學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)山東工藝美術(shù)學(xué)院

《操作系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)課》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理功能可以提高內(nèi)存的利用率。以下關(guān)于存儲(chǔ)管理的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.虛擬內(nèi)存是一種將硬盤空間作為內(nèi)存使用的技術(shù)，可以擴(kuò)大程序的可用內(nèi)存空間B.頁(yè)面置換算法用于在內(nèi)存不足時(shí)選擇哪些頁(yè)面被換出到硬盤上C.段頁(yè)式存儲(chǔ)管理結(jié)合了分段和分頁(yè)的優(yōu)點(diǎn)，可以更靈活地管理內(nèi)存D.存儲(chǔ)管理只需要考慮內(nèi)存的分配和回收，不需要考慮CPU的緩存管理2、在一個(gè)采用請(qǐng)求調(diào)頁(yè)存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中要訪問(wèn)的頁(yè)面序列為：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系統(tǒng)分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，且初始時(shí)進(jìn)程的頁(yè)面都不在內(nèi)存中。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)頁(yè)面3時(shí)發(fā)生缺頁(yè)中斷，采用先進(jìn)先出（FIFO）頁(yè)面置換算法，此時(shí)被淘汰的頁(yè)面是哪個(gè)？（）A.1B.2C.4D.53、文件系統(tǒng)的文件訪問(wèn)控制可以限制用戶對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限。以下關(guān)于文件訪問(wèn)控制的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件訪問(wèn)控制可以通過(guò)用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)B.文件訪問(wèn)控制可以限制用戶對(duì)文件的讀、寫、執(zhí)行等操作C.文件訪問(wèn)控制可以采用訪問(wèn)控制列表（ACL）或能力列表等方式實(shí)現(xiàn)D.文件訪問(wèn)控制只對(duì)本地文件系統(tǒng)有效，對(duì)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)沒(méi)有作用4、在一個(gè)支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)生缺頁(yè)中斷時(shí)，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁(yè)面置換算法為先進(jìn)先出（FIFO）算法，當(dāng)前內(nèi)存中有三個(gè)頁(yè)面，分別是頁(yè)面A、B、C，最近訪問(wèn)的順序?yàn)锽、C、A。現(xiàn)在需要調(diào)入頁(yè)面D，而內(nèi)存已滿，那么會(huì)置換出哪個(gè)頁(yè)面？（）A.頁(yè)面A，因?yàn)樗亲钤邕M(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面B.頁(yè)面B，因?yàn)樗亲罱L問(wèn)的頁(yè)面C.頁(yè)面C，因?yàn)樗谥虚g位置D.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面進(jìn)行置換5、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式會(huì)影響文件的讀寫效率和存儲(chǔ)空間的利用。連續(xù)分配方式將文件存儲(chǔ)在連續(xù)的磁盤塊中，便于順序訪問(wèn)，但容易產(chǎn)生外部碎片；鏈?zhǔn)椒峙浞绞酵ㄟ^(guò)指針將文件的磁盤塊鏈接起來(lái)，解決了外部碎片問(wèn)題，但隨機(jī)訪問(wèn)效率較低；索引分配方式則通過(guò)索引表來(lái)管理文件的磁盤塊。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引分配方式，索引表項(xiàng)中包含直接地址和間接地址。每個(gè)磁盤塊大小為1KB，文件大小為100KB，直接地址項(xiàng)可以指向10個(gè)磁盤塊，一個(gè)一級(jí)間接地址項(xiàng)可以指向256個(gè)磁盤塊。那么，至少需要多少個(gè)一級(jí)間接地址（）項(xiàng)來(lái)存儲(chǔ)該文件（）A.0個(gè)B.1個(gè)C.2個(gè)D.3個(gè)6、在一個(gè)具有快表的分頁(yè)系統(tǒng)中，假定頁(yè)表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)間為100ns，快表的查找時(shí)間為20ns。若一次內(nèi)存訪問(wèn)需要查找頁(yè)表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問(wèn)時(shí)間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns7、在一個(gè)多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在不同的處理器上并行執(zhí)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)處理器，進(jìn)程P1、P2、P3和P4同時(shí)就緒。