西安職業(yè)技術(shù)學院《計算思維》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30個小題，每小題1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、操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理可以提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率和程序的并發(fā)度。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬內(nèi)存管理可以將程序的一部分頁面換出到硬盤上，當需要時再換入內(nèi)存B.虛擬內(nèi)存管理可以采用分頁式、分段式或段頁式等存儲管理方式C.虛擬內(nèi)存管理需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）和TLB（轉(zhuǎn)換后備緩沖器）D.虛擬內(nèi)存管理可以完全替代物理內(nèi)存，使得程序可以在沒有物理內(nèi)存的情況下運行2、虛擬存儲技術(shù)是操作系統(tǒng)中用于擴展內(nèi)存容量的重要手段。在請求分頁存儲管理系統(tǒng)中，當訪問的頁面不在內(nèi)存時，會產(chǎn)生缺頁中斷。假設(shè)系統(tǒng)的頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，某進程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統(tǒng)分配給該進程的物理頁面數(shù)為3。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.6次B.7次C.8次D.9次3、在操作系統(tǒng)的進程同步中，信號量是一種常用的同步工具。信號量可以分為整型信號量和記錄型信號量。整型信號量存在“忙等”問題，而記錄型信號量則通過阻塞和喚醒操作避免了這一問題。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)，P1負責向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負責從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證緩沖區(qū)的正確使用，需要使用信號量進行同步。那么，應該設(shè)置的信號量數(shù)量以及初始值分別為（）A.1個，0B.1個，1C.2個，0D.2個，14、在一個具有虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，進程的地址空間被劃分為邏輯地址和物理地址。當進程訪問一個虛擬地址時，系統(tǒng)通過頁表將其轉(zhuǎn)換為物理地址。假設(shè)頁表的每個條目包含頁號、頁框號和一些訪問控制位。現(xiàn)在有一個進程，其邏輯地址空間大小為4GB，頁面大小為4KB，頁表項大小為4字節(jié)。如果系統(tǒng)為該進程分配了1GB的物理內(nèi)存，那么頁表的大小至少是多少？同時考慮頁表的存儲方式和對內(nèi)存訪問效率的影響。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB5、在內(nèi)存管理中，頁面置換算法用于決定當內(nèi)存不足時替換哪些頁面。假設(shè)系統(tǒng)采用先進先出（FIFO）頁面置換算法，物理內(nèi)存頁面數(shù)量為3，頁面引用序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。以下關(guān)于頁面置換過程的描述中，正確的是：（）A.FIFO算法可能會導致Belady異常，即增加物理內(nèi)存頁面數(shù)量反而會增加缺頁次數(shù)B.在這個引用序列中，F(xiàn)IFO算法的缺頁次數(shù)一定比最近最少使用（LRU）算法少C.FIFO算法總是替換最早進入內(nèi)存的頁面，而不考慮頁面的使用頻率D.當物理內(nèi)存已滿時，新頁面進入一定會導致一個頁面被置換出去6、設(shè)備管理是操作系統(tǒng)的重要任務之一。以下關(guān)于設(shè)備管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備管理負責管理計算機中的各種外部設(shè)備，如硬盤、打印機、鍵盤等B.設(shè)備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動I/O和DMA方式等C.設(shè)備管理可以通過設(shè)備驅(qū)動程序來實現(xiàn)對設(shè)備的控制和操作D.設(shè)備管理可以將所有設(shè)備都看作是文件，通過文件系統(tǒng)來進行管理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.首先進行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進行頁的地址轉(zhuǎn)換B.先進行頁的地址轉(zhuǎn)換，再進行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過程只需要進行一次，無需區(qū)分段和頁8、在操作系統(tǒng)中，線程同步的方式有多種，如互斥鎖、條件變量、信號量等。假設(shè)一個線程需要等待另一個線程完成某個操作后才能繼續(xù)執(zhí)行。以下關(guān)于線程同步方式選擇的描述，正確的是：（）A.如果只是簡單的互斥訪問資源，使用條件變量更合適B.信號量適合用于多個線程對多個資源的同步訪問C.互斥鎖適用于線程之間需要復雜的交互和等待條件的情況D.條件變量通常與互斥鎖配合使用，以實現(xiàn)線程的等待和喚醒9、在一個分布式操作系統(tǒng)環(huán)境中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成各種任務。假設(shè)系統(tǒng)中有兩個節(jié)點A和B，它們分別運行著不同的進程。進程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上運行的進程P2?，F(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、傳輸效率和編程復雜性方面具有更好的綜合性能？需要詳細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.遠程過程調(diào)用（RPC）D.以上方式在不同情況下各有優(yōu)劣10、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)負責管理存儲在磁盤上的文件和目錄。假設(shè)使用的是一種索引節(jié)點（inode）結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，每個文件都有一個對應的inode，其中包含了文件的屬性信息和指向文件數(shù)據(jù)塊的指針?