上海電力大學《計算智能導論》2023-2024學年第一學期期末試卷

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2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、某計算機系統(tǒng)采用了虛擬內存技術，虛擬地址空間大小為4GB，物理內存大小為2GB，頁面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法，當系統(tǒng)發(fā)生缺頁中斷時，需要替換的頁面在內存中駐留的時間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請問應該替換哪個頁面？（）A.駐留時間為100ms的頁面B.駐留時間為200ms的頁面C.駐留時間為300ms的頁面D.駐留時間為400ms的頁面2、在一個具有快表的分頁存儲管理系統(tǒng)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，120ns3、在一個具有虛擬存儲功能的操作系統(tǒng)中，某進程的部分頁面被換出到外存。當該進程再次訪問這些被換出的頁面時，會產(chǎn)生缺頁中斷。以下關于缺頁中斷處理的說法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會立即將所需頁面從外存調入內存，然后恢復進程的執(zhí)行B.缺頁中斷處理過程中，進程會被一直阻塞，直到頁面調入完成C.操作系統(tǒng)會先選擇一個合適的頁面進行置換，然后將所需頁面調入內存D.缺頁中斷的處理優(yōu)先級低于其他硬件中斷，會在其他中斷處理完成后再進行4、某操作系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們共享兩個資源R1和R2。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源最大需求資源R1R2R1R2P11032P20121P31131系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如果是，給出一個安全序列。（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P25、在一個操作系統(tǒng)中，內存管理采用分段和分頁相結合的方式。假設有一個進程，其邏輯地址空間被分為三個段，每個段又被分為若干頁?，F(xiàn)在進程要訪問一個邏輯地址，系統(tǒng)需要進行多次地址轉換。以下關于這種地址轉換過程的描述，哪一項是正確的？（）A.首先進行段的地址轉換，得到段內的起始地址，然后再進行頁的地址轉換，得到最終的物理地址B.先進行頁的地址轉換，確定頁內偏移量，再進行段的地址轉換，得到物理地址C.段和頁的地址轉換同時進行，通過計算得到最終的物理地址D.隨機選擇先進行段的地址轉換或頁的地址轉換，然后再進行另一個的轉換6、在一個具有內存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁相結合的存儲管理方式。進程的邏輯地址由段號、段內頁號和頁內偏移量組成。假設段表項中包含段的起始地址、段長和頁表起始地址，頁表項中包含頁框號。當進程訪問邏輯地址為（2，1，500）時（假設段號、段內頁號和頁內偏移量均從0開始計數(shù)），系統(tǒng)進行地址轉換。已知段表中第2段的起始地址為10000，段長為5000，頁表起始地址為2000，頁表中第1頁對應的頁框號為3。那么，對應的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.185007、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在多個CPU核心上并行執(zhí)行。假設有一個計算密集型的進程，它可以被分解為多個子任務，并且這些子任務之間沒有數(shù)據(jù)依賴關系?，F(xiàn)在系統(tǒng)中有4個可用的CPU核心，將這個進程分配到這些核心上執(zhí)行。分析在不同的任務分配策略（如平均分配、自適應分配等）下，進程的執(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載條件下更具優(yōu)勢。A.平均分配策略更優(yōu)B.自適應分配策略更優(yōu)C.兩種策略在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于進程的具體特點8、在操作系統(tǒng)的磁盤管理中，磁盤調度算法的選擇對于磁盤的I/O性能有著重要的影響。除了前面提到的幾種常見算法，還有電梯調度算法。電梯調度算法類似于電梯的工作原理，總是沿著一個方向移動，直到該方向上沒有請求為止，然后改變方向。假設磁盤請求隊列的順序為82、170、43、140、24、16、190，磁頭當前位于50號磁道，初始移動方向為磁道號增加的方向。那么，采用電梯調度算法時，磁頭移動的總磁道數(shù)為（）A.382B.418C.450D.5129、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)提供的重要功能之一。以下關于文件系統(tǒng)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)負責管理計算機中的文件和目錄，提供文件的存儲、檢索和訪問控制等功能B.常見的文件系統(tǒng)有FAT、NTFS、EXT等C.文件系統(tǒng)可以采用不同的存儲結構，如順序存儲、鏈式存儲和索引存儲等D.