物理存儲采用連續分配方式。當用戶創建一個新文件時，以下關于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統會在磁盤上找到連續的空閑空間來存儲新文件的數據B.新文件的目錄項會立即被添加到父目錄中，無論文件數據是否完全存儲C.由于采用連續分配，文件的擴展可能會導致大量的數據移動D.文件的刪除會立即釋放其占用的所有磁盤空間，包括可能存在的碎片5、在一個實時操作系統中，任務的調度不僅要考慮任務的優先級，還要滿足任務的時間約束。假設有一個周期性任務，其執行周期為50毫秒，每次執行時間為20毫秒。分析在不同的調度算法（如單調速率調度、最早截止時間優先等）下，如何保證該任務能夠按時完成，并討論這些調度算法在處理周期性任務時的優缺點。A.單調速率調度算法最優B.最早截止時間優先算法最優C.兩種算法在不同情況下各有優劣D.取決于任務的具體特點和系統負載6、在一個實時操作系統中，有三個周期性任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，執行時間分別為20ms、30ms和60ms。采用速率單調調度算法（RMS），請問這三個任務能否被正確調度？如果能，給出調度順序；如果不能，說明原因。（）A.能，調度順序為T1,T2,T3B.能，調度順序為T1,T3,T2C.否，T2和T3的執行時間超過其周期的一半D.否，系統總負載超過處理器處理能力7、虛擬存儲技術是操作系統中用于擴展內存容量的重要手段。在請求分頁存儲管理系統中，當訪問的頁面不在內存時，會產生缺頁中斷。假設系統的頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，某進程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統分配給該進程的物理頁面數為3。那么，缺頁次數至少為（）A.6次B.7次C.8次D.9次8、在一個采用位示圖進行磁盤空間管理的操作系統中，磁盤共有1000個物理塊，位示圖中每個字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.339、某計算機系統采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號021528311則邏輯地址0x12345678對應的物理地址是多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x2234567810、設備管理中的設備獨立性可以提高程序的可移植性和設備的利用率。以下關于設備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備獨立性可以通過設備驅動程序和邏輯設備表來實現B.設備獨立性意味著程序可以不考慮設備的具體類型和特性，直接使用設備C.設備獨立性可以提高設備的利用率，因為不同的程序可以共享設備D.設備獨立性只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用11、在一個采用請求分段存儲管理的系統中，某進程的段表如下：段號0對應的段長為500，段起始地址為1000；段號1對應的段長為800，段起始地址為2000；段號2對應的段長為1000，段起始地址為5000。當進程訪問的邏輯地址為1，600時，會發生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪問C.缺段中斷D.地址轉換錯誤12、在操作系統的設備管理中，緩沖技術可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術，它由多個緩沖區組成，可以用于輸入、輸出和中間轉換。假設一個系統中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉換，每個緩沖池包含10個緩沖區。現在有一個進程進行數據輸入和輸出操作，輸入數據量為50KB，輸出數據量為30KB，每個緩沖區大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個13、文件系統的文件保護可以防止文件被非法訪問和修改。以下關于文件保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護可以通過訪問控制列表（ACL）來實現，指定不同用戶對文件的訪問權限B.文件可以設置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會增加系統的開銷D.文件保護只需要在文件系統層面實現，不需要考慮操作系統的其他部分14、在一個具有多核處理器的操作系統中，線程的調度需要考慮處理器的親和性。假設一個多線程應用程序的線程在不同的核心上頻繁切換，分析這種核心切換對性能的影響，包括緩存命中率的降低、上下文切換開銷等，并討論如何通過設置線程的處理器親和性來提高性能，以及在什么情況下需要動態調整親和性。A.核心切換總是降低性能，應避免B.核心切換在某些情況下有益，某些情況下有害C.核心切換對性能影響不大，無需關注D.取決于應用程序的特點和系統負載15、操作系統中的設備驅動程序是連接硬件設備和操作系統內核的橋梁。假設一個新的打印機設備被連接到計算機上，以下關于設備驅動程序的作用和工作過程的描述中，正確的是：（）A.設備驅動程序負責將操作系統的通用命令轉換為打印機特定的控制指令B.當用戶打印文件時，操作系統直接控制打印機，設備驅動程序不參與C.設備驅動程序一旦安裝就不會更新，除非打印機硬件發生重大變化D.