右江民族醫(yī)學(xué)院《操作系統(tǒng)及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專(zhuān)業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)右江民族醫(yī)學(xué)院《操作系統(tǒng)及應(yīng)用》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(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、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(yè)中斷時(shí)，操作系統(tǒng)需要從磁盤(pán)中將所需的頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁(yè)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(yè)面，分別是頁(yè)面A、B、C，最近訪問(wèn)的順序?yàn)锽、C、A。現(xiàn)在需要調(diào)入頁(yè)面D，而內(nèi)存已滿，那么會(huì)置換出哪個(gè)頁(yè)面？（）A.頁(yè)面A，因?yàn)樗亲钤邕M(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面B.頁(yè)面B，因?yàn)樗亲罱L問(wèn)的頁(yè)面C.頁(yè)面C，因?yàn)樗谥虚g位置D.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面進(jìn)行置換2、在虛擬存儲(chǔ)管理中，頁(yè)面置換算法的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的性能。除了常見(jiàn)的LRU、FIFO等算法，還有最不經(jīng)常使用（LFU）算法。LFU算法根據(jù)頁(yè)面被訪問(wèn)的頻率來(lái)選擇淘汰頁(yè)面。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了4個(gè)物理頁(yè)面，頁(yè)面訪問(wèn)序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進(jìn)行頁(yè)面置換。那么，缺頁(yè)次數(shù)至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次3、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(wèn)速度，但存在外部碎片問(wèn)題；鏈接分配方式解決了外部碎片問(wèn)題，但隨機(jī)訪問(wèn)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(pán)塊大小為1KB。若要訪問(wèn)文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤(pán)I/O操作（）A.1B.2C.3D.44、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤(pán)空間，磁盤(pán)塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個(gè)表項(xiàng)占12位。若磁盤(pán)容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB5、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段頁(yè)式存儲(chǔ)管理結(jié)合了段式和頁(yè)式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段又被分為多個(gè)頁(yè)。以下關(guān)于段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換過(guò)程的描述，正確的是：（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換B.先進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過(guò)程只需要進(jìn)行一次，無(wú)需區(qū)分段和頁(yè)6、文件系統(tǒng)的文件訪問(wèn)控制可以限制用戶對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限。以下關(guān)于文件訪問(wèn)控制的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件訪問(wèn)控制可以通過(guò)用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)B.文件訪問(wèn)控制可以限制用戶對(duì)文件的讀、寫(xiě)、執(zhí)行等操作C.文件訪問(wèn)控制可以采用訪問(wèn)控制列表（ACL）或能力列表等方式實(shí)現(xiàn)D.文件訪問(wèn)控制只對(duì)本地文件系統(tǒng)有效，對(duì)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)沒(méi)有作用7、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(pán)地址1000開(kāi)始，占用了5個(gè)連續(xù)的磁盤(pán)塊，每個(gè)磁盤(pán)塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個(gè)磁盤(pán)塊的內(nèi)容，需要訪問(wèn)磁盤(pán)的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.35848、操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是連接硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)內(nèi)核的橋梁。假設(shè)一個(gè)新的打印機(jī)設(shè)備被連接到計(jì)算機(jī)上，以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的作用和工作過(guò)程的描述中，正確的是：（）A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)的通用命令轉(zhuǎn)換為打印機(jī)特定的控制指令B.當(dāng)用戶打印文件時(shí)，操作系統(tǒng)直接控制打印機(jī)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不參與C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一旦安裝就不會(huì)更新，除非打印機(jī)硬件發(fā)生重大變化D.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)立于操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行，不受內(nèi)核的管理和控制9、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，分頁(yè)存儲(chǔ)管理是一種常見(jiàn)的內(nèi)存管理方式。在分頁(yè)存儲(chǔ)管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個(gè)固定大小的頁(yè)面，同時(shí)將內(nèi)存空間也分為相同大小的頁(yè)框。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，通過(guò)頁(yè)表將頁(yè)面映射到頁(yè)框?，F(xiàn)在考慮一個(gè)具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁(yè)面大小為4KB，那么頁(yè)表項(xiàng)的長(zhǎng)度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位10、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類(lèi)型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。