吉林師范大學(xué)博達(dá)學(xué)院《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。…………密………………封………………線…………第1頁(yè)，共1頁(yè)吉林師范大學(xué)博達(dá)學(xué)院《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2分，共30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)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進(jìn)行交互的接口。假設(shè)一個(gè)用戶程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，它通過系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請(qǐng)求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程，包括從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶態(tài)的機(jī)制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開銷和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開銷小，無(wú)需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開銷適中，無(wú)需特別優(yōu)化2、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進(jìn)程管理模塊負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止等操作。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程由于等待資源而進(jìn)入阻塞狀態(tài)。以下關(guān)于阻塞進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述，正確的是：（）A.當(dāng)所需資源可用時(shí)，阻塞進(jìn)程會(huì)直接轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)B.阻塞進(jìn)程首先轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，然后等待調(diào)度程序分配CPUC.阻塞進(jìn)程會(huì)一直保持阻塞狀態(tài)，直到系統(tǒng)強(qiáng)制終止D.阻塞進(jìn)程在等待一段時(shí)間后會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)3、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用連續(xù)分配方式。已知一個(gè)文件的起始物理塊號(hào)為100，文件長(zhǎng)度為50個(gè)物理塊。如果要在文件中間插入10個(gè)物理塊的內(nèi)容，需要進(jìn)行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長(zhǎng)度B.將文件后半部分內(nèi)容向后移動(dòng)10個(gè)物理塊的位置，然后插入新內(nèi)容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內(nèi)容和新內(nèi)容一起寫入D.無(wú)法在連續(xù)分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式4、某操作系統(tǒng)采用分段存儲(chǔ)管理方式，用戶程序分為三個(gè)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(zhǎng)2KB；數(shù)據(jù)段的段地址為0x2000，段長(zhǎng)1KB；堆棧段的段地址為0x3000，段長(zhǎng)0.5KB。若系統(tǒng)地址空間為4GB，且段表存放在內(nèi)存中，每個(gè)段表項(xiàng)占用4B。則段表的最大長(zhǎng)度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.81925、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，設(shè)備管理是一項(xiàng)重要的功能。假設(shè)有一個(gè)磁盤設(shè)備，其傳輸速率為100MB/s，平均尋道時(shí)間為10毫秒，旋轉(zhuǎn)延遲為5毫秒。現(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程需要連續(xù)讀取100個(gè)大小均為4KB的數(shù)據(jù)塊。分析在不同的磁盤調(diào)度算法（如先來先服務(wù)、最短尋道時(shí)間優(yōu)先、電梯算法等）下，進(jìn)程完成數(shù)據(jù)讀取所需的時(shí)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(wù)算法最優(yōu)B.最短尋道時(shí)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6、在一個(gè)具有進(jìn)程同步機(jī)制的操作系統(tǒng)中，有兩個(gè)進(jìn)程P和Q，它們共享一個(gè)緩沖區(qū)。P進(jìn)程負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，Q進(jìn)程負(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，使用了一個(gè)信號(hào)量S，初始值為1。當(dāng)P進(jìn)程準(zhǔn)備向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行P(S)操作；寫入完成后，執(zhí)行V(S)操作。當(dāng)Q進(jìn)程準(zhǔn)備從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行P(S)操作；讀取完成后，執(zhí)行V(S)操作。假設(shè)當(dāng)前Q進(jìn)程正在讀取數(shù)據(jù)，P進(jìn)程準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù)。那么，P進(jìn)程會(huì)處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)B.阻塞狀態(tài)C.運(yùn)行狀態(tài)D.掛起狀態(tài)7、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的調(diào)度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度算法的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法簡(jiǎn)單直觀，但可能導(dǎo)致短作業(yè)等待時(shí)間過長(zhǎng)B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導(dǎo)致長(zhǎng)作業(yè)饑餓C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個(gè)進(jìn)程都有機(jī)會(huì)執(zhí)行，但可能導(dǎo)致頻繁的上下文切換D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法可以兼顧短作業(yè)和長(zhǎng)作業(yè)的需求，但計(jì)算響應(yīng)比的開銷較大，不適合實(shí)時(shí)系統(tǒng)8、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)有連續(xù)分配、鏈接分配和索引分配等多種方式。連續(xù)分配方式具有較高的順序訪問速度，但存在外部碎片問題；鏈接分配方式解決了外部碎片問題，但隨機(jī)訪問速度較慢；索引分配方式則結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個(gè)索引節(jié)點(diǎn)包含13個(gè)直接地址項(xiàng)、1個(gè)一級(jí)間接地址項(xiàng)、1個(gè)二級(jí)間接地址項(xiàng)和1個(gè)三級(jí)間接地址項(xiàng)，每個(gè)地址項(xiàng)大小為4字節(jié)，盤塊大小為1KB。若要訪問文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤I/O操作（）A.1B.2C.3D.49、設(shè)備管理中的設(shè)備獨(dú)立性是指程序與具體的設(shè)備無(wú)關(guān)。