以下關(guān)于多處理器操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)將這四個(gè)進(jìn)程平均分配到四個(gè)處理器上執(zhí)行，以保證負(fù)載均衡B.進(jìn)程調(diào)度的策略與單處理器操作系統(tǒng)完全相同，不需要考慮處理器的數(shù)量C.為了充分利用多處理器資源，操作系統(tǒng)可能會(huì)將一個(gè)進(jìn)程的不同部分分配到不同的處理器上執(zhí)行D.如果進(jìn)程P1是計(jì)算密集型，而進(jìn)程P2是I/O密集型，操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先將P1分配到處理器上執(zhí)行8、某磁盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，平均尋道時(shí)間為8ms，每個(gè)磁道包含1000個(gè)扇區(qū)，傳輸速率為50MB/s。若要讀取一個(gè)50MB的文件，其平均訪問(wèn)時(shí)間約為多少？（請(qǐng)給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms9、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的截止時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵因素。假設(shè)系統(tǒng)中有一個(gè)硬實(shí)時(shí)任務(wù)T1，其截止時(shí)間為100ms，當(dāng)前時(shí)間為50ms，任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行了40ms，還剩下20ms的計(jì)算量。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)暫停其他任務(wù)，優(yōu)先保證T1在截止時(shí)間前完成B.如果此時(shí)有一個(gè)更高優(yōu)先級(jí)的非實(shí)時(shí)任務(wù)就緒，操作系統(tǒng)會(huì)調(diào)度該任務(wù)執(zhí)行C.由于T1已經(jīng)花費(fèi)了較多時(shí)間，操作系統(tǒng)會(huì)判定其無(wú)法按時(shí)完成，將其放棄D.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不會(huì)對(duì)任務(wù)進(jìn)行搶占式調(diào)度，以避免影響任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度10、進(jìn)程同步是操作系統(tǒng)中保證進(jìn)程協(xié)調(diào)運(yùn)行的重要機(jī)制。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)緩沖區(qū)。P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，需要使用信號(hào)量進(jìn)行同步。以下關(guān)于信號(hào)量操作的描述，正確的是：（）A.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作B.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作C.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行P操作，完成后都執(zhí)行V操作D.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行V操作，完成后都執(zhí)行P操作11、在一個(gè)多線程的操作系統(tǒng)中，有一個(gè)進(jìn)程包含多個(gè)線程。假設(shè)線程T1、T2和T3屬于同一個(gè)進(jìn)程，它們共享進(jìn)程的資源，如內(nèi)存空間、文件描述符等。現(xiàn)在線程T1執(zhí)行一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用導(dǎo)致阻塞，那么其他線程的狀態(tài)會(huì)受到怎樣的影響？（）A.線程T2和T3也會(huì)被阻塞，直到T1完成系統(tǒng)調(diào)用B.線程T2和T3不受影響，繼續(xù)執(zhí)行C.線程T2和T3會(huì)暫停，等待操作系統(tǒng)的調(diào)度D.線程T2和T3可能會(huì)被切換到其他進(jìn)程的線程執(zhí)行12、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)核負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的核心資源和提供基本的服務(wù)。假設(shè)有兩種內(nèi)核結(jié)構(gòu)：微內(nèi)核和宏內(nèi)核。微內(nèi)核將系統(tǒng)的核心功能放在內(nèi)核空間，而將大部分服務(wù)放在用戶空間；宏內(nèi)核則將更多的功能集成在內(nèi)核空間。分析微內(nèi)核和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)性能、可擴(kuò)展性、安全性和開(kāi)發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，并討論在不同應(yīng)用場(chǎng)景下哪種內(nèi)核結(jié)構(gòu)更合適。A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)B.宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)C.兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無(wú)法確定哪種結(jié)構(gòu)更好13、考慮一個(gè)具有多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法的系統(tǒng)，共設(shè)置3個(gè)隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)依次降低。第1隊(duì)列時(shí)間片為2ms，第2隊(duì)列時(shí)間片為4ms，第3隊(duì)列時(shí)間片為8ms。若有進(jìn)程P1到達(dá)時(shí)進(jìn)入第1隊(duì)列，運(yùn)行1ms后未完成，被放入第2隊(duì)列；進(jìn)程P2到達(dá)時(shí)進(jìn)入第2隊(duì)列，運(yùn)行3ms后未完成，被放入第3隊(duì)列。請(qǐng)問(wèn)當(dāng)P1再次獲得CPU時(shí)，它已經(jīng)等待了多長(zhǎng)時(shí)間？（）A.4msB.5msC.6msD.7ms14、在一個(gè)單核CPU的操作系統(tǒng)中，同時(shí)有多個(gè)進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。假設(shè)系統(tǒng)采用先來(lái)先服務(wù)（FCFS）的調(diào)度算法，進(jìn)程P1、P2、P3、P4、P5的到達(dá)時(shí)間和服務(wù)時(shí)間如下表所示：（）進(jìn)程到達(dá)時(shí)間服務(wù)時(shí)間P1010P228P346P464P582那么，平均等待時(shí)間和平均周轉(zhuǎn)時(shí)間分別是多少？A.平均等待時(shí)間為8，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為14B.平均等待時(shí)間為6，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為12C.平均等待時(shí)間為4，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為10D.平均等待時(shí)間為2，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為815、在一個(gè)請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，開(kāi)始時(shí)進(jìn)程的頁(yè)面訪問(wèn)序列為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）頁(yè)面置換算法，當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)頁(yè)面4時(shí)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷，此時(shí)應(yīng)淘汰的頁(yè)面是哪個(gè)？（）A.7B.0C.1D.2二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的安全策略制定和執(zhí)行流程。2、（本題5分）簡(jiǎn)述分段中的段表結(jié)構(gòu)和地址轉(zhuǎn)換過(guò)程。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的版本控制和發(fā)布管理。4、（本題5分）簡(jiǎn)述硬實(shí)時(shí)任務(wù)和軟實(shí)時(shí)任務(wù)的區(qū)別。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在多核和多處理器系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)需要有效地分配和管理計(jì)算資源。論述多核和多處理器環(huán)境下的任務(wù)分配策略、同步機(jī)制和負(fù)載均衡算法，分析它們對(duì)系統(tǒng)性能和并行效率的影響，探討如何充分發(fā)揮多核和多處理器的優(yōu)勢(shì)。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)掛載和卸載過(guò)程，研究文件系統(tǒng)的識(shí)別、參數(shù)配置和資源整合。分析掛載和卸載過(guò)程中的錯(cuò)誤處理和安全機(jī)制。3、（本題5分）操作系統(tǒng)的引導(dǎo)過(guò)程是系統(tǒng)啟動(dòng)的關(guān)鍵階段。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述操作系統(tǒng)的引導(dǎo)流程，包括硬件自檢、BIOS初始化、加載操作系統(tǒng)內(nèi)核等步驟，分析引導(dǎo)過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障和解決方法，以及如何優(yōu)化引導(dǎo)時(shí)間提高系統(tǒng)的啟動(dòng)速度。4、（本題5分）操作系統(tǒng)的進(jìn)程遷移功能在負(fù)載均衡和容錯(cuò)方面具有應(yīng)用價(jià)值。論述進(jìn)程遷移的原理和過(guò)程，分析影響進(jìn)程遷移性能的因素，如狀態(tài)保存與恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)帶寬等，探討如何實(shí)現(xiàn)高效的進(jìn)程遷移。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的內(nèi)核設(shè)計(jì)對(duì)于系統(tǒng)的性能和可擴(kuò)展性有著重要影響。詳細(xì)論述微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種架構(gòu)的特點(diǎn)和優(yōu)劣，分