2025年計算機基礎專升本模擬試卷及答案(操作系統(tǒng)實時性分析)一、單項選擇題（本大題共20小題，每小題2分，共40分）1.實時操作系統(tǒng)追求的目標是（）A.高吞吐率B.充分利用內存C.快速響應D.減少系統(tǒng)開銷答案：C解析：實時操作系統(tǒng)的主要特點是能夠對外部事件作出快速響應，以滿足實時任務的時間約束，所以其追求的目標是快速響應。高吞吐率是批處理系統(tǒng)追求的目標；充分利用內存是存儲管理的目標之一；減少系統(tǒng)開銷是操作系統(tǒng)設計的一個普遍要求，但不是實時操作系統(tǒng)的主要追求目標。2.以下不屬于實時系統(tǒng)的是（）A.航空訂票系統(tǒng)B.工業(yè)過程控制系統(tǒng)C.辦公自動化系統(tǒng)D.導彈制導系統(tǒng)答案：C解析：航空訂票系統(tǒng)需要實時處理訂票、查詢等業(yè)務，對響應時間有較高要求；工業(yè)過程控制系統(tǒng)需要對生產過程中的各種參數進行實時監(jiān)測和控制；導彈制導系統(tǒng)需要實時計算導彈的軌跡和控制其飛行，這些都屬于實時系統(tǒng)。而辦公自動化系統(tǒng)主要處理一些日常的辦公事務，對時間的實時性要求相對較低。3.實時系統(tǒng)中的進程調度，通常采用（）算法。A.先來先服務B.時間片輪轉C.優(yōu)先級調度D.短作業(yè)優(yōu)先答案：C解析：在實時系統(tǒng)中，為了保證實時任務能夠及時得到處理，通常采用優(yōu)先級調度算法。優(yōu)先級調度可以根據任務的緊急程度和重要性為任務分配不同的優(yōu)先級，高優(yōu)先級的任務可以優(yōu)先得到處理。先來先服務算法是按照任務到達的先后順序進行調度，不考慮任務的實時性；時間片輪轉算法主要用于分時系統(tǒng)，每個進程輪流使用CPU一個時間片；短作業(yè)優(yōu)先算法是優(yōu)先調度執(zhí)行時間短的作業(yè)，也不適合實時系統(tǒng)。4.實時任務可分為（）A.周期任務和非周期任務B.硬實時任務和軟實時任務C.獨立任務和關聯(lián)任務D.前臺任務和后臺任務答案：B解析：實時任務根據其對時間的嚴格程度可分為硬實時任務和軟實時任務。硬實時任務必須在規(guī)定的時間內完成，否則會產生嚴重的后果；軟實時任務雖然也有時間要求，但偶爾違反時間約束不會造成災難性后果。周期任務和非周期任務是按照任務的執(zhí)行周期來分類的；獨立任務和關聯(lián)任務是按照任務之間的關系來分類的；前臺任務和后臺任務是在多任務系統(tǒng)中對任務的一種分類方式。5.衡量實時系統(tǒng)性能的一個重要指標是（）A.周轉時間B.響應時間C.等待時間D.執(zhí)行時間答案：B解析：響應時間是指從任務發(fā)出請求到系統(tǒng)開始響應的時間，它是衡量實時系統(tǒng)性能的一個重要指標。周轉時間是指作業(yè)從提交到完成所經歷的時間；等待時間是指進程在就緒隊列中等待的時間；執(zhí)行時間是指進程在CPU上實際執(zhí)行的時間。在實時系統(tǒng)中，更關注系統(tǒng)對任務請求的響應速度。6.實時操作系統(tǒng)中，中斷響應時間是指（）A.從中斷發(fā)生到開始執(zhí)行中斷服務程序的時間B.從中斷發(fā)生到中斷處理結束的時間C.從開始執(zhí)行中斷服務程序到中斷處理結束的時間D.從中斷處理結束到恢復正常程序執(zhí)行的時間答案：A解析：中斷響應時間是指從中斷發(fā)生到開始執(zhí)行中斷服務程序的時間。它包括中斷檢測時間、保存現場時間等。