安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)《操作系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)

《操作系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級(jí)。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)能夠及時(shí)得到處理。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級(jí)依次降低。當(dāng)T1和T2同時(shí)就緒時(shí)，以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先調(diào)度T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會(huì)按照一定的時(shí)間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會(huì)立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級(jí)最低，它將永遠(yuǎn)不會(huì)得到執(zhí)行機(jī)會(huì)2、在一個(gè)采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，一個(gè)文件的大小為100KB，盤塊大小為4KB，每個(gè)盤塊號(hào)占用4個(gè)字節(jié)。若采用一級(jí)索引，索引表項(xiàng)能夠容納的盤塊號(hào)數(shù)量為1024個(gè)。那么，該文件最多需要多少個(gè)索引塊？（）A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)3、有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用連續(xù)分配方式存儲(chǔ)文件。已知文件A從磁盤地址1000開始，占用了5個(gè)連續(xù)的磁盤塊，每個(gè)磁盤塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個(gè)磁盤塊的內(nèi)容，需要訪問磁盤的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.35844、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信中，共享內(nèi)存是一種高效的方式。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2通過共享內(nèi)存進(jìn)行通信，以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內(nèi)存區(qū)域的大小是固定的，不能動(dòng)態(tài)調(diào)整B.進(jìn)程P1和P2對(duì)共享內(nèi)存的訪問是互斥的，避免了數(shù)據(jù)沖突C.共享內(nèi)存通信需要操作系統(tǒng)提供額外的同步機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的一致性D.共享內(nèi)存通信只適用于同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程，不能用于不同計(jì)算機(jī)之間的進(jìn)程通信5、在虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，頁面置換算法的性能對(duì)系統(tǒng)的整體性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法。以下關(guān)于FIFO算法的特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.FIFO算法可能會(huì)把經(jīng)常使用的頁面置換出去，導(dǎo)致缺頁率增加B.FIFO算法總是選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最長(zhǎng)的頁面進(jìn)行置換C.FIFO算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但性能不如其他復(fù)雜的頁面置換算法D.FIFO算法不會(huì)產(chǎn)生Belady異?，F(xiàn)象6、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：就緒->運(yùn)行，運(yùn)行->就緒，運(yùn)行->阻塞，阻塞->就緒。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時(shí)間片大小為10ms。進(jìn)程P1首先獲得CPU資源并開始運(yùn)行，在運(yùn)行5ms后，進(jìn)程P1發(fā)生I/O操作進(jìn)入阻塞狀態(tài)。此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)如何調(diào)度？（）A.從就緒隊(duì)列中選擇P2進(jìn)程運(yùn)行B.等待P1的I/O操作完成，繼續(xù)運(yùn)行P1C.重新選擇P1進(jìn)程運(yùn)行，直到時(shí)間片用完D.暫停系統(tǒng)運(yùn)行，等待其他進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)7、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的調(diào)度不僅要考慮任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，還要滿足任務(wù)的時(shí)間約束。假設(shè)有一個(gè)周期性任務(wù)，其執(zhí)行周期為50毫秒，每次執(zhí)行時(shí)間為20毫秒。分析在不同的調(diào)度算法（如單調(diào)速率調(diào)度、最早截止時(shí)間優(yōu)先等）下，如何保證該任務(wù)能夠按時(shí)完成，并討論這些調(diào)度算法在處理周期性任務(wù)時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)。A.單調(diào)速率調(diào)度算法最優(yōu)B.最早截止時(shí)間優(yōu)先算法最優(yōu)C.兩種算法在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于任務(wù)的具體特點(diǎn)和系統(tǒng)負(fù)載8、在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)采用分頁存儲(chǔ)管理方式，頁面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址空間為32GB。則該進(jìn)程的頁表項(xiàng)數(shù)量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M9、考慮一個(gè)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)，進(jìn)程之間存在資源競(jìng)爭(zhēng)。假設(shè)有資源R1、R2和R3，進(jìn)程P1已經(jīng)占用了資源R1，進(jìn)程P2已經(jīng)占用了資源R2，進(jìn)程P3申請(qǐng)資源R1和R2。此時(shí)系統(tǒng)處于什么狀態(tài)？（）A.