華東師范大學《操作系統(tǒng)實踐》2022-2023學年第一學期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁華東師范大學《操作系統(tǒng)實踐》

2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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2分，共30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、在操作系統(tǒng)中，線程是比進程更小的執(zhí)行單位。以下關于線程的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.線程是進程中的一個執(zhí)行路徑，共享進程的地址空間和資源B.線程的創(chuàng)建和銷毀比進程更快，因為線程不需要分配獨立的內存空間C.多線程可以提高程序的并發(fā)性，但也會增加程序的復雜性和調試難度D.線程之間的通信可以通過共享內存和消息傳遞兩種方式進行，其中共享內存方式效率更高，但也更容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)競爭問題2、在操作系統(tǒng)的設備管理中，緩沖技術可以提高設備與CPU之間的并行性。假設一個設備向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，CPU從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。以下關于緩沖區(qū)的作用的描述，正確的是：（）A.緩沖區(qū)可以減少設備等待CPU處理數(shù)據(jù)的時間，提高設備利用率B.緩沖區(qū)可以保證數(shù)據(jù)的順序一致性，避免數(shù)據(jù)混亂C.緩沖區(qū)可以增大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，提高?shù)據(jù)傳輸速度D.緩沖區(qū)可以消除設備與CPU之間的速度差異，實現(xiàn)同步工作3、假設一個操作系統(tǒng)的頁表項大小為4字節(jié)，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁表需要占用多少內存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB4、在操作系統(tǒng)的磁盤管理中，磁盤調度算法的選擇對于磁盤的I/O性能有著重要的影響。除了前面提到的幾種常見算法，還有電梯調度算法。電梯調度算法類似于電梯的工作原理，總是沿著一個方向移動，直到該方向上沒有請求為止，然后改變方向。假設磁盤請求隊列的順序為82、170、43、140、24、16、190，磁頭當前位于50號磁道，初始移動方向為磁道號增加的方向。那么，采用電梯調度算法時，磁頭移動的總磁道數(shù)為（）A.382B.418C.450D.5125、有一個文件系統(tǒng)，采用連續(xù)分配方式存儲文件。已知文件A從磁盤地址1000開始，占用了5個連續(xù)的磁盤塊，每個磁盤塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個磁盤塊的內容，需要訪問磁盤的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.35846、在一個支持多線程的操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設有兩個線程T1和T2共享一個全局變量count，初始值為0。T1負責對count進行加1操作，T2負責對count進行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機制。以下關于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進行加1操作，T2不需要獲取鎖進行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會導致線程的切換，從而降低系統(tǒng)性能D.可以使用多個鎖來分別保護count的加操作和減操作，提高并發(fā)度7、在一個操作系統(tǒng)中，設備管理是一項重要的功能。假設有一個磁盤設備，其傳輸速率為100MB/s，平均尋道時間為10毫秒，旋轉延遲為5毫秒?，F(xiàn)在有一個進程需要連續(xù)讀取100個大小均為4KB的數(shù)據(jù)塊。分析在不同的磁盤調度算法（如先來先服務、最短尋道時間優(yōu)先、電梯算法等）下，進程完成數(shù)據(jù)讀取所需的時間，并比較這些算法在磁盤I/O性能方面的優(yōu)劣。A.先來先服務算法最優(yōu)B.最短尋道時間優(yōu)先算法最優(yōu)C.電梯算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣8、文件系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)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9、在一個實時操作系統(tǒng)中，有多個任務具有不同的截止時間和優(yōu)先級。任務T1的截止時間為100毫秒，優(yōu)先級為高；任務T2的截止時間為200毫秒，優(yōu)先級為中；任務T3的截止時間為300毫秒，優(yōu)先級為低。假設系統(tǒng)當前處于空閑狀態(tài)，然后這三個任務依次到達。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的搶占式調度算法，那么任務的執(zhí)行順序是怎樣的？同時分析這種調度算法在滿足實時任務截止時間方面的可靠性和可能存在的問題。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T110、在一個操作系統(tǒng)中，內核負責管理系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)性能、可擴展性、安全性和開發(fā)難度等方面的優(yōu)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(yōu)B.宏內核結構更優(yōu)C.兩種結構各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無法確定哪種結構更好11、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設有一個文件系統(tǒng)，采用多級目錄結構，文件的物理存儲采用連續(xù)分配方式。當用戶創(chuàng)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(tǒng)會在磁盤上找到連續(xù)的空閑空間來存儲新文件的數(shù)據(jù)B.新文件的目錄項會立即被添加到父目錄中，無論文件數(shù)據(jù)是否完全存儲C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴展可能會導致大量的數(shù)據(jù)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12、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個表項占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB13、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結構，文件的物理存儲采用連續(xù)分配方式。當用戶創(chuàng)建一個新文件時，以下關于文件系統(tǒng)操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統(tǒng)首先在目錄中為新文件創(chuàng)建一個條目，然后在磁盤上為其分配連續(xù)的存儲空間B.由于采用連續(xù)分配方式，文件系統(tǒng)需要從頭開始查找足夠的連續(xù)空間來存儲新文件C.文件系統(tǒng)會為新文件隨機分配存儲空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續(xù)分配方式會導致文件的擴展非常困難，所以文件系統(tǒng)通常會拒絕創(chuàng)建較大的新文件14、在一個多線程的操作系統(tǒng)中，有一個進程包含多個線程。假設線程T1、T2和T3屬于同一個進程，它們共享進程的資源，如內存空間、文件描述符等?，F(xiàn)在線程T1執(zhí)行一個系統(tǒng)調用導致阻塞，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)的調度D.線程T2和T3可能會被切換到其他進程的線程執(zhí)行15、在一個實時操作系統(tǒng)中，對于周期性任務和非周期性任務都需要進行合理的調度。假設系統(tǒng)中有一個周期性任務T1，周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms，還有一個非周期性任務T2，執(zhí)行時間為30ms。以下關于任務調度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調度周期性任務T1，確保其按時完成B.非周期性任務T2會在周期性任務T1的空閑時間執(zhí)行C.由于T2的執(zhí)行時間較長，可能會導致T1錯過周期D.操作系統(tǒng)會為T1和T2分配相同的時間片，輪流執(zhí)行二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）進程的上下文切換開銷如何降低？2、（本題5分）簡述文件系統(tǒng)的一致性檢查和恢復機制。3、（本題5分）什么是分布式操作系統(tǒng)？其主要特征有哪些？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理，包括作業(yè)的提交、調度和控制。分析作業(yè)調度算法與進程調度算法的關系，以及如何提高作業(yè)的執(zhí)行效率和系統(tǒng)的資源利用率。2、（本題5分）實時操作系統(tǒng)中的時間確定性分析是評估系統(tǒng)性能的重要手段。請深入探討時間確定性分析的方法和指標，如最壞情況執(zhí)行時間（WCET）、平均情況執(zhí)行時間（ACET）等，分析影響時間確定性的因素，以及如何通過優(yōu)化代碼和系統(tǒng)配置提高時間確定性。3、（本題5分）請詳細論述在現(xiàn)代計算機操作系統(tǒng)中，進程調度算法的分類、特點以及它們在不同場景下的應用優(yōu)勢和局限性，舉例說明如何根據(jù)系統(tǒng)負載和性能需求選擇合適的調度算法。4、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)高效的進程同步原語，考慮信號量、互斥鎖、條件變量等的底層實現(xiàn)機制。分析同步原語的性能開銷和優(yōu)化方向。5、（本題5分）詳細