北京石油化工學院《操作系統(tǒng)》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京石油化工學院《操作系統(tǒng)》

2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級的任務(wù)能夠及時得到處理。假設(shè)當前有三個任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當T1和T2同時就緒時，以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調(diào)度T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會按照一定的時間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級最低，它將永遠不會得到執(zhí)行機會2、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關(guān)于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術(shù)來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時進行恢復C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術(shù)來提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設(shè)備的質(zhì)量，與軟件設(shè)計無關(guān)3、在一個多線程的操作系統(tǒng)中，有一個進程包含多個線程。假設(shè)線程T1、T2和T3屬于同一個進程，它們共享進程的資源，如內(nèi)存空間、文件描述符等?，F(xiàn)在線程T1執(zhí)行一個系統(tǒng)調(diào)用導致阻塞，那么其他線程的狀態(tài)會受到怎樣的影響？（）A.線程T2和T3也會被阻塞，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會暫停，等待操作系統(tǒng)的調(diào)度D.線程T2和T3可能會被切換到其他進程的線程執(zhí)行4、文件系統(tǒng)的文件保護可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)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(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權(quán)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(tǒng)的開銷D.文件保護只需要在文件系統(tǒng)層面實現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分5、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，用戶程序分為三個段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。其中代碼段的段地址為0x1000，段長2KB；數(shù)據(jù)段的段地址為0x2000，段長1KB；堆棧段的段地址為0x3000，段長0.5KB。若系統(tǒng)地址空間為4GB，且段表存放在內(nèi)存中，每個段表項占用4B。則段表的最大長度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.81926、在文件系統(tǒng)中，文件的訪問控制是保障數(shù)據(jù)安全的重要手段。假設(shè)一個文件系統(tǒng)對文件設(shè)置了不同的訪問權(quán)限，如讀、寫、執(zhí)行等。對于一個普通用戶創(chuàng)建的文件，以下關(guān)于訪問權(quán)限設(shè)置和繼承的描述，正確的是：（）A.該用戶對自己創(chuàng)建的文件具有完全的控制權(quán)限，包括修改訪問權(quán)限B.其他用戶默認沒有對該文件的任何訪問權(quán)限，除非文件所有者明確授予C.當該文件被移動到其他目錄時，其訪問權(quán)限會自動繼承新目錄的默認權(quán)限D(zhuǎn).文件的訪問權(quán)限只能由系統(tǒng)管理員進行修改，用戶無法自行更改7、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號03152731則邏輯地址0x8000對應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.08、某計算機系統(tǒng)中有一個磁盤，轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，每個磁道有160個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)。若磁頭從一個磁道移動到相鄰磁道的平均時間為1ms，請問讀取一個4KB的數(shù)據(jù)塊平均需要多長時間？（假設(shè)不考慮旋轉(zhuǎn)延遲和傳輸時間）（）A.8.5msB.9.5msC.10.5msD.11.5ms9、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務(wù)的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個任務(wù)能否在各自的周期內(nèi)完成執(zhí)行？（給出詳細的計算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對10、在一個采用死鎖檢測算法的系統(tǒng)中，資源分配圖中包含了四個進程P1、P2、P3和P4，以及三類資源R1、R2和R3。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源尚需資源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211請問該系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？如果是，哪些進程處于死鎖中？