，F(xiàn)在有一個大文件，其數(shù)據(jù)分布在多個不連續(xù)的磁盤塊上。當讀取這個文件時，文件系統(tǒng)需要通過inode中的指針來定位數(shù)據(jù)塊。分析這種文件系統(tǒng)在處理大文件時的性能特點，包括磁盤尋道時間、數(shù)據(jù)傳輸速度和文件訪問的效率，并探討如何優(yōu)化文件系統(tǒng)以提高大文件的訪問性能。A.讀取大文件時性能較好，無需優(yōu)化B.讀取大文件時性能較差，可采用連續(xù)分配方式優(yōu)化C.讀取大文件時性能較差，可采用更大的磁盤緩存優(yōu)化D.讀取大文件時性能較差，可采用更高效的磁盤調(diào)度算法優(yōu)化11、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個大型任務。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點A、B、C和D，它們分別承擔不同的計算任務和數(shù)據(jù)存儲任務?，F(xiàn)在節(jié)點A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進行故障恢復和任務重新分配。在這種情況下，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)的處理方式的描述，哪一項是正確的？（）A.系統(tǒng)會立即停止所有任務，等待節(jié)點A恢復正常后再繼續(xù)運行B.其他節(jié)點會自動接管節(jié)點A的任務，并重新分配計算和存儲資源，保證任務繼續(xù)進行C.系統(tǒng)會將整個任務回滾到之前的一個檢查點，然后從該點重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復雜性，節(jié)點A的故障會導致整個系統(tǒng)崩潰，無法恢復12、在一個操作系統(tǒng)中，有進程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13、操作系統(tǒng)的存儲管理功能可以提高內(nèi)存的利用率。以下關(guān)于存儲管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬內(nèi)存是一種將硬盤空間作為內(nèi)存使用的技術(shù)，可以擴大程序的可用內(nèi)存空間B.頁面置換算法用于在內(nèi)存不足時選擇哪些頁面被換出到硬盤上C.段頁式存儲管理結(jié)合了分段和分頁的優(yōu)點，可以更靈活地管理內(nèi)存D.存儲管理只需要考慮內(nèi)存的分配和回收，不需要考慮CPU的緩存管理14、文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化是提高系統(tǒng)整體性能的重要方面。以下關(guān)于文件系統(tǒng)性能優(yōu)化的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用緩存技術(shù)來提高文件的訪問速度B.文件系統(tǒng)可以采用預讀和延遲寫技術(shù)來減少磁盤I/O次數(shù)C.文件系統(tǒng)可以采用磁盤調(diào)度算法來優(yōu)化磁盤的訪問順序D.文件系統(tǒng)的性能優(yōu)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15、在操作系統(tǒng)的進程調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度算法可以根據(jù)進程的優(yōu)先級來決定其執(zhí)行順序。優(yōu)先級可以是靜態(tài)的，在進程創(chuàng)建時確定；也可以是動態(tài)的，根據(jù)進程的運行情況進行調(diào)整。假設(shè)系統(tǒng)中有三個進程P1、P2和P3，它們的靜態(tài)優(yōu)先級分別為3、5和7，當前時刻P1正在運行，P2和P3在就緒隊列中等待。突然，P1發(fā)生I/O等待，P2和P3的優(yōu)先級不變。那么，接下來應該被調(diào)度執(zhí)行的進程是（）A.P2B.P3C.繼續(xù)等待P1完成I/O操作D.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)16、有一個文件系統(tǒng)，采用連續(xù)分配方式存儲文件。已知文件A從磁盤地址1000開始，占用了5個連續(xù)的磁盤塊，每個磁盤塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個磁盤塊的內(nèi)容，需要訪問磁盤的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.358417、在操作系統(tǒng)的文件保護機制中，訪問控制列表（ACL）和權(quán)限位是兩種常見的方法。假設(shè)一個文件的所有者具有讀、寫和執(zhí)行權(quán)限，所屬組具有讀和執(zhí)行權(quán)限，其他用戶只有讀權(quán)限。以下關(guān)于文件保護機制的描述中，正確的是：（）A.當一個用戶試圖訪問該文件時，操作系統(tǒng)只根據(jù)用戶所屬的組來確定其權(quán)限B.如果一個不屬于文件所有者和所屬組的用戶想要修改該文件，將會被拒絕C.權(quán)限位的設(shè)置比訪問控制列表更靈活，可以為每個用戶單獨設(shè)置不同的權(quán)限D(zhuǎn).訪問控制列表可以更精細地控制文件的訪問權(quán)限，但實現(xiàn)和管理相對復雜18、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點。假設(shè)一個操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于其特點的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)將大部分系統(tǒng)服務功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更高C.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)服務之間通信效率高，因為它們都在內(nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的可擴展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務19、在一個具有內(nèi)存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁相結(jié)合的存儲管理方式。進程的邏輯地址由段號、段內(nèi)頁號和頁內(nèi)偏移量組成。