從中斷發(fā)生到中斷處理結束的時間是中斷處理總時間；從開始執(zhí)行中斷服務程序到中斷處理結束的時間是中斷服務程序的執(zhí)行時間；從中斷處理結束到恢復正常程序執(zhí)行的時間是恢復現場和重新調度的時間。7.為了提高實時系統(tǒng)的響應時間，可采用的方法是（）A.減少中斷的使用B.增加進程的數量C.采用多處理機系統(tǒng)D.降低系統(tǒng)的優(yōu)先級答案：C解析：采用多處理機系統(tǒng)可以并行處理多個任務，從而提高系統(tǒng)的處理能力和響應速度。減少中斷的使用可能會影響系統(tǒng)對外部事件的及時處理；增加進程的數量可能會導致系統(tǒng)資源競爭加劇，反而降低響應時間；降低系統(tǒng)的優(yōu)先級會使系統(tǒng)對實時任務的處理不夠及時。8.實時系統(tǒng)的調度算法中，（）算法可以保證硬實時任務的截止時間要求。A.最早截止時間優(yōu)先B.最低松弛度優(yōu)先C.輪轉調度D.先來先服務答案：A解析：最早截止時間優(yōu)先算法是根據任務的截止時間來調度任務，優(yōu)先調度截止時間最早的任務，這樣可以保證硬實時任務的截止時間要求。最低松弛度優(yōu)先算法是根據任務的松弛度（截止時間減去剩余執(zhí)行時間）來調度任務；輪轉調度和先來先服務算法都不能很好地保證硬實時任務的截止時間。9.實時系統(tǒng)中，任務的松弛度是指（）A.任務的截止時間減去當前時間B.任務的截止時間減去任務的剩余執(zhí)行時間C.任務的剩余執(zhí)行時間減去當前時間D.任務的執(zhí)行時間減去任務的到達時間答案：B解析：任務的松弛度是指任務的截止時間減去任務的剩余執(zhí)行時間。松弛度反映了任務在不影響截止時間的前提下還可以延遲的時間。如果松弛度為0，則表示任務必須立即執(zhí)行。10.在實時系統(tǒng)中，（）是指系統(tǒng)在給定的時間內能夠處理的最大任務數量。A.吞吐量B.響應時間C.截止時間D.調度周期答案：A解析：吞吐量是指系統(tǒng)在給定的時間內能夠處理的最大任務數量。響應時間是指從任務發(fā)出請求到系統(tǒng)開始響應的時間；截止時間是指任務必須完成的時間；調度周期是指調度算法的執(zhí)行周期。11.實時操作系統(tǒng)的內核通常采用（）結構。A.分層式B.微內核C.單內核D.混合式答案：B解析：微內核結構將操作系統(tǒng)的核心功能（如進程管理、內存管理等）和一些非核心功能（如文件系統(tǒng)、設備驅動等）分離，只將最基本的功能放在內核中。這種結構具有較高的靈活性和可擴展性，適合實時操作系統(tǒng)的需求。分層式結構是將操作系統(tǒng)按照功能層次進行劃分；單內核結構將所有的操作系統(tǒng)功能都集成在內核中，缺乏靈活性；混合式結構是結合了多種結構的特點。12.實時系統(tǒng)中，任務的同步機制主要用于（）A.保證任務的執(zhí)行順序B.提高任務的執(zhí)行效率C.減少任務的執(zhí)行時間D.降低任務的優(yōu)先級答案：A解析：任務的同步機制主要用于保證任務之間的執(zhí)行順序和協(xié)調任務之間的操作。在實時系統(tǒng)中，多個任務可能會共享資源或需要協(xié)同工作，同步機制可以避免任務之間的沖突和競爭，確保系統(tǒng)的正確性和穩(wěn)定性。提高任務的執(zhí)行效率、減少任務的執(zhí)行時間可以通過優(yōu)化算法和資源分配來實現；降低任務的優(yōu)先級與同步機制無關。13.以下關于實時系統(tǒng)的說法，錯誤的是（）A.實時系統(tǒng)的可靠性要求較高B.實時系統(tǒng)的處理能力可以低于平均負載C.實時系統(tǒng)需要快速的中斷響應D.