2018年期末试卷1

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理硬件资源和提供服务给上层软件。这份试卷考察了操作系统中的多个关键概念，包括任务调度、内存管理、磁盘调度、RAID级别、文件系统以及操作系统历史与未来发展。 一、作业调度部分涉及非抢占式优先级算法。在该算法中，优先级高的作业会被优先执行，且一旦开始执行，不会被优先级更低的作业打断。题目的作业到达时间和运行时间已给出，要求绘制执行时间图并计算周转时间。周转时间是从作业提交到作业完成的时间间隔。计算平均周转时间时，需要将所有作业的周转时间相加，然后除以作业总数。 二、内存溢出攻击是一种安全威胁，尤其是栈溢出攻击，它是通过向栈分配的内存区域注入过多数据，从而覆盖相邻的内存区域，如返回地址，以控制程序执行流程。防御方法包括栈保护、地址空间布局随机化（ASLR）和数据执行防护（DEP）等。 三、操作系统提供地址空间抽象是为了保护内存安全，防止不同进程之间的数据相互干扰。分析题目中的代码错误，可能涉及未初始化的变量、数组越界或指针错误等问题。 四、页面置换算法的问题考察了FIFO（先进先出）和LRU（最近最少使用）算法。当物理内存有限时，计算缺页次数需要模拟页面替换过程。异常情况可能体现在Belady's Anomaly，即增加内存块反而导致缺页次数增多。LRU的近似算法可以使用Clock算法，它在实现上更简单，但效果接近LRU。 五、磁盘调度算法包括FCFS（先来先服务）、SSTF（最短寻道时间优先）和C-SCAN。FCFS是最简单的策略，按请求顺序服务；SSTF试图减少寻道时间，但可能导致饥饿现象；C-SCAN是一种扫描算法，确保每个磁道都得到服务，避免了SSTF的饥饿问题。 六、RAID（冗余磁盘阵列）性能分析涉及到RAID-4和RAID-5的随机写性能以及RAID-1的顺序读性能。RAID-4使用校验块进行数据保护，但随机写性能较低；RAID-5通过分布式奇偶校验提高性能，而RAID-1则通过镜像实现高读取速度。 七、文件系统的元数据管理是关键，inode存储了文件的属性信息，如所有权、权限、修改时间等。直接指针和间接指针用于文件数据的寻址，计算文件大小时需考虑数据块大小和指针占用空间。直接指针可以直接寻址的数据量，而间接指针通过链式结构扩展寻址范围。 八、Ken Thompson是UNIX操作系统的创始人之一，他的贡献包括设计B语言和开发UNIX系统。操作系统未来发展趋势可能涉及云计算的自动化管理、多核与异构计算的优化、物联网设备的嵌入式系统以及增强安全性、隐私保护和资源效率。 总结来说，这份试卷全面测试了学生对操作系统核心概念的理解和应用能力，包括资源调度、内存管理、磁盘操作、文件系统设计以及操作系统的安全性和未来发展。通过这样的考试，学生能够深入掌握操作系统的基本原理并具备解决实际问题的能力。