學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京理工大學《操作系統與分布式計算》

2022-2023學年第一學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、文件系統的性能優化是提高系統整體性能的重要方面。以下關于文件系統性能優化的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統可以采用緩存技術來提高文件的訪問速度B.文件系統可以采用預讀和延遲寫技術來減少磁盤I/O次數C.文件系統可以采用磁盤調度算法來優化磁盤的訪問順序D.文件系統的性能優化只需要考慮文件的讀取操作，不需要考慮文件的寫入操作2、在操作系統的內核結構中，微內核結構和宏內核結構各有優缺點。假設一個操作系統采用微內核結構，以下關于其特點的描述，正確的是：（）A.微內核結構將大部分系統服務功能放在內核之外，內核體積小，穩定性高B.由于微內核結構的內核功能較少，系統的性能通常比宏內核結構更高C.微內核結構的系統服務之間通信效率高，因為它們都在內核中直接交互D.微內核結構的可擴展性較差，難以添加新的系統服務3、某文件系統采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，FAT表每個表項占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB4、在一個具有多個進程的系統中，進程之間通過共享內存進行通信。假設共享內存區域的大小為10MB，有兩個進程P1和P2同時對該共享內存進行讀寫操作。為了保證數據的一致性和完整性，需要采用何種同步機制？（）A.信號量B.管程C.消息隊列D.條件變量5、文件系統的目錄結構對于文件的組織和管理非常重要。以下關于目錄結構的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.單級目錄結構只有一個目錄，所有文件都放在這個目錄中B.兩級目錄結構將文件分為用戶文件和系統文件，分別放在不同的目錄中C.樹形目錄結構可以將文件組織成層次結構，方便管理和查找D.無環圖目錄結構可以允許文件有多個父目錄，增加了文件的靈活性6、某計算機系統采用固定分區存儲管理方式，將內存分為4個分區，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB。現有4個進程P1、P2、P3和P4，它們所需的內存空間分別為350KB、200KB、500KB和450KB。請問采用首次適應算法，這些進程能否全部裝入內存？如果能，給出裝入的分區情況；如果不能，說明原因。（）A.能，P1裝入第3分區，P2裝入第1分區，P3裝入第4分區，P4裝入第2分區B.能，P1裝入第4分區，P2裝入第1分區，P3裝入第3分區，P4裝入第2分區C.否，沒有足夠大的連續分區滿足P3的需求D.否，沒有足夠大的連續分區滿足P4的需求7、在操作系統的磁盤調度算法中，先來先服務（FCFS）算法按照請求到達的順序進行磁盤訪問，可能會導致較長的平均尋道時間；最短尋道時間優先（SSTF）算法選擇距離當前磁頭位置最近的請求進行服務，能有效減少平均尋道時間，但可能導致某些請求長時間等待；掃描（SCAN）算法在磁頭移動方向上選擇距離最近的請求進行服務，避免了SSTF算法的“饑餓”現象。假設磁盤請求隊列的順序為98、183、37、122、14、124、65、67，磁頭當前位于53號磁道，向磁道號增加的方向移動。那么，采用掃描算法時，磁頭移動的總（）磁道數為（）A.236B.292C.315D.3608、操作系統的進程通信可以實現不同進程之間的數據交換和同步。以下關于進程通信的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程通信可以分為共享內存、消息傳遞和管道等方式B.共享內存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進程之間的通信9、在操作系統中，進程的狀態轉換是一個重要的概念。假設一個進程處于阻塞狀態，等待I/O操作完成。以下關于進程狀態轉換的描述中，正確的是：（）A.當I/O操作完成后，進程會直接從阻塞狀態轉換為運行狀態B.進程從阻塞狀態轉換為就緒狀態后，一定會立即被調度執行C.在阻塞狀態的進程不會因為時間片用完而被切換到其他狀態D.