設備驅動程序獨立于操作系統內核運行，不受內核的管理和控制16、在一個單處理機系統中，有三個進程P1、P2和P3，它們的優先級分別為3、2和1（數值越大優先級越高），到達時間分別為0、1和2毫秒，服務時間分別為5、3和4毫秒。若采用優先級調度算法，且非搶占式，那么平均等待時間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒17、操作系統的虛擬內存管理可以提高系統的內存利用率和程序的并發度。以下關于虛擬內存管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬內存管理可以將程序的一部分頁面換出到硬盤上，當需要時再換入內存B.虛擬內存管理可以采用分頁式、分段式或段頁式等存儲管理方式C.虛擬內存管理需要硬件支持，如MMU（內存管理單元）和TLB（轉換后備緩沖器）D.虛擬內存管理可以完全替代物理內存，使得程序可以在沒有物理內存的情況下運行18、在操作系統的磁盤調度算法中，先來先服務（FCFS）算法按照請求到達的順序進行磁盤訪問，可能會導致較長的平均尋道時間；最短尋道時間優先（SSTF）算法選擇距離當前磁頭位置最近的請求進行服務，能有效減少平均尋道時間，但可能導致某些請求長時間等待；掃描（SCAN）算法在磁頭移動方向上選擇距離最近的請求進行服務，避免了SSTF算法的“饑餓”現象。假設磁盤請求隊列的順序為98、183、37、122、14、124、65、67，磁頭當前位于53號磁道，向磁道號增加的方向移動。那么，采用掃描算法時，磁頭移動的總（）磁道數為（）A.236B.292C.315D.36019、在一個具有內存管理功能的操作系統中，采用分段和分頁相結合的存儲管理方式。進程的邏輯地址由段號、段內頁號和頁內偏移量組成。假設段表項中包含段的起始地址、段長和頁表起始地址，頁表項中包含頁框號。當進程訪問邏輯地址為（2，1，500）時（假設段號、段內頁號和頁內偏移量均從0開始計數），系統進行地址轉換。已知段表中第2段的起始地址為10000，段長為5000，頁表起始地址為2000，頁表中第1頁對應的頁框號為3。那么，對應的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.1850020、文件系統的文件共享是指多個用戶可以同時訪問同一個文件。以下關于文件共享的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系統的效率B.文件共享可以通過硬鏈接和軟鏈接兩種方式實現C.文件共享需要解決文件的同步和一致性問題D.文件共享只對文本文件有效，對二進制文件沒有作用21、假設一個操作系統的頁表項大小為4字節，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統的頁表需要占用多少內存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB22、在一個實時操作系統中，任務具有不同的優先級。系統需要保證高優先級的任務能夠及時得到處理。假設當前有三個任務T1、T2和T3，優先級依次降低。當T1和T2同時就緒時，以下關于任務調度的描述，正確的是：（）A.操作系統會優先調度T2執行，以保證公平性B.T1和T2會按照一定的時間片輪流執行C.操作系統會立即調度T1執行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優先級最低，它將永遠不會得到執行機會23、在一個操作系統中，內核負責管理系統的核心資源和提供基本的服務。假設有兩種內核結構：微內核和宏內核。微內核將系統的核心功能放在內核空間，而將大部分服務放在用戶空間；宏內核則將更多的功能集成在內核空間。分析微內核和宏內核結構在系統性能、可擴展性、安全性和開發難度等方面的優缺點，并討論在不同應用場景下哪種內核結構更合適。A.微內核結構更優B.宏內核結構更優C.兩種結構各有優劣，取決于具體情況D.無法確定哪種結構更好24、在一個文件系統中，文件的物理結構采用鏈接分配方式。每個磁盤塊大小為512字節，文件的起始地址為1000塊，文件長度為5000字節。請問該文件占用了多少個磁盤塊？（）A.10B.11C.12D.1325、在一個實時操作系統中，任務的截止時間是一個關鍵因素。假設系統中有一個硬實時任務T1，其截止時間為100ms，當前時間為50ms，任務已經執行了40ms，還剩下20ms的計算量。以下關于任務調度的描述中，正確的是：（）A.操作系統會暫停其他任務，優先保證T1在截止時間前完成B.如果此時有一個更高優先級的非實時任務就緒，操作系統會調度該任務執行C.由于T1已經花費了較多時間，操作系統會判定其無法按時完成，將其放棄D.實時操作系統不會對任務進行搶占式調度，以避免影響任務的執行進度二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋操作系統在不同計算架構上的移植。2、（本題5分）什么是文件共享？有哪些實現方式？3、（本題5分）解釋設備管理中的設備控制器的功能。4、（本題5分）什么是內存緊縮？在什么情況下需要進行？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統的內存管理策略如何影響程序的執行效率和系統的穩定性。2、（本題5分）研究操作系統如何實現對文件系統的動態屬性管理和擴展。3、（本題5分）探討操作系統如何處理進程間通信中的消息傳遞的消息隊列的容量限制和擴展策略。4、（本題5分）研究操作系統中的虛擬內存管理的頁面交換的磁盤I/O優化。5、（本題5分）探討操作系統中的分布式事務處理