自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)

《操作系統(tǒng)原理實驗》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備與CPU之間的并行性。假設(shè)一個設(shè)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(guān)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(shè)備等待CPU處理數(shù)據(jù)的時間，提高設(shè)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(shè)備與CPU之間的速度差異，實現(xiàn)同步工作2、某計算機(jī)系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲管理方式，將內(nèi)存分為4個分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB?，F(xiàn)有4個進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們所需的內(nèi)存空間分別為350KB、200KB、500KB和450KB。請問采用首次適應(yīng)算法，這些進(jìn)程能否全部裝入內(nèi)存？如果能，給出裝入的分區(qū)情況；如果不能，說明原因。（）A.能，P1裝入第3分區(qū)，P2裝入第1分區(qū)，P3裝入第4分區(qū)，P4裝入第2分區(qū)B.能，P1裝入第4分區(qū)，P2裝入第1分區(qū)，P3裝入第3分區(qū)，P4裝入第2分區(qū)C.否，沒有足夠大的連續(xù)分區(qū)滿足P3的需求D.否，沒有足夠大的連續(xù)分區(qū)滿足P4的需求3、在操作系統(tǒng)的磁盤管理中，磁盤調(diào)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(diào)度算法。電梯調(diào)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(shè)磁盤請求隊列的順序為82、170、43、140、24、16、190，磁頭當(dāng)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(diào)度算法時，磁頭移動的總磁道數(shù)為（）A.382B.418C.450D.5124、假設(shè)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(nèi)存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB5、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個任務(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。假設(shè)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，優(yōu)先級從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個長時間的運行過程中，任務(wù)的響應(yīng)時間和截止時間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級設(shè)置合理，三個任務(wù)的響應(yīng)時間和截止時間都能夠得到保證B.T3的響應(yīng)時間可能會超過其周期，導(dǎo)致截止時間無法保證C.T2可能會因為T1的搶占而導(dǎo)致響應(yīng)時間延遲，無法保證截止時間D.優(yōu)先級設(shè)置可能導(dǎo)致低優(yōu)先級任務(wù)長時間得不到執(zhí)行，從而無法保證所有任務(wù)的截止時間6、在一個操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是非常重要的一部分。假設(shè)有兩個進(jìn)程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)。以下幾種進(jìn)程通信方式中，哪種方式最適合這種情況？（）A.共享內(nèi)存：兩個進(jìn)程可以直接訪問同一塊共享的內(nèi)存區(qū)域，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換B.消息傳遞：通過發(fā)送和接收消息來傳遞數(shù)據(jù)，每個消息有固定的大小和格式C.管道：一種單向的、基于字節(jié)流的通信方式，數(shù)據(jù)只能從一端流向另一端D.信號量：用于進(jìn)程之間的同步，而不是直接的數(shù)據(jù)交換7、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，執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和60ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個任務(wù)能否被正確調(diào)度？如果能，給出調(diào)度順序；如果不能，說明原因。（）A.能，調(diào)度順序為T1,T2,T3B.能，調(diào)度順序為T1,T3,T2C.否，T2和T3的執(zhí)行時間超過其周期的一半D.否，系統(tǒng)總負(fù)載超過處理器處理能力8、文件系統(tǒng)的文件訪問控制可以限制用戶對文件的訪問權(quán)限。以下關(guān)于文件訪問控制的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件訪問控制可以通過用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制來實現(xiàn)B.文件訪問控制可以限制用戶對文件的讀、寫、執(zhí)行等操作C.文件訪問控制可以采用訪問控制列表（ACL）或能力列表等方式實現(xiàn)D.文件訪問控制只對本地文件系統(tǒng)有效，對網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)沒有作用9、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理是兩種常見的方式。假設(shè)一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關(guān)于段式存儲管理和頁式存儲管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲管理更便于實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的共享，因為段是按照邏輯劃分的B.頁式存儲管理的內(nèi)存碎片問題比段式存儲管理更嚴(yán)重C.段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲管理快，因為段的長度是固定的D.頁式存儲管理比段式存儲管理更適合處理大程序，因為頁的大小是固定的10、在一個具有進(jìn)程優(yōu)先級調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的優(yōu)先級分為高、中、低三個級別。高優(yōu)先級進(jìn)程可以搶占中、低優(yōu)先級進(jìn)程的CPU資源，中優(yōu)先級進(jìn)程可以搶占低優(yōu)先級進(jìn)程的CPU資源。當(dāng)前有三個進(jìn)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(dāng)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)11、在一個具有虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)采用請求調(diào)頁的方式將頁面調(diào)入內(nèi)存。