安全狀態(tài)B.不安全狀態(tài)C.死鎖狀態(tài)D.無法確定10、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)生缺頁中斷時(shí)，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁面置換算法為先進(jìn)先出（FIFO）算法，當(dāng)前內(nèi)存中有三個(gè)頁面，分別是頁面A、B、C，最近訪問的順序?yàn)锽、C、A?，F(xiàn)在需要調(diào)入頁面D，而內(nèi)存已滿，那么會(huì)置換出哪個(gè)頁面？（）A.頁面A，因?yàn)樗亲钤邕M(jìn)入內(nèi)存的頁面B.頁面B，因?yàn)樗亲罱L問的頁面C.頁面C，因?yàn)樗谥虚g位置D.隨機(jī)選擇一個(gè)頁面進(jìn)行置換11、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）是用于存放文件相關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的訪問控制信息等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)的FCB大小為64字節(jié)，磁盤塊大小為1KB，其中4字節(jié)用于磁盤塊指針。若采用直接索引方式，每個(gè)磁盤塊可存放16個(gè)FCB，則一個(gè)文件最多可以有多少個(gè)磁盤塊（）A.16B.256C.4096D.6553612、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行通信。假設(shè)系統(tǒng)需要添加一個(gè)新的外部設(shè)備，分析設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)過程，包括硬件接口的了解、寄存器的操作、中斷處理等，并討論設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在操作系統(tǒng)中的地位和作用，以及如何保證設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的穩(wěn)定性和可靠性。A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)簡(jiǎn)單，作用不大B.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)復(fù)雜，作用關(guān)鍵C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)難度適中，作用一般D.取決于設(shè)備的類型和復(fù)雜度13、在操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理中，頁面置換算法的選擇會(huì)影響系統(tǒng)的性能。假設(shè)系統(tǒng)采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法。當(dāng)內(nèi)存已滿且需要置換頁面時(shí)，以下關(guān)于頁面選擇的描述，正確的是：（）A.會(huì)選擇最長(zhǎng)時(shí)間未被訪問的頁面進(jìn)行置換B.隨機(jī)選擇一個(gè)頁面進(jìn)行置換C.選擇剛剛被訪問過的頁面進(jìn)行置換D.選擇最先進(jìn)入內(nèi)存的頁面進(jìn)行置換14、在文件系統(tǒng)中，文件目錄的組織方式對(duì)文件的查找效率有很大影響。常見的文件目錄組織方式有單級(jí)目錄、兩級(jí)目錄和多級(jí)目錄。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不便于文件的分類管理；兩級(jí)目錄將用戶文件目錄和系統(tǒng)文件目錄分開，提高了安全性；多級(jí)目錄則形成了樹形結(jié)構(gòu)，便于文件的分類和查找。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，目錄深度為3，每個(gè)目錄下最多有10個(gè)子目錄或文件。那么，該文件系統(tǒng)最多可以容納的文件和目錄數(shù)量為（）A.1000B.10000C.100000D.100000015、在一個(gè)具有多個(gè)緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，從用戶進(jìn)程向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)和從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出數(shù)據(jù)可以并行操作。假設(shè)從用戶進(jìn)程向緩沖區(qū)寫入一個(gè)數(shù)據(jù)的平均時(shí)間為T1，從緩沖區(qū)向設(shè)備輸出一個(gè)數(shù)據(jù)的平均時(shí)間為T2，緩沖區(qū)的數(shù)量為N。若要使系統(tǒng)的并行度最高，T1和T2應(yīng)滿足什么關(guān)系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對(duì)二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的同步互斥？2、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的綠色計(jì)算理念？3、（本題5分）如何確定虛擬內(nèi)存的頁面置換算法？4、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的兼容性測(cè)試和回歸測(cè)試。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的能耗管理是一個(gè)重要的研究方向。請(qǐng)深入探討實(shí)時(shí)任務(wù)的能耗模型和優(yōu)化策略，分析能耗管理與任務(wù)調(diào)度、資源分配的關(guān)系，以及如何在滿足實(shí)時(shí)性要求的同時(shí)降低系統(tǒng)能耗。2、（本題5分）操作系統(tǒng)的設(shè)備熱插拔支持對(duì)于提高系統(tǒng)的可用性和靈活性具有重要意義。論述設(shè)備熱插拔的原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制，分析操作系統(tǒng)在處理設(shè)備熱插拔時(shí)的驅(qū)動(dòng)加載、資源分配和設(shè)備狀態(tài)管理，探討如何實(shí)現(xiàn)可靠的設(shè)備熱插拔功能。3、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的內(nèi)存泄漏檢測(cè)和處理方法，探討如何通過工具和技術(shù)發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄漏的位置和原因。分析內(nèi)存泄漏對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能的危害，以及預(yù)防內(nèi)存泄漏的編程實(shí)踐。4、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的日志系統(tǒng)，探討日志的類型（如系統(tǒng)日志、應(yīng)用日志）、存儲(chǔ)方式和分析工具。分析日志在故障診斷、系統(tǒng)監(jiān)控和安全審計(jì)中的作用。5、（本題5分）深入探討在多核操作系統(tǒng)中，多核間通信的高效機(jī)制，如共享緩存的利用、核間消息傳遞和同步原語的優(yōu)化，分析如何