實時系統(tǒng)的任務具有明確的時間約束答案：B解析：實時系統(tǒng)需要在規(guī)定的時間內對任務進行處理，因此其處理能力必須能夠滿足最大負載的需求，而不能低于平均負載。實時系統(tǒng)的可靠性要求較高，因為一旦出現故障可能會導致嚴重的后果；實時系統(tǒng)需要快速的中斷響應，以處理外部事件；實時系統(tǒng)的任務具有明確的時間約束，必須在規(guī)定的時間內完成。14.實時系統(tǒng)中，任務的調度策略需要考慮的因素不包括（）A.任務的優(yōu)先級B.任務的截止時間C.任務的執(zhí)行時間D.任務的創(chuàng)建時間答案：D解析：任務的調度策略需要考慮任務的優(yōu)先級、截止時間和執(zhí)行時間等因素。任務的優(yōu)先級決定了任務在調度隊列中的順序；截止時間是實時任務必須滿足的時間約束；執(zhí)行時間影響任務的調度和資源分配。而任務的創(chuàng)建時間對調度策略的影響相對較小，通常不是調度策略需要考慮的主要因素。15.實時操作系統(tǒng)中，（）可以用于實現任務之間的通信。A.信號量B.共享內存C.消息隊列D.以上都是答案：D解析：信號量可以用于實現任務之間的同步和互斥，也可以作為一種簡單的通信機制；共享內存允許多個任務直接訪問同一塊內存區(qū)域，實現數據的共享和通信；消息隊列可以用于任務之間的消息傳遞，一個任務可以將消息發(fā)送到消息隊列中，另一個任務可以從消息隊列中接收消息。因此，信號量、共享內存和消息隊列都可以用于實現任務之間的通信。16.實時系統(tǒng)中，為了保證任務的截止時間，通常采用（）調度方式。A.非搶占式B.搶占式C.靜態(tài)調度D.動態(tài)調度答案：B解析：搶占式調度方式允許高優(yōu)先級的任務在低優(yōu)先級任務執(zhí)行時搶占CPU，這樣可以保證實時任務能夠及時得到處理，滿足任務的截止時間要求。非搶占式調度方式下，一旦一個任務獲得CPU使用權，就會一直執(zhí)行直到結束，可能會導致高優(yōu)先級的實時任務無法及時執(zhí)行。靜態(tài)調度是在系統(tǒng)運行前就確定好任務的調度順序，缺乏靈活性；動態(tài)調度雖然可以根據任務的實時情況進行調度，但不一定能保證任務的截止時間，而搶占式調度是保證截止時間的一種有效方式。17.實時系統(tǒng)的容錯技術不包括（）A.冗余備份B.錯誤檢測C.故障恢復D.任務調度答案：D解析：實時系統(tǒng)的容錯技術包括冗余備份、錯誤檢測和故障恢復等。冗余備份是通過備份硬件或軟件來提高系統(tǒng)的可靠性；錯誤檢測可以及時發(fā)現系統(tǒng)中的錯誤；故障恢復可以在系統(tǒng)出現故障后將系統(tǒng)恢復到正常狀態(tài)。任務調度是用于安排任務的執(zhí)行順序和分配系統(tǒng)資源，不屬于容錯技術。18.實時系統(tǒng)中，任務的時間約束可以分為（）A.絕對時間約束和相對時間約束B.硬時間約束和軟時間約束C.開始時間約束和結束時間約束D.以上都是答案：D解析：任務的時間約束可以從不同角度進行分類。從時間的性質上可以分為絕對時間約束（如指定某個具體的時間點）和相對時間約束（如在某個事件發(fā)生后的一段時間內）；從時間的嚴格程度上可以分為硬時間約束（必須嚴格遵守）和軟時間約束（偶爾違反不會造成嚴重后果）；從時間的階段上可以分為開始時間約束和結束時間約束。19.實時操作系統(tǒng)中，（）算法可以根據任務的執(zhí)行情況動態(tài)調整任務的優(yōu)先級。A.動態(tài)優(yōu)先級調度B.靜態(tài)優(yōu)先級調度C.最早截止時間優(yōu)先D.