站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁北方工業(yè)大學(xué)

《計算機組成及操作系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、在一個具有設(shè)備管理功能的操作系統(tǒng)中，有多種設(shè)備類型，如磁盤、打印機、鍵盤等。假設(shè)系統(tǒng)采用中斷驅(qū)動的I/O控制方式，當(dāng)一個設(shè)備完成I/O操作時，會向CPU發(fā)送中斷信號?，F(xiàn)在有一個磁盤正在進行讀操作，當(dāng)讀操作完成后，中斷處理程序需要完成哪些工作？（）A.保存當(dāng)前進程的現(xiàn)場，切換到中斷服務(wù)進程，處理中斷請求，恢復(fù)被中斷進程的現(xiàn)場B.直接將讀取的數(shù)據(jù)傳遞給請求進程，更新設(shè)備狀態(tài)，然后繼續(xù)執(zhí)行被中斷的進程C.通知磁盤控制器停止操作，釋放相關(guān)資源，喚醒等待該I/O操作完成的進程D.檢查中斷原因，獲取讀取的數(shù)據(jù)，進行錯誤處理，將控制權(quán)交回被中斷的進程2、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(shè)線程T1、T2和T3屬于同一個進程，它們共享進程的資源，如內(nèi)存空間、文件描述符等?，F(xiàn)在線程T1執(zhí)行一個系統(tǒng)調(diào)用導(dǎo)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(diào)用B.線程T2和T3不受影響，繼續(xù)執(zhí)行C.線程T2和T3會暫停，等待操作系統(tǒng)的調(diào)度D.線程T2和T3可能會被切換到其他進程的線程執(zhí)行3、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號021528311則邏輯地址0x12345678對應(yīng)的物理地址是多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x223456784、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來管理文件，每個inode包含12個直接地址指針、1個一級間接地址指針、1個二級間接地址指針和1個三級間接地址指針。每個盤塊大小為1KB，每個盤塊號占4B。若文件最大長度為4TB，則三級間接地址指針指向的盤塊數(shù)是多少？（請詳細計算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^265、考慮一個具有4個頁面的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)，頁面大小為1KB，邏輯地址空間為32位。假設(shè)某一時刻，頁表內(nèi)容如下：頁號0對應(yīng)的物理塊號為2，頁號1對應(yīng)的物理塊號為5，頁號2對應(yīng)的物理塊號為7，頁號3對應(yīng)的物理塊號為9。若進程訪問的邏輯地址為0x12345，請問對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x22345B.0x52345C.0x72345D.0x923456、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一個需要避免的問題。假設(shè)有四個進程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數(shù)量分別為5、4、3，每個進程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果當(dāng)前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進程已分配資源A已分配資源B已分配資源CP1100P2010P3110P4101那么，系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？A.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如C.系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)，不存在安全序列D.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如7、在一個操作系統(tǒng)中，虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。假設(shè)系統(tǒng)同時支持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)可擴展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴展性B.VFS作用有限，對可擴展性影響不大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)用場景和用戶需求8、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)負責(zé)管理存儲在磁盤上的文件和目錄。假設(shè)使用的是一種索引節(jié)點（inode）結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，每個文件都有一個對應(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)在有一個大文件，其數(shù)據(jù)分布在多個不連續(xù)的磁盤塊上。當(dāng)讀取這個文件時，文件系統(tǒng)需要通過inode中的指針來定位數(shù)據(jù)塊。分析這種文件系統(tǒng)在處理大文件時的性能特點，包括磁盤尋道時間、數(shù)據(jù)傳輸速度和文件訪問的效率，并探討如何優(yōu)化文件系統(tǒng)以提高大文件的訪問性能。A.讀取大文件時性能較好，無需優(yōu)化B.讀取大文件時性能較差，可采用連續(xù)分配方式優(yōu)化C.讀取大文件時性能較差，可采用更大的磁盤緩存優(yōu)化D.讀取大文件時性能較差，可采用更高效的磁盤調(diào)度算法優(yōu)化9、在一個多道程序設(shè)計系統(tǒng)中，有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的到達時間、運行時間和優(yōu)先級如下表所示。假設(shè)系統(tǒng)采用優(yōu)先級調(diào)度算法，優(yōu)先級數(shù)值越大優(yōu)先級越高。