西南醫(yī)科大學(xué)《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)西南醫(yī)科大學(xué)

《操作系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______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、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方式，系統(tǒng)內(nèi)存被劃分為4個(gè)分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB?，F(xiàn)有四個(gè)作業(yè)J1、J2、J3和J4，它們的大小分別為150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次適應(yīng)算法分配內(nèi)存，作業(yè)的裝入順序?yàn)镴1、J2、J3、J4，請(qǐng)問哪個(gè)作業(yè)無(wú)法裝入內(nèi)存？（）A.J1B.J2C.J3D.J42、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用DMA方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，DMA控制器每次能夠傳輸一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。若要傳輸1000字節(jié)的數(shù)據(jù)，DMA初始化設(shè)置的時(shí)間為100μs，DMA傳輸一個(gè)字節(jié)的時(shí)間為1μs，中斷處理的時(shí)間為50μs，請(qǐng)問完成這次數(shù)據(jù)傳輸總共需要多長(zhǎng)時(shí)間？（）A.1150μsB.1550μsC.2050μsD.2150μs3、在操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)被廣泛應(yīng)用。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁(yè)存儲(chǔ)管理，頁(yè)面大小為4KB。進(jìn)程的虛擬地址空間為8GB。當(dāng)進(jìn)程訪問一個(gè)虛擬地址時(shí)，操作系統(tǒng)需要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存和地址轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進(jìn)程可以使用比物理內(nèi)存更大的地址空間，但可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存碎片的產(chǎn)生B.地址轉(zhuǎn)換過程中，操作系統(tǒng)通過頁(yè)表將虛擬地址直接映射為物理地址，無(wú)需其他操作C.虛擬內(nèi)存技術(shù)總是能夠提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率，無(wú)論進(jìn)程的實(shí)際內(nèi)存需求如何D.當(dāng)進(jìn)程訪問的虛擬地址對(duì)應(yīng)的頁(yè)面不在物理內(nèi)存中時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)立即將整個(gè)進(jìn)程換出到外存4、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，進(jìn)程遷移是一項(xiàng)重要的功能。假設(shè)進(jìn)程P需要從節(jié)點(diǎn)A遷移到節(jié)點(diǎn)B，以下關(guān)于進(jìn)程遷移的步驟和需要考慮的因素，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.首先停止進(jìn)程P在節(jié)點(diǎn)A的執(zhí)行，將其狀態(tài)和數(shù)據(jù)打包發(fā)送到節(jié)點(diǎn)B，在節(jié)點(diǎn)B恢復(fù)進(jìn)程的執(zhí)行；需要考慮節(jié)點(diǎn)B的資源可用性和網(wǎng)絡(luò)帶寬B.在節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)程P的副本，然后逐漸將節(jié)點(diǎn)A的工作轉(zhuǎn)移到節(jié)點(diǎn)B，最后停止節(jié)點(diǎn)A的副本；需要考慮進(jìn)程的同步和數(shù)據(jù)一致性C.將進(jìn)程P在節(jié)點(diǎn)A的代碼和數(shù)據(jù)直接復(fù)制到節(jié)點(diǎn)B，然后在節(jié)點(diǎn)B啟動(dòng)進(jìn)程；需要考慮節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的操作系統(tǒng)版本差異D.進(jìn)程P在節(jié)點(diǎn)A繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)在節(jié)點(diǎn)B逐步創(chuàng)建相同的進(jìn)程環(huán)境，當(dāng)準(zhǔn)備好后切換到節(jié)點(diǎn)B執(zhí)行；需要考慮進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)和負(fù)載均衡5、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，進(jìn)程遷移是一種常見的操作，用于實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和資源優(yōu)化。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程需要從一個(gè)節(jié)點(diǎn)遷移到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，分析進(jìn)程遷移過程中需要考慮的因素，如進(jìn)程狀態(tài)的保存和恢復(fù)、資源的重新分配、網(wǎng)絡(luò)通信開銷等，并討論如何減少進(jìn)程遷移的開銷和對(duì)系統(tǒng)性能的影響。A.進(jìn)程遷移總是有益的B.進(jìn)程遷移總是有害的C.進(jìn)程遷移在某些情況下有益，某些情況下有害D.取決于系統(tǒng)的負(fù)載和資源分布6、文件系統(tǒng)的文件保護(hù)可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護(hù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件保護(hù)可以通過訪問控制列表（ACL）來實(shí)現(xiàn)，指定不同用戶對(duì)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(huì)增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護(hù)只需要在文件系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分7、操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理負(fù)責(zé)對(duì)用戶提交的作業(yè)進(jìn)行組織、調(diào)度和控制。作業(yè)通常由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制說明書組成。作業(yè)調(diào)度算法的性能直接影響系統(tǒng)的效率和用戶的滿意度。假設(shè)有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間分別為8:00、8:30和9:00，運(yùn)行時(shí)間分別為2小時(shí)、1小時(shí)和0.5小時(shí)。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，且系統(tǒng)在10:00開始調(diào)度作業(yè)，那么平均等待時(shí)間為（）A.0.5小時(shí)B.1小時(shí)C.1.5小時(shí)D.2小時(shí)8、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，有一個(gè)進(jìn)程正在進(jìn)行大量的文件讀寫操作。