最低松弛度優(yōu)先答案：A解析：動態(tài)優(yōu)先級調度算法可以根據任務的執(zhí)行情況（如任務的剩余執(zhí)行時間、截止時間等）動態(tài)調整任務的優(yōu)先級。靜態(tài)優(yōu)先級調度在任務創(chuàng)建時就確定了任務的優(yōu)先級，在任務執(zhí)行過程中不會改變；最早截止時間優(yōu)先算法是根據任務的截止時間來調度任務，不涉及優(yōu)先級的動態(tài)調整；最低松弛度優(yōu)先算法是根據任務的松弛度來調度任務，也不是動態(tài)調整優(yōu)先級的算法。20.實時系統(tǒng)中，（）是指系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內完成任務的概率。A.可靠性B.可用性C.可維護性D.實時性答案：A解析：可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力，在實時系統(tǒng)中可以理解為系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內完成任務的概率?？捎眯允侵赶到y(tǒng)在需要時能夠正常工作的概率；可維護性是指系統(tǒng)進行維護和修復的難易程度；實時性是指系統(tǒng)對外部事件的快速響應能力。二、多項選擇題（本大題共5小題，每小題4分，共20分）1.實時系統(tǒng)的特點包括（）A.及時性B.可靠性C.多路性D.交互性E.獨立性答案：AB解析：實時系統(tǒng)的主要特點是及時性，即能夠對外部事件作出快速響應；可靠性，因為實時系統(tǒng)通常用于一些關鍵領域，如工業(yè)控制、航空航天等，需要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。多路性、交互性和獨立性是分時系統(tǒng)的特點。2.以下屬于實時操作系統(tǒng)的有（）A.VxWorksB.QNXC.Linux（實時內核版本）D.WindowsNTE.UNIX答案：ABC解析：VxWorks、QNX是專門為實時應用設計的操作系統(tǒng)，具有較高的實時性能。Linux也有實時內核版本，可以用于實時系統(tǒng)。WindowsNT和UNIX雖然也可以支持多任務處理，但它們不是專門的實時操作系統(tǒng)，實時性能相對較弱。3.實時任務的調度算法有（）A.最早截止時間優(yōu)先B.最低松弛度優(yōu)先C.輪轉調度D.優(yōu)先級調度E.先來先服務答案：ABD解析：最早截止時間優(yōu)先算法根據任務的截止時間來調度任務，優(yōu)先處理截止時間最早的任務；最低松弛度優(yōu)先算法根據任務的松弛度來調度任務，松弛度小的任務優(yōu)先執(zhí)行；優(yōu)先級調度算法根據任務的優(yōu)先級來調度任務，高優(yōu)先級任務優(yōu)先處理。輪轉調度和先來先服務算法不適合實時任務的調度，因為它們不能保證任務的截止時間。4.實時系統(tǒng)中，任務同步的方法有（）A.信號量B.互斥鎖C.事件標志D.消息隊列E.管道答案：ABC解析：信號量可以用于實現任務之間的同步和互斥；互斥鎖可以保證同一時間只有一個任務可以訪問共享資源；事件標志可以用于任務之間的事件通知和同步。消息隊列和管道主要用于任務之間的通信，而不是專門的同步方法。5.提高實時系統(tǒng)可靠性的方法有（）A.冗余設計B.錯誤檢測與糾正C.備份與恢復D.容錯調度E.減少任務數量答案：ABCD解析：冗余設計是通過增加備份硬件或軟件來提高系統(tǒng)的可靠性；錯誤檢測與糾正可以及時發(fā)現和修復系統(tǒng)中的錯誤；備份與恢復可以在系統(tǒng)出現故障后將系統(tǒng)恢復到正常狀態(tài)；容錯調度可以在系統(tǒng)出現故障時重新調度任務，保證系統(tǒng)的正常運行。