（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P411、在一個采用分頁存儲管理的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的邏輯地址空間被劃分為若干固定大小的頁，物理內(nèi)存也被劃分為相同大小的頁框。假設(shè)頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址為0x12345678，該地址對應(yīng)的頁號和頁內(nèi)偏移量分別是多少？同時，若系統(tǒng)的物理內(nèi)存有16GB，頁框大小與頁面大小相同，那么物理地址空間的頁表項數(shù)量最多是多少？（）A.頁號為0x0324，頁內(nèi)偏移量為0x1678；頁表項數(shù)量最多為2^28個B.頁號為0x1234，頁內(nèi)偏移量為0x5678；頁表項數(shù)量最多為2^30個C.頁號為0x5678，頁內(nèi)偏移量為0x1234；頁表項數(shù)量最多為2^34個D.頁號為0x3456，頁內(nèi)偏移量為0x7812；頁表項數(shù)量最多為2^32個12、在一個具有進程優(yōu)先級調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進程的優(yōu)先級分為高、中、低三個級別。高優(yōu)先級進程可以搶占中、低優(yōu)先級進程的CPU資源，中優(yōu)先級進程可以搶占低優(yōu)先級進程的CPU資源。當前有三個進程P1（高優(yōu)先級）、P2（中優(yōu)先級）、P3（低優(yōu)先級），P3正在運行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運行P1B.等待P3運行完當前時間片，再運行P1C.讓P1等待，直到P3主動放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)13、在一個采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，文件的索引表存放在磁盤上。假設(shè)一個文件有100個磁盤塊，每個磁盤塊大小為4KB，索引表項占用4個字節(jié)。如果采用一級索引，那么索引表最多可以表示多大的文件？如果采用二級索引，又能表示多大的文件？（）A.一級索引最多表示16MB的文件，二級索引最多表示256MB的文件B.一級索引最多表示4MB的文件，二級索引最多表示16GB的文件C.一級索引最多表示64KB的文件，二級索引最多表示256KB的文件D.一級索引最多表示1MB的文件，二級索引最多表示4GB的文件14、文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化是提高系統(tǒng)整體性能的重要方面。以下關(guān)于文件系統(tǒng)性能優(yōu)化的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用緩存技術(shù)來提高文件的訪問速度B.文件系統(tǒng)可以采用預(yù)讀和延遲寫技術(shù)來減少磁盤I/O次數(shù)C.文件系統(tǒng)可以采用磁盤調(diào)度算法來優(yōu)化磁盤的訪問順序D.文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化只需要考慮文件的讀取操作，不需要考慮文件的寫入操作15、在操作系統(tǒng)中，進程通信是進程之間交換信息和協(xié)調(diào)工作的重要手段。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們通過共享內(nèi)存進行通信。以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的特點的描述，正確的是：（）A.共享內(nèi)存通信速度快，但需要進程之間進行復雜的同步和互斥操作B.共享內(nèi)存通信不需要操作系統(tǒng)的干預(yù)，進程可以直接讀寫共享區(qū)域C.共享內(nèi)存的大小是固定的，不能動態(tài)調(diào)整D.多個進程可以同時訪問共享內(nèi)存，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的問題二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的性能基準測試？2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的性能調(diào)優(yōu)工具和技術(shù)。4、（本題5分）什么是設(shè)備獨立性？其優(yōu)點有哪些？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序是連接硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)的橋梁。請全面論述設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)流程、結(jié)構(gòu)和功能，分析驅(qū)動程序中的錯誤處理和資源管理機制，并探討如何提高設(shè)備驅(qū)動程序的穩(wěn)定性和兼容性。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理中的內(nèi)存泄漏檢測工具和技術(shù)，研究如何自動發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄漏的位置和原因。分析內(nèi)存泄漏檢測在長期運行系統(tǒng)中的重要性。3、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進程的地址空間布局對于內(nèi)存管理和程序運行具有重要影響。請全面論述進程地址空間的組成部分，如代碼段、數(shù)據(jù)段、堆、棧等，分析地址空間的分配和擴展方式，以及如何避免地址空間相關(guān)的錯誤和漏洞。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的能源管理策略，研究如何在保證系統(tǒng)性能的前提下降低設(shè)備能耗，包括CPU電源管理、磁盤休眠等技術(shù)。分析能源管理對移動設(shè)備和服務(wù)器系統(tǒng)的重要性。5、（本題5分）隨著人工智能的發(fā)展，操作系統(tǒng)在支持人工智能應(yīng)用方面面臨新的挑戰(zhàn)和機遇。全面論述操作系統(tǒng)如何為人工智能計算任務(wù)提供高效的資源管理、調(diào)度和優(yōu)化，分析人工智能應(yīng)用對操作系