以下關(guān)于設(shè)備獨(dú)立性的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備獨(dú)立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率B.設(shè)備獨(dú)立性可以通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和邏輯設(shè)備表來實(shí)現(xiàn)C.設(shè)備獨(dú)立性意味著程序可以不考慮設(shè)備的具體類型和特性，直接使用設(shè)備D.設(shè)備獨(dú)立性只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒有作用10、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一個(gè)磁盤，其每個(gè)盤面有200個(gè)磁道，每個(gè)磁道有10個(gè)扇區(qū)，磁盤轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分鐘。若要讀取一個(gè)位于第50個(gè)磁道、第8個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時(shí)間？（假設(shè)尋道時(shí)間為10ms，給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms11、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，索引節(jié)點(diǎn)（inode）是用于存儲(chǔ)文件屬性和磁盤地址等信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用直接索引和間接索引相結(jié)合的方式來存儲(chǔ)文件數(shù)據(jù)的磁盤地址。對(duì)于一個(gè)較大的文件，以下關(guān)于磁盤地址存儲(chǔ)和訪問的描述，正確的是：（）A.直接索引部分可以存儲(chǔ)較多的磁盤地址，足以滿足大部分文件的需求B.間接索引部分通過指針指向多個(gè)磁盤塊，用于存儲(chǔ)更多的磁盤地址C.讀取文件數(shù)據(jù)時(shí)，首先查找直接索引部分，若找不到再查找間接索引部分D.間接索引會(huì)增加文件的讀取時(shí)間，因此應(yīng)盡量減少間接索引的使用12、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(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復(fù)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(shí)進(jìn)行恢復(fù)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(jì)無(wú)關(guān)13、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有多個(gè)任務(wù)具有不同的截止時(shí)間和優(yōu)先級(jí)。任務(wù)T1的截止時(shí)間為100毫秒，優(yōu)先級(jí)為高；任務(wù)T2的截止時(shí)間為200毫秒，優(yōu)先級(jí)為中；任務(wù)T3的截止時(shí)間為300毫秒，優(yōu)先級(jí)為低。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前處于空閑狀態(tài)，然后這三個(gè)任務(wù)依次到達(dá)。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法，那么任務(wù)的執(zhí)行順序是怎樣的？同時(shí)分析這種調(diào)度算法在滿足實(shí)時(shí)任務(wù)截止時(shí)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->T114、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理采用分段和分頁(yè)相結(jié)合的方式。假設(shè)有一個(gè)進(jìn)程，其邏輯地址空間被分為三個(gè)段，每個(gè)段又被分為若干頁(yè)?，F(xiàn)在進(jìn)程要訪問一個(gè)邏輯地址，系統(tǒng)需要進(jìn)行多次地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于這種地址轉(zhuǎn)換過程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到段內(nèi)的起始地址，然后再進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，得到最終的物理地址B.先進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，確定頁(yè)內(nèi)偏移量，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到物理地址C.段和頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行，通過計(jì)算得到最終的物理地址D.隨機(jī)選擇先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換或頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行另一個(gè)的轉(zhuǎn)換15、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法可以根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)來決定其執(zhí)行順序。優(yōu)先級(jí)可以是靜態(tài)的，在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)確定；也可以是動(dòng)態(tài)的，根據(jù)進(jìn)程的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整。假設(shè)系統(tǒng)中有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)分別為3、5和7，當(dāng)前時(shí)刻P1正在運(yùn)行，P2和P3在就緒隊(duì)列中等待。突然，P1發(fā)生I/O等待，P2和P3的優(yōu)先級(jí)不變。那么，接下來應(yīng)該被調(diào)度執(zhí)行的進(jìn)程是（）A.P2B.P3C.繼續(xù)等待P1完成I/O操作D.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（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。2、（本題5分）什么是邊緣計(jì)算中的操作系統(tǒng)需求？3、（本題5分）文件系統(tǒng)的索引節(jié)點(diǎn)有什么作用？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）深入探討在分布式操作系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)一致性模型（如強(qiáng)一致性、弱一致性、最終一致性）的選擇和應(yīng)用，分析不同模型對(duì)系統(tǒng)性能、可用性和容錯(cuò)性的影響。2、（本題5分）隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，如何將其應(yīng)用于操作系統(tǒng)的優(yōu)化和管理成為研究熱點(diǎn)。論述人工智能在操作系統(tǒng)中的潛在應(yīng)用，如資源預(yù)測(cè)、任務(wù)調(diào)度優(yōu)化、故障診斷等，分析人工智能技術(shù)帶來的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，探討如何實(shí)現(xiàn)人工智能與操作系統(tǒng)的有效融合。3、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀是常見的操作。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述進(jìn)程創(chuàng)建和銷毀的過程，包括資源分配、環(huán)境設(shè)置等，分析其對(duì)系統(tǒng)性能的影響，以及如何優(yōu)化進(jìn)程創(chuàng)建和銷毀的效率。4、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進(jìn)程遷移的性能評(píng)估指標(biāo)和方法，包括遷移時(shí)間、遷移數(shù)據(jù)量、對(duì)源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)性能的影響等，分析如何準(zhǔn)確評(píng)估進(jìn)程遷移的效果。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的內(nèi)存保護(hù)