假設(shè)系統(tǒng)同時(shí)支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系統(tǒng)，分析VFS的層次結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制，包括文件操作的轉(zhuǎn)換和不同文件系統(tǒng)的適配，并討論VFS在支持多種文件系統(tǒng)和提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴(kuò)展性B.VFS作用有限，對(duì)可擴(kuò)展性影響不大C.VFS增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，得不償失D.取決于系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景和用戶需求11、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12、在操作系統(tǒng)的磁盤(pán)調(diào)度算法中，先來(lái)先服務(wù)（FCFS）、最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）和掃描算法（SCAN）是常見(jiàn)的方法。假設(shè)磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列中的請(qǐng)求順序?yàn)?5、58、39、18、90、160、150、38、184，磁頭當(dāng)前位于100磁道，向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)。以下關(guān)于不同磁盤(pán)調(diào)度算法的描述中，正確的是：（）A.FCFS算法按照請(qǐng)求到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度，平均尋道時(shí)間較長(zhǎng)B.SSTF算法總是選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，可能會(huì)導(dǎo)致某些請(qǐng)求長(zhǎng)時(shí)間等待C.SCAN算法在磁頭移動(dòng)到一端后，會(huì)立即反向移動(dòng)，避免了饑餓現(xiàn)象D.不同的磁盤(pán)調(diào)度算法在不同的磁盤(pán)負(fù)載情況下性能表現(xiàn)不同，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的算法13、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理存儲(chǔ)在磁盤(pán)上的文件和目錄。假設(shè)使用的是一種索引節(jié)點(diǎn)（inode）結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，每個(gè)文件都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的inode，其中包含了文件的屬性信息和指向文件數(shù)據(jù)塊的指針。現(xiàn)在有一個(gè)大文件，其數(shù)據(jù)分布在多個(gè)不連續(xù)的磁盤(pán)塊上。當(dāng)讀取這個(gè)文件時(shí)，文件系統(tǒng)需要通過(guò)inode中的指針來(lái)定位數(shù)據(jù)塊。分析這種文件系統(tǒng)在處理大文件時(shí)的性能特點(diǎn)，包括磁盤(pán)尋道時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸速度和文件訪問(wèn)的效率，并探討如何優(yōu)化文件系統(tǒng)以提高大文件的訪問(wèn)性能。A.讀取大文件時(shí)性能較好，無(wú)需優(yōu)化B.讀取大文件時(shí)性能較差，可采用連續(xù)分配方式優(yōu)化C.讀取大文件時(shí)性能較差，可采用更大的磁盤(pán)緩存優(yōu)化D.讀取大文件時(shí)性能較差，可采用更高效的磁盤(pán)調(diào)度算法優(yōu)化14、某磁盤(pán)共有200個(gè)柱面，每個(gè)柱面有20個(gè)磁道，每個(gè)磁道有10個(gè)扇區(qū)。假定磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為20ms，磁頭在每個(gè)磁道上的平均移動(dòng)時(shí)間為10ms。若要讀取一個(gè)位于第150柱面、第5磁道、第8扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時(shí)間？（請(qǐng)說(shuō)明計(jì)算過(guò)程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms15、在一個(gè)請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，開(kāi)始時(shí)進(jìn)程的頁(yè)面訪問(wèn)序列為7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。采用最近最久未使用（LRU）頁(yè)面置換算法，當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)頁(yè)面4時(shí)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷，此時(shí)應(yīng)淘汰的頁(yè)面是哪個(gè)？（）A.7B.0C.1D.2二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）什么是系統(tǒng)負(fù)載？如何衡量？2、（本題5分）文件系統(tǒng)的簇大小如何選擇？3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)在不同計(jì)算架構(gòu)上的移植。4、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的性能指標(biāo)和影響因素。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的內(nèi)存虛擬化技術(shù)，包括內(nèi)存地址轉(zhuǎn)換、虛擬機(jī)內(nèi)存管理。探討內(nèi)存虛擬化在云計(jì)算和虛擬化環(huán)境中的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進(jìn)程遷移中的狀態(tài)遷移和上下文一致性維護(hù)，分析進(jìn)程遷移過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳輸和恢復(fù)策略。研究進(jìn)程遷移在云計(jì)算環(huán)境中的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。3、（本題5分）詳細(xì)論述操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存技術(shù)，包括其工作原理、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式，分析在不同硬件架構(gòu)下虛擬內(nèi)存的性能優(yōu)化策略以及對(duì)系統(tǒng)整體性能的影響。4、（本題5分）在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度的可預(yù)測(cè)性是至關(guān)重要的。請(qǐng)深入探討實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度算法的可預(yù)測(cè)性分析方法，包括基于周期、截止時(shí)間和優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，分析影響調(diào)度可預(yù)測(cè)性的因素，如任務(wù)執(zhí)行時(shí)間的不確定性、資源競(jìng)爭(zhēng)等，研究如何通過(guò)調(diào)度算法的設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整提高實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度的可預(yù)測(cè)性。5、（本題5分）虛擬內(nèi)存技術(shù)在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。論述虛擬內(nèi)存的概念、工作原理和優(yōu)點(diǎn)，分析頁(yè)表結(jié)