假設(shè)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(shè)段號、段內(nèi)頁號和頁內(nèi)偏移量均從0開始計數(shù)），系統(tǒng)進行地址轉(zhuǎn)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.1850020、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。假設(shè)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，優(yōu)先級從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個長時間的運行過程中，任務的響應時間和截止時間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級設(shè)置合理，三個任務的響應時間和截止時間都能夠得到保證B.T3的響應時間可能會超過其周期，導致截止時間無法保證C.T2可能會因為T1的搶占而導致響應時間延遲，無法保證截止時間D.優(yōu)先級設(shè)置可能導致低優(yōu)先級任務長時間得不到執(zhí)行，從而無法保證所有任務的截止時間21、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，I/O控制方式有多種，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動I/O、DMA方式和通道控制方式。假設(shè)一個磁盤正在進行數(shù)據(jù)傳輸，以下關(guān)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(qū)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22、在操作系統(tǒng)的安全機制中，用戶認證和授權(quán)是重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)一個系統(tǒng)中有多個用戶，每個用戶具有不同的權(quán)限。以下關(guān)于用戶認證和授權(quán)的描述中，正確的是：（）A.用戶認證只需要在用戶登錄時進行一次，后續(xù)操作無需再次認證B.授權(quán)是確定用戶可以訪問哪些資源和執(zhí)行哪些操作的過程C.一旦用戶通過認證，就擁有對系統(tǒng)所有資源的完全訪問權(quán)限D(zhuǎn).用戶認證和授權(quán)的信息通常存儲在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，以提高安全性23、在一個具有進程通信機制的操作系統(tǒng)中，有進程P1和P2，它們通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發(fā)送了5條消息，P2從消息隊列中接收消息。假設(shè)消息隊列遵循先進先出的原則，且P2接收消息的速度比P1發(fā)送消息的速度慢。當P2開始接收消息時，消息隊列中已有3條消息。那么，P2最多能接收到幾條消息？（）A.3條B.5條C.8條D.不確定，取決于P2接收消息的時間和P1發(fā)送消息的情況24、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個任務。假設(shè)一個計算任務可以被分解為多個子任務，并分配到不同的計算機上執(zhí)行。在任務執(zhí)行過程中，需要進行進程間的通信和同步。以下哪種方式最適合用于進程間的通信？（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.信號量D.管道25、設(shè)備管理中的緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備的I/O性能。以下關(guān)于緩沖技術(shù)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.緩沖技術(shù)可以減少設(shè)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(shù)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(shù)可以通過硬件實現(xiàn)，也可以通過軟件實現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用26、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個任務能否在各自的周期內(nèi)完成執(zhí)行？（給出詳細的計算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對27、在一個具有快表的分頁系統(tǒng)中，假定頁表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內(nèi)存訪問需要查找頁表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問時間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns28、文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對于文件的組織和管理非常重要。以下關(guān)于目錄結(jié)構(gòu)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.單級目錄結(jié)構(gòu)只有一個目錄，所有文件都放在這個目錄中B.兩級目錄結(jié)構(gòu)將文件分為用戶文件和系統(tǒng)文件，分別放在不同的目錄中C.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以將文件組織成層次結(jié)構(gòu)，方便管理和查找D.無環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)可以允許文件有多個父目錄，增加了文件的靈活性29、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)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.1330、在一個請求分頁存儲管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進程的物理塊數(shù)為3，開始時進程的頁面訪問序列為7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。采用最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，當進程訪問頁面4時產(chǎn)生缺頁中斷，此時應淘汰的頁面是哪個？（）A.7B.0C.1D.2二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)的安全機制是保障系