減少任務數量并不能直接提高系統(tǒng)的可靠性，反而可能會影響系統(tǒng)的功能。三、簡答題（本大題共3小題，每小題10分，共30分）1.簡述實時系統(tǒng)的定義和特點。實時系統(tǒng)是指系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內對外部事件作出響應，并完成對該事件的處理。其特點包括：及時性：實時系統(tǒng)必須在規(guī)定的時間內完成任務，以滿足實時性要求。例如，工業(yè)控制系統(tǒng)需要實時監(jiān)測和控制生產過程，導彈制導系統(tǒng)需要實時計算導彈的軌跡。可靠性：實時系統(tǒng)通常用于一些關鍵領域，如航空航天、醫(yī)療設備等，系統(tǒng)的可靠性至關重要。一旦系統(tǒng)出現故障，可能會導致嚴重的后果。確定性：系統(tǒng)的行為和響應時間是可預測的，能夠保證任務在規(guī)定的時間內完成?？刹眉粜裕嚎梢愿鶕煌膽眯枨螅瑢ο到y(tǒng)的功能和資源進行裁剪，以滿足特定的實時性要求。2.比較硬實時任務和軟實時任務的區(qū)別。硬實時任務和軟實時任務的區(qū)別主要體現在以下幾個方面：時間約束的嚴格程度：硬實時任務必須在規(guī)定的時間內完成，否則會產生嚴重的后果，如系統(tǒng)崩潰、設備損壞等。例如，導彈制導系統(tǒng)中的任務就是硬實時任務，如果不能按時完成計算和控制，導彈可能會偏離目標。軟實時任務雖然也有時間要求，但偶爾違反時間約束不會造成災難性后果，只是可能會影響系統(tǒng)的性能或服務質量。例如，視頻播放系統(tǒng)中的任務就是軟實時任務，如果偶爾出現一點延遲，可能只會影響視頻的播放效果。處理方式：對于硬實時任務，系統(tǒng)需要采取嚴格的調度策略和資源分配機制，以確保任務的截止時間得到滿足。而對于軟實時任務，系統(tǒng)可以在一定程度上靈活處理，當資源緊張時，可以適當延遲任務的執(zhí)行。設計要求：硬實時任務的設計要求更高，需要更精確的時間分析和更可靠的硬件支持。軟實時任務的設計相對寬松一些。3.說明實時系統(tǒng)中中斷處理的基本過程。實時系統(tǒng)中中斷處理的基本過程如下：中斷請求：外部設備或內部事件產生中斷請求信號，向CPU發(fā)出中斷請求。例如，鍵盤輸入、定時器超時等都可以產生中斷請求。中斷檢測：CPU在每個指令周期結束時檢測是否有中斷請求信號。如果有中斷請求，且CPU允許中斷，則進入中斷響應階段。中斷響應：CPU暫停當前正在執(zhí)行的程序，保存當前程序的上下文（如程序計數器、寄存器等），然后根據中斷向量表找到相應的中斷服務程序的入口地址。中斷服務：CPU跳轉到中斷服務程序的入口地址，執(zhí)行中斷服務程序。中斷服務程序通常包括對中斷事件的處理，如讀取設備數據、更新系統(tǒng)狀態(tài)等。中斷返回：中斷服務程序執(zhí)行完畢后，恢復之前保存的程序上下文，然后返回到被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行。四、應用題（本大題共1小題，共10分）假設有三個實時任務A、B、C，它們的到達時間、執(zhí)行時間和截止時間如下表所示：|任務|到達時間|執(zhí)行時間|截止時間|||||||A|0|3|5||B|1|2|6||C|2|4|8|請使用最早截止時間優(yōu)先（EDF）算法進行調度，畫出調度甘特圖，并計算每個任務的完成時間、周轉時間和是否滿足截止時間要求。解答最早截止時間優(yōu)先（EDF）算法是根據任務的截止時間來調度任務，優(yōu)先調度截止時間最早的