作業(yè)到達時間運行時間（分鐘）優(yōu)先級J18:00305J28:10203J38:25154請問，作業(yè)的執(zhí)行順序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J310、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)存碎片問題。假設(shè)系統(tǒng)采用了首次適應(yīng)、最佳適應(yīng)和最壞適應(yīng)等內(nèi)存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內(nèi)存碎片的數(shù)量、內(nèi)存利用率和分配速度等方面的特點，并討論如何通過算法的選擇和優(yōu)化來減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存管理的效率。A.首次適應(yīng)算法最優(yōu)B.最佳適應(yīng)算法最優(yōu)C.最壞適應(yīng)算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣11、操作系統(tǒng)的文件保護機制可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護可以通過訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(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，但也會增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護只需要在文件系統(tǒng)層面實現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分12、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲任務(wù)?，F(xiàn)在節(jié)點A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進行故障恢復(fù)和任務(wù)重新分配。在這種情況下，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)的處理方式的描述，哪一項是正確的？（）A.系統(tǒng)會立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運行B.其他節(jié)點會自動接管節(jié)點A的任務(wù)，并重新分配計算和存儲資源，保證任務(wù)繼續(xù)進行C.系統(tǒng)會將整個任務(wù)回滾到之前的一個檢查點，然后從該點重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點A的故障會導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)13、在操作系統(tǒng)的進程調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度算法可以根據(jù)進程的優(yōu)先級來決定其執(zhí)行順序。優(yōu)先級可以是靜態(tài)的，在進程創(chuàng)建時確定；也可以是動態(tài)的，根據(jù)進程的運行情況進行調(diào)整。假設(shè)系統(tǒng)中有三個進程P1、P2和P3，它們的靜態(tài)優(yōu)先級分別為3、5和7，當(dāng)前時刻P1正在運行，P2和P3在就緒隊列中等待。突然，P1發(fā)生I/O等待，P2和P3的優(yōu)先級不變。那么，接下來應(yīng)該被調(diào)度執(zhí)行的進程是（）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)的具體實現(xiàn)14、在一個多道批處理系統(tǒng)中，有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時間、運行時間如下表所示：作業(yè)提交時間運行時間（小時）J18:003J29:002J310:001假設(shè)系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計算三個作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間。（給出詳細的計算過程）（）A.4小時B.4.33小時C.4.67小時D.5小時15、在一個具有多核處理器的操作系統(tǒng)中，線程的調(diào)度需要考慮處理器的親和性。假設(shè)一個多線程應(yīng)用程序的線程在不同的核心上頻繁切換，分析這種核心切換對性能的影響，包括緩存命中率的降低、上下文切換開銷等，并討論如何通過設(shè)置線程的處理器親和性來提高性能，以及在什么情況下需要動態(tài)調(diào)整親和性。A.核心切換總是降低性能，應(yīng)避免B.核心切換在某些情況下有益，某些情況下有害C.核心切換對性能影響不大，無需關(guān)注D.取決于應(yīng)用程序的特點和系統(tǒng)負載二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）描述多級反饋隊列調(diào)度算法的基本思想。2、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的安全漏洞檢測。3、（本題5分）什么是系統(tǒng)崩潰恢復(fù)？如何實現(xiàn)？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)中的進程的優(yōu)先級繼承和優(yōu)先級天花板機制，探討如何解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。分析這些機制對實時系統(tǒng)和多任務(wù)環(huán)境的性能影響。2、（本題5分）在實時操作系統(tǒng)中，時間片的大小設(shè)置對系統(tǒng)性能有重要影響。論述時間片大小的選擇原則和影響因素，分析不同時間片大小對任務(wù)響應(yīng)時間和系統(tǒng)吞吐量的影響，探討如何根據(jù)系統(tǒng)需求合理設(shè)置時間片大小。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的擴展性和可維護性，研究如何支持大容量存儲、動態(tài)文件系統(tǒng)擴展和文件系統(tǒng)的升級。分析文件系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計對其擴展性和可維護性的影響。4、（本題5分）操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核交互的接口。請全面論述系統(tǒng)調(diào)用的作用、分類和實現(xiàn)方式，分析系統(tǒng)調(diào)用的開銷和優(yōu)化方法，并通過實例說明如何使用系統(tǒng)調(diào)用完成特定的任務(wù)。5、（本題5分）實時操作系統(tǒng)中