如果有更高優先級的進程進入就緒狀態，阻塞狀態的進程可能會被長期擱置10、在操作系統的進程通信中，共享內存是一種高效的方式。假設有兩個進程P1和P2通過共享內存進行通信，以下關于共享內存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內存區域的大小是固定的，不能動態調整B.進程P1和P2對共享內存的訪問是互斥的，避免了數據沖突C.共享內存通信需要操作系統提供額外的同步機制來保證數據的一致性D.共享內存通信只適用于同一臺計算機上的進程，不能用于不同計算機之間的進程通信11、在一個具有快表的分頁存儲管理系統中，快表的命中率為80%，訪問快表的時間為10ns，訪問主存的時間為100ns。若要訪問的頁面在快表中，那么一次有效地址轉換所需的平均時間是多少？若頁面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns12、在一個具有多核處理器的操作系統中，線程的調度需要考慮處理器的親和性。假設一個多線程應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調整親和性。A.核心切換總是降低性能，應避免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，無需關注D.取決于應用程序的特點和系統負載13、操作系統的中斷機制是實現多任務和設備管理的關鍵。以下關于中斷的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.中斷是指CPU在執行程序的過程中，由于外部事件的發生而暫停當前程序的執行，轉而去處理外部事件B.中斷可以分為硬件中斷和軟件中斷，硬件中斷是由外部設備產生的，軟件中斷是由程序中的指令產生的C.中斷處理程序負責處理中斷事件，通常會保存當前程序的狀態，然后執行相應的處理操作D.中斷可以被屏蔽，即CPU可以忽略某些中斷請求，繼續執行當前程序14、在一個具有多個緩沖區的I/O系統中，假定從磁盤把一塊數據輸入到緩沖區的時間為T1，把緩沖區中的數據傳送到用戶區的時間為T2，CPU對這一塊數據進行處理的時間為T3。若采用單緩沖技術，系統處理一塊數據的總時間是多少？若采用雙緩沖技術呢？（請分別給出計算過程）（）A.T1+T2+T3和max(T1,T2)+T3B.T1+T2+T3和T1+max(T2,T3)C.T1+max(T2,T3)和T1+T2+T3D.max(T1,T2)+T3和T1+max(T2,T3)15、在一個分時操作系統中，多個用戶通過終端同時訪問系統。系統為每個用戶分配了一定的時間片來執行任務。假設當前有三個用戶A、B、C，其任務的優先級依次降低。在某一時刻，用戶A的任務正在執行，時間片尚未用完，但此時有一個更高優先級的實時任務D進入系統。以下關于系統處理方式的描述，哪項是正確的？（）A.立即中斷用戶A的任務，執行任務D，完成后再回到用戶A的任務繼續執行剩余時間片B.等待用戶A的時間片用完，再執行任務DC.暫停用戶A的任務，將其放入就緒隊列末尾，執行任務D，完成后從就緒隊列頭部重新調度任務D.忽略任務D，繼續執行用戶A的任務直到時間片用完二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是系統負載？如何衡量？2、（本題5分）解釋操作系統的審計和日志記錄。3、（本題5分）什么是系統可維護性？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）實時操作系統中的資源預留是保證實時任務按時完成的重要手段。請深入探討資源預留的概念、方法和實現技術，分析資源預留對系統資源利用率和實時任務調度的影響，以及如何在有限資源的情況下進行合理的資源預留。2、（本題5分）詳細探討操作系統中的系統崩潰轉儲技術，包括核心轉儲、內存鏡像等的生成和分析方法，分析如何利用轉儲信息進行故障診斷和系統恢復。3、（本題5分）操作系統的安全機制是保障系統和用戶數據安全的重要手段。請深入探討操作系統中的訪問控制、身份認證、加密技術等安全措施，分析常見的安全威脅和攻擊方式，以及操作系統如何應對這些威脅。4、（本題5分）在移動操作系統中，推送通知服務是應用與用戶交互的重要方式。深入探討移動操作系統中的推送通知機制，包括推送服務器的架構、通知的發送和接收流程、客戶端的處理邏輯，分析推送通知的可靠性、實時性和能耗問題，研究如何提高推送通知的用戶體驗和安全性，以及推送通知在移動應用開發中的最佳實踐。5、（本題5分）論述操作系統中的文