吉林大學(xué)《計算機(jī)原理及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《計算機(jī)原理及應(yīng)用》2023-2024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、操作系統(tǒng)中的設(shè)備管理負(fù)責(zé)對系統(tǒng)中的各類I/O設(shè)備進(jìn)行有效的管理和控制。假設(shè)有一個磁盤系統(tǒng)，其旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘7200轉(zhuǎn)，平均尋道時間為10ms，每個磁道包含500個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)。現(xiàn)在要讀取一個100KB的文件，且文件數(shù)據(jù)連續(xù)存儲在磁盤上。那么，讀取該文件所需的平均時間大約為（）A.15msB.20msC.25msD.30ms2、在一個分時操作系統(tǒng)中，多個用戶通過終端同時訪問系統(tǒng)。系統(tǒng)為每個用戶分配了一定的時間片來執(zhí)行任務(wù)。假設(shè)當(dāng)前有三個用戶A、B、C，其任務(wù)的優(yōu)先級依次降低。在某一時刻，用戶A的任務(wù)正在執(zhí)行，時間片尚未用完，但此時有一個更高優(yōu)先級的實時任務(wù)D進(jìn)入系統(tǒng)。以下關(guān)于系統(tǒng)處理方式的描述，哪項是正確的？（）A.立即中斷用戶A的任務(wù)，執(zhí)行任務(wù)D，完成后再回到用戶A的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行剩余時間片B.等待用戶A的時間片用完，再執(zhí)行任務(wù)DC.暫停用戶A的任務(wù)，將其放入就緒隊列末尾，執(zhí)行任務(wù)D，完成后從就緒隊列頭部重新調(diào)度任務(wù)D.忽略任務(wù)D，繼續(xù)執(zhí)行用戶A的任務(wù)直到時間片用完3、在一個單處理機(jī)系統(tǒng)中，有三個進(jìn)程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級分別為3、2和1（數(shù)值越大優(yōu)先級越高），到達(dá)時間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級調(diào)度算法，且非搶占式，那么平均等待時間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒4、在一個采用請求分段存儲管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下：段號0對應(yīng)的段長為500，段起始地址為1000；段號1對應(yīng)的段長為800，段起始地址為2000；段號2對應(yīng)的段長為1000，段起始地址為5000。當(dāng)進(jìn)程訪問的邏輯地址為1，600時，會發(fā)生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪問C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯誤5、在一個采用位示圖進(jìn)行磁盤空間管理的操作系統(tǒng)中，磁盤共有1000個物理塊，位示圖中每個字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.336、在一個實時操作系統(tǒng)中，對于周期性任務(wù)和非周期性任務(wù)都需要進(jìn)行合理的調(diào)度。假設(shè)系統(tǒng)中有一個周期性任務(wù)T1，周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms，還有一個非周期性任務(wù)T2，執(zhí)行時間為30ms。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調(diào)度周期性任務(wù)T1，確保其按時完成B.非周期性任務(wù)T2會在周期性任務(wù)T1的空閑時間執(zhí)行C.由于T2的執(zhí)行時間較長，可能會導(dǎo)致T1錯過周期D.操作系統(tǒng)會為T1和T2分配相同的時間片，輪流執(zhí)行7、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結(jié)合了段式和頁式存儲管理的優(yōu)點。假設(shè)一個程序被分為多個段，每個段又被分為多個頁。以下關(guān)于段頁式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換過程的描述，正確的是：（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換B.先進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進(jìn)行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過程只需要進(jìn)行一次，無需區(qū)分段和頁8、操作系統(tǒng)的安全機(jī)制可以保護(hù)系統(tǒng)的資源和數(shù)據(jù)不被非法訪問和破壞。以下關(guān)于操作系統(tǒng)安全機(jī)制的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.操作系統(tǒng)可以采用用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制來控制用戶對系統(tǒng)資源的訪問B.操作系統(tǒng)可以采用加密技術(shù)來保護(hù)文件和數(shù)據(jù)的安全C.操作系統(tǒng)可以采用訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)對文件和目錄的訪問控制D.