當(dāng)一個進(jìn)程訪問一個不在內(nèi)存中的頁面時，會產(chǎn)生缺頁中斷。假設(shè)頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，系統(tǒng)為該進(jìn)程分配了4個頁框。進(jìn)程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，初始時4個頁框均為空。那么，在這個過程中發(fā)生的缺頁次數(shù)是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次12、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在多個處理器上并行執(zhí)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個處理器P1、P2、P3和P4，一個進(jìn)程被分解為多個線程。以下關(guān)于線程分配和執(zhí)行的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會將線程平均分配到四個處理器上執(zhí)行，以充分利用資源B.線程可以根據(jù)其優(yōu)先級和處理器的負(fù)載情況動態(tài)分配到不同的處理器上C.同一個進(jìn)程的線程一定會在同一個處理器上執(zhí)行，以減少通信開銷D.處理器之間無法共享線程的上下文信息，每個處理器獨立執(zhí)行線程13、在一個具有快表的分頁系統(tǒng)中，假定頁表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內(nèi)存訪問需要查找頁表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問時間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns14、在一個具有死鎖檢測和恢復(fù)機(jī)制的操作系統(tǒng)中，有四個進(jìn)程P1、P2、P3、P4，它們分別占用了資源R1、R2、R3的數(shù)量為（2，1，0）、（1，2，1）、（0，1，1）、（1，0，1），系統(tǒng)中可用的資源數(shù)量為（1，1，2）。那么，系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？（）A.是，存在死鎖B.否，系統(tǒng)安全C.不確定，需要進(jìn)一步分析進(jìn)程的等待情況D.以上都不對15、設(shè)備管理中的設(shè)備獨立性是指程序與具體的設(shè)備無關(guān)。以下關(guān)于設(shè)備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備獨立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率B.設(shè)備獨立性可以通過設(shè)備驅(qū)動程序和邏輯設(shè)備表來實現(xiàn)C.設(shè)備獨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)備獨立性只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用16、在一個多任務(wù)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的上下文切換是經(jīng)常發(fā)生的。以下關(guān)于進(jìn)程上下文切換的開銷的描述，正確的是：（）A.進(jìn)程上下文切換的開銷主要包括保存和恢復(fù)寄存器的值、更新頁表等B.進(jìn)程上下文切換的開銷很小，可以忽略不計，不會影響系統(tǒng)性能C.上下文切換的開銷與進(jìn)程的數(shù)量成正比，進(jìn)程越多，開銷越大D.減少進(jìn)程的數(shù)量可以完全消除上下文切換的開銷17、某計算機(jī)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(jìn)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(xì)的計算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.018、在一個具有文件共享功能的操作系統(tǒng)中，多個進(jìn)程可以同時訪問同一個文件。為了保證文件數(shù)據(jù)的一致性，系統(tǒng)采用了文件鎖機(jī)制。有進(jìn)程P1正在對文件進(jìn)行讀操作，并獲取了共享讀鎖，此時進(jìn)程P2想要對文件進(jìn)行寫操作。那么，進(jìn)程P2會處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)，等待獲取寫鎖B.阻塞狀態(tài)，直到P1釋放讀鎖C.運行狀態(tài)，可以直接進(jìn)行寫操作D.錯誤狀態(tài)，不允許同時進(jìn)行讀寫操作19、操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理負(fù)責(zé)對用戶提交的作業(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)有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時間分別為8:00、8:30和9:00，運行時間分別為2小時、1小時和0.5小時。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)，那么平均等待時間為（）A.0.5小時B.1小時C.1.5小時D.2小時20、在一個具有多個進(jìn)程的系統(tǒng)中，進(jìn)程之間通過共享內(nèi)存進(jìn)行通信。假設(shè)共享內(nèi)存區(qū)域的大小為10MB，有兩個進(jìn)程P1和P2同時對該共享內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，需要采用何種同步機(jī)制？（）A.信號量B.管程C.消息隊列D.條件變量二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的分布式共享內(nèi)存。2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的性能瓶頸識別和解決方法。3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何支持移動存儲設(shè)備？4、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存回收策略。5、（本題5分）文件系統(tǒng)的索引節(jié)點有什么作用？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何優(yōu)化進(jìn)程間通信的帶寬利用率和延遲降低。2、（本題5分）探討虛擬內(nèi)存技術(shù)中頁面置換算法對內(nèi)存利用率和系統(tǒng)性能的影響。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何通過調(diào)度算法來平衡系統(tǒng)資源的分配和任務(wù)的響應(yīng)時間。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件系統(tǒng)的文件刪除和回收機(jī)制。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進(jìn)程間通信中的消息隊列的阻塞和非阻塞模式。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10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