文件系統(tǒng)中的文件一旦創(chuàng)建，其大小就不能再改變10、某文件系統(tǒng)采用樹形目錄結構，假設用戶要訪問文件/user/data/file.txt，且當前工作目錄為/home，則該文件的相對路徑和絕對路徑分別是什么？（）A.../user/data/file.txt和/user/data/file.txtB.user/data/file.txt和/user/data/file.txtC.../../user/data/file.txt和/user/data/file.txtD.../../../user/data/file.txt和/user/data/file.txt11、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務T1、T2、T3，它們的周期分別為50ms、100ms、200ms，執(zhí)行時間分別為20ms、30ms、40ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調度算法。在0時刻，三個任務同時到達。那么，在第一個200ms內，T1任務被調度執(zhí)行的次數(shù)是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次12、在一個操作系統(tǒng)中，設備管理是一項重要的功能。假設有一個磁盤設備，其傳輸速率為100MB/s，平均尋道時間為10毫秒，旋轉延遲為5毫秒。現(xiàn)在有一個進程需要連續(xù)讀取100個大小均為4KB的數(shù)據(jù)塊。分析在不同的磁盤調度算法（如先來先服務、最短尋道時間優(yōu)先、電梯算法等）下，進程完成數(shù)據(jù)讀取所需的時間，并比較這些算法在磁盤I/O性能方面的優(yōu)劣。A.先來先服務算法最優(yōu)B.最短尋道時間優(yōu)先算法最優(yōu)C.電梯算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣13、以下關于操作系統(tǒng)中進程概念的描述，進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，它具有動態(tài)性、并發(fā)性等特征。在操作系統(tǒng)中，進程通常由程序段、數(shù)據(jù)段和進程控制塊（PCB）組成。其中，PCB包含了進程的標識符、狀態(tài)、優(yōu)先級、程序計數(shù)器等重要信息。那么，進程與程序的本質區(qū)別在于（）A.進程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進程存儲在內存，程序存儲在外存C.進程能被多個程序共享，程序不能被多個進程共享D.進程有多個執(zhí)行狀態(tài)，程序只有一個執(zhí)行狀態(tài)14、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結構采用連續(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個物理塊的內容，需要進行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長度B.將文件后半部分內容向后移動10個物理塊的位置，然后插入新內容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內容和新內容一起寫入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15、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在多個處理器上并行執(zhí)行。假設系統(tǒng)中有四個處理器P1、P2、P3和P4，一個進程被分解為多個線程。以下關于線程分配和執(zhí)行的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會將線程平均分配到四個處理器上執(zhí)行，以充分利用資源B.線程可以根據(jù)其優(yōu)先級和處理器的負載情況動態(tài)分配到不同的處理器上C.同一個進程的線程一定會在同一個處理器上執(zhí)行，以減少通信開銷D.處理器之間無法共享線程的上下文信息，每個處理器獨立執(zhí)行線程16、在操作系統(tǒng)的設備管理中，I/O控制方式有多種，如程序控制I/O、中斷驅動I/O、DMA方式和通道控制方式。假設一個磁盤正在進行數(shù)據(jù)傳輸，以下關于不同I/O控制方式的描述中，正確的是：（）A.程序控制I/O方式下，CPU會一直等待I/O操作完成，導致CPU利用率很低B.中斷驅動I/O方式中，CPU在I/O操作開始后可以去執(zhí)行其他任務，直到收到中斷信號C.DMA方式下，數(shù)據(jù)的傳輸完全由DMA控制器控制，CPU無需參與D.通道控制方式是最復雜的I/O控制方式，因此在實際應用中很少使用17、在一個多道程序設計系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。假設有進程P1、P2和P3，它們的到達時間分別為0、1和2毫秒，服務時間分別為8、4和6毫秒。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調度算法，那么平均周轉時間是多少？（）A.7毫秒B.8毫秒C.9毫秒D.10毫秒18、設備管理中的緩沖技術可以提高設備的I/O性能。以下關于緩沖技術的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.