操作系統(tǒng)的安全機(jī)制只需要在軟件層面實現(xiàn)，不需要考慮硬件設(shè)備的安全性9、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理采用分段和分頁相結(jié)合的方式。假設(shè)有一個進(jìn)程，其邏輯地址空間被分為三個段，每個段又被分為若干頁。現(xiàn)在進(jìn)程要訪問一個邏輯地址，系統(tǒng)需要進(jìn)行多次地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于這種地址轉(zhuǎn)換過程的描述，哪一項是正確的？（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到段內(nèi)的起始地址，然后再進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換，得到最終的物理地址B.先進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換，確定頁內(nèi)偏移量，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到物理地址C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進(jìn)行，通過計算得到最終的物理地址D.隨機(jī)選擇先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換或頁的地址轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行另一個的轉(zhuǎn)換10、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結(jié)構(gòu)（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當(dāng)進(jìn)行文件寫入操作時，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)在面對系統(tǒng)崩潰或電源故障時如何保證文件系統(tǒng)的一致性，以及與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相比在性能和存儲空間使用方面的特點。A.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當(dāng)D.取決于具體的應(yīng)用和系統(tǒng)配置11、在一個采用虛擬存儲技術(shù)的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的工作集為當(dāng)前時刻t之前的10毫秒內(nèi)訪問過的頁面集合。若頁面訪問序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請問在t=10毫秒時，進(jìn)程的工作集中包含哪些頁面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,112、在一個分布式操作系統(tǒng)環(huán)境中，多個計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成各種任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有兩個節(jié)點A和B，它們分別運(yùn)行著不同的進(jìn)程。進(jìn)程P1在節(jié)點A上產(chǎn)生了一些數(shù)據(jù)，需要傳輸給在節(jié)點B上運(yùn)行的進(jìn)程P2。現(xiàn)在有多種數(shù)據(jù)傳輸方式可供選擇，如消息傳遞、共享內(nèi)存和遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）等。對于這種跨節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸，哪種方式在數(shù)據(jù)一致性、傳輸效率和編程復(fù)雜性方面具有更好的綜合性能？需要詳細(xì)分析每種方式的特點和適用場景。A.消息傳遞B.共享內(nèi)存C.遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）D.以上方式在不同情況下各有優(yōu)劣13、在一個分布式操作系統(tǒng)中，進(jìn)程遷移是一項重要的功能。假設(shè)進(jìn)程P需要從節(jié)點A遷移到節(jié)點B，以下關(guān)于進(jìn)程遷移的步驟和需要考慮的因素，哪一項是正確的？（）A.首先停止進(jìn)程P在節(jié)點A的執(zhí)行，將其狀態(tài)和數(shù)據(jù)打包發(fā)送到節(jié)點B，在節(jié)點B恢復(fù)進(jìn)程的執(zhí)行；需要考慮節(jié)點B的資源可用性和網(wǎng)絡(luò)帶寬B.在節(jié)點A和節(jié)點B同時啟動進(jìn)程P的副本，然后逐漸將節(jié)點A的工作轉(zhuǎn)移到節(jié)點B，最后停止節(jié)點A的副本；需要考慮進(jìn)程的同步和數(shù)據(jù)一致性C.將進(jìn)程P在節(jié)點A的代碼和數(shù)據(jù)直接復(fù)制到節(jié)點B，然后在節(jié)點B啟動進(jìn)程；需要考慮節(jié)點A和節(jié)點B的操作系統(tǒng)版本差異D.進(jìn)程P在節(jié)點A繼續(xù)執(zhí)行，同時在節(jié)點B逐步創(chuàng)建相同的進(jìn)程環(huán)境，當(dāng)準(zhǔn)備好后切換到節(jié)點B執(zhí)行；需要考慮進(jìn)程的優(yōu)先級和負(fù)載均衡14、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式會影響文件的讀寫效率和存儲空間的利用。連續(xù)分配方式將文件存儲在連續(xù)的磁盤塊中，便于順序訪問，但容易產(chǎn)生外部碎片；鏈?zhǔn)椒峙浞绞酵ㄟ^指針將文件的磁盤塊鏈接起來，解決了外部碎片問題，但隨機(jī)訪問效率較低；索引分配方式則通過索引表來管理文件的磁盤塊。