為了提高文件系統(tǒng)的性能，操作系統(tǒng)采用了緩存機(jī)制，將經(jīng)常訪問的文件數(shù)據(jù)緩存在內(nèi)存中。以下關(guān)于文件緩存的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.文件緩存可以減少磁盤I/O操作的次數(shù)，提高文件訪問的速度，但會(huì)占用大量的內(nèi)存B.文件緩存中的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)與磁盤中的文件保持同步，無(wú)需額外的操作C.當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，文件緩存中的數(shù)據(jù)會(huì)被立即清除，以釋放內(nèi)存給其他進(jìn)程使用D.文件緩存只對(duì)順序讀取文件有效，對(duì)隨機(jī)讀取文件沒有幫助9、在一個(gè)多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在多個(gè)CPU核心上并行執(zhí)行。假設(shè)有一個(gè)計(jì)算密集型的進(jìn)程，它可以被分解為多個(gè)子任務(wù)，并且這些子任務(wù)之間沒有數(shù)據(jù)依賴關(guān)系。現(xiàn)在系統(tǒng)中有4個(gè)可用的CPU核心，將這個(gè)進(jìn)程分配到這些核心上執(zhí)行。分析在不同的任務(wù)分配策略（如平均分配、自適應(yīng)分配等）下，進(jìn)程的執(zhí)行時(shí)間和系統(tǒng)資源利用率的變化情況，并討論哪種分配策略在不同負(fù)載條件下更具優(yōu)勢(shì)。A.平均分配策略更優(yōu)B.自適應(yīng)分配策略更優(yōu)C.兩種策略在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于進(jìn)程的具體特點(diǎn)10、在一個(gè)采用請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下：段號(hào)0對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)為500，段起始地址為1000；段號(hào)1對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)為800，段起始地址為2000；段號(hào)2對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)為1000，段起始地址為5000。當(dāng)進(jìn)程訪問的邏輯地址為1，600時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪問C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤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?，F(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，死鎖是一種可能發(fā)生的嚴(yán)重問題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別占用了部分資源，并請(qǐng)求其他資源，從而形成了一個(gè)死鎖的局面。已知進(jìn)程P1占用了資源R1，并請(qǐng)求資源R2；進(jìn)程P2占用了資源R2，并請(qǐng)求資源R3；進(jìn)程P3占用了資源R3，并請(qǐng)求資源R1；進(jìn)程P4占用了資源R4，并請(qǐng)求資源R1。分析這種死鎖情況是如何產(chǎn)生的，以及可以采用哪些死鎖預(yù)防、避免和檢測(cè)恢復(fù)的策略來解決這個(gè)問題，并比較這些策略在系統(tǒng)性能和資源利用率方面的影響（）A.采用死鎖預(yù)防策略最優(yōu)B.采用死鎖避免策略最優(yōu)C.采用死鎖檢測(cè)恢復(fù)策略最優(yōu)D.不同策略在不同情況下各有優(yōu)劣13、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程間通信（IPC）是實(shí)現(xiàn)進(jìn)程協(xié)作和數(shù)據(jù)交換的重要手段。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在有多種IPC機(jī)制可供選擇，如管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存和信號(hào)量等。分析每種IPC機(jī)制在數(shù)據(jù)傳輸量、同步方式、通信效率和編程復(fù)雜性等方面的特點(diǎn)，并根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景選擇最合適的IPC機(jī)制。A.管道最適合B.消息隊(duì)列最適合C.共享內(nèi)存最適合D.應(yīng)根據(jù)具體場(chǎng)景選擇14、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.358415、考慮一個(gè)具有4個(gè)頁(yè)面的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)，頁(yè)面大小為1KB，邏輯地址空間為32位。假設(shè)某一時(shí)刻，頁(yè)表內(nèi)容如下：頁(yè)號(hào)0對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為2，頁(yè)號(hào)1對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為5，頁(yè)號(hào)2對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為7，頁(yè)號(hào)3對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為9。若進(jìn)程訪問的邏輯地址為0x12345，請(qǐng)問對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x22345B.0x52345C.0x72345D.0x92345二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）文件系統(tǒng)的加密技術(shù)有哪些？2、（本題5分）進(jìn)程調(diào)度算法的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)有哪些？3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的文檔編寫和維護(hù)。4、（本題5分）簡(jiǎn)述頁(yè)面置換算法中的Belady現(xiàn)象。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進(jìn)程遷移技術(shù)，包括進(jìn)程狀態(tài)的保存和恢復(fù)、資源的重新分配。分析進(jìn)程遷移在負(fù)載均衡、容錯(cuò)和分布式計(jì)算中的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。2、（本題5分）探討在多核環(huán)境下操作系統(tǒng)的線程調(diào)度策略，分析如何充分利用多核資源，避免線程競(jìng)爭(zhēng)和負(fù)載不均衡。研究同步機(jī)制和緩存一致性在多核環(huán)境下的優(yōu)化方法。3、（本題5分）在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，資源預(yù)留和帶寬分配是保障實(shí)時(shí)任務(wù)性能的重要手段。請(qǐng)全面論述資源預(yù)留和帶寬分配的方法和策略，分析它們?cè)诓煌愋蛯?shí)時(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及如何確保資源預(yù)留和帶寬分配的準(zhǔn)確性和有效性。4、（本題5分）操作系統(tǒng)的安全性是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全的重要保障。論述操作系統(tǒng)中的安全機(jī)制，如用戶認(rèn)證、訪問控制、加密技術(shù)等，分析它們?cè)诜乐狗欠ㄔL問、保護(hù)系統(tǒng)資源和用戶數(shù)據(jù)方面的作用，探討操作系統(tǒng)面臨的安全威脅和應(yīng)對(duì)策略。5、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理策略