緩沖技術可以減少設備和CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐量B.緩沖技術可以分為單緩沖、雙緩沖和循環(huán)緩沖等不同類型C.緩沖技術可以通過硬件實現(xiàn)，也可以通過軟件實現(xiàn)D.緩沖技術只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用19、在一個操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉換圖如下：就緒->運行，運行->就緒，運行->阻塞，阻塞->就緒。假設當前有三個進程P1、P2、P3處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)采用時間片輪轉調度算法，時間片大小為10ms。進程P1首先獲得CPU資源并開始運行，在運行5ms后，進程P1發(fā)生I/O操作進入阻塞狀態(tài)。此時，系統(tǒng)會如何調度？（）A.從就緒隊列中選擇P2進程運行B.等待P1的I/O操作完成，繼續(xù)運行P1C.重新選擇P1進程運行，直到時間片用完D.暫停系統(tǒng)運行，等待其他進程進入就緒狀態(tài)20、設備管理中的設備獨立性可以提高程序的可移植性和設備的利用率。以下關于設備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備獨立性可以通過設備驅動程序和邏輯設備表來實現(xiàn)B.設備獨立性意味著程序可以不考慮設備的具體類型和特性，直接使用設備C.設備獨立性可以提高設備的利用率，因為不同的程序可以共享設備D.設備獨立性只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用21、設備管理中的設備驅動程序是連接操作系統(tǒng)和設備的橋梁。以下關于設備驅動程序的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備驅動程序負責將操作系統(tǒng)的命令轉換為設備能夠理解的指令B.設備驅動程序可以分為內核態(tài)驅動程序和用戶態(tài)驅動程序兩種類型C.設備驅動程序需要考慮設備的特性和操作系統(tǒng)的接口規(guī)范D.設備驅動程序一旦安裝就不能修改，否則會導致系統(tǒng)崩潰22、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結構采用鏈接分配方式。每個磁盤塊大小為512字節(jié)，文件的起始地址為1000塊，文件長度為5000字節(jié)。請問該文件占用了多少個磁盤塊？（）A.10B.11C.12D.1323、在計算機操作系統(tǒng)中，內存管理是一項關鍵任務。假設系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址空間為32GB。則該進程的頁表項數(shù)量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M24、在一個操作系統(tǒng)中，虛擬內存技術使得進程可以使用比實際物理內存更大的地址空間。假設系統(tǒng)的物理內存為4GB，采用分頁式存儲管理，頁面大小為4KB，進程的虛擬地址空間為8GB。現(xiàn)在進程需要訪問一個虛擬地址，系統(tǒng)通過頁表進行地址轉換。分析在這種情況下，頁表的結構和大小，以及如何通過頁表項中的標志位（如有效位、修改位等）來管理頁面的狀態(tài)，并討論虛擬內存技術對系統(tǒng)性能和內存使用效率的影響。A.虛擬內存技術提高了性能和效率B.虛擬內存技術降低了性能和效率C.虛擬內存技術在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統(tǒng)的負載和應用程序的特點25、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結合了段式存儲和頁式存儲的優(yōu)點。它將程序先分段，然后再將每個段分頁。假設一個段頁式系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號占10位，頁號占10位，頁內偏移量占12位。每個段最大為4MB，每頁大小為4KB。那么，該系統(tǒng)中一個進程最多可以有多少個頁（）A.1024B.4096C.1048576D.4194304二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）文件系統(tǒng)的備份策略有哪些？2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的伙伴系統(tǒng)內存分配算法。3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何優(yōu)化磁盤空間的利用？4、（本題5分）簡述時鐘置換算法的基本策略。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)中的進程調度的負載均衡的動態(tài)調整。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)類型選擇因素。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的配額管理和實現(xiàn)。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的快速恢復和故障轉移。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程間通信的消息傳遞的可靠性保證。四、論述題（本