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引分配方式，索引表項中包含直接地址和間接地址。每個磁盤塊大小為1KB，文件大小為100KB，直接地址項可以指向10個磁盤塊，一個一級間接地址項可以指向256個磁盤塊。那么，至少需要多少個一級間接地址（）項來存儲該文件（）A.0個B.1個C.2個D.3個15、在一個采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，文件的索引表存放在磁盤上。假設(shè)一個文件有100個磁盤塊，每個磁盤塊大小為4KB，索引表項占用4個字節(jié)。如果采用一級索引，那么索引表最多可以表示多大的文件？如果采用二級索引，又能表示多大的文件？（）A.一級索引最多表示16MB的文件，二級索引最多表示256MB的文件B.一級索引最多表示4MB的文件，二級索引最多表示16GB的文件C.一級索引最多表示64KB的文件，二級索引最多表示256KB的文件D.一級索引最多表示1MB的文件，二級索引最多表示4GB的文件16、某操作系統(tǒng)采用動態(tài)分區(qū)分配方式管理內(nèi)存，初始時內(nèi)存為空?，F(xiàn)有一系列內(nèi)存分配請求和釋放請求，分配請求依次為：300KB、200KB、150KB、400KB，釋放請求依次為：200KB、300KB。采用最佳適應(yīng)算法進(jìn)行內(nèi)存分配和回收，請問最終內(nèi)存的空閑分區(qū)情況是怎樣的？（）A.一個150KB的空閑分區(qū)和一個400KB的空閑分區(qū)B.一個200KB的空閑分區(qū)和一個350KB的空閑分區(qū)C.一個350KB的空閑分區(qū)和一個150KB的空閑分區(qū)D.一個550KB的空閑分區(qū)17、在虛擬存儲系統(tǒng)中，頁面置換算法的選擇對系統(tǒng)性能有很大影響。除了前面提到的最近最久未使用（LRU）算法，還有先進(jìn)先出（FIFO）算法和時鐘（Clock）算法等。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了三個物理頁面，頁面訪問序列為7、0、1、2、0、3、0、4、2、3、0、3、2、1、2、0、1、7、0、1。若采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，則發(fā)生的缺頁次數(shù)為（）A.9次B.10次C.11次D.12次18、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在多個CPU核心上并行執(zhí)行。假設(shè)有一個計算密集型的進(jìn)程，它可以被分解為多個子任務(wù)，并且這些子任務(wù)之間沒有數(shù)據(jù)依賴關(guān)系?，F(xiàn)在系統(tǒng)中有4個可用的CPU核心，將這個進(jìn)程分配到這些核心上執(zhí)行。分析在不同的任務(wù)分配策略（如平均分配、自適應(yīng)分配等）下，進(jìn)程的執(zhí)行時間和系統(tǒng)資源利用率的變化情況，并討論哪種分配策略在不同負(fù)載條件下更具優(yōu)勢。A.平均分配策略更優(yōu)B.自適應(yīng)分配策略更優(yōu)C.兩種策略在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于進(jìn)程的具體特點19、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用連續(xù)分配方式。已知一個文件的起始物理塊號為100，文件長度為50個物理塊。如果要在文件中間插入10個物理塊的內(nèi)容，需要進(jìn)行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長度B.將文件后半部分內(nèi)容向后移動10個物理塊的位置，然后插入新內(nèi)容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內(nèi)容和新內(nèi)容一起寫入D.無法在連續(xù)分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式20、在一個操作系統(tǒng)中，有進(jìn)程P1、P2、P3，它們的資源需求分別為（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系統(tǒng)可用資源為（2，1，1）。采用銀行家算法判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？（）A.安全B.不安全C.無法確定D.以上都不對二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的用戶行為分析和個性化服務(wù)？2、（本題5分）什么是系統(tǒng)資源利用率？3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理實時任務(wù)的截止時間？4、（本題5分）解釋性能優(yōu)化的基本原則和方法。5、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。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)在處理多核環(huán)境下的文件系統(tǒng)訪問的鎖機(jī)制優(yōu)化。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)加密的加密算法選擇。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何支持不同類型的設(shè)備驅(qū)動模型和其對設(shè)備性能的影響。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)緩存和預(yù)讀策略。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何支持不同類型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）深入探討在多核操作系統(tǒng)中，