和田職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計算機原理及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁和田職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《計算機原理及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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、操作系統(tǒng)的內(nèi)存保護(hù)機制可以防止進(jìn)程之間的內(nèi)存訪問沖突。以下關(guān)于內(nèi)存保護(hù)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內(nèi)存保護(hù)可以通過地址映射和訪問控制等方式實現(xiàn)B.內(nèi)存保護(hù)可以防止進(jìn)程訪問不屬于自己的內(nèi)存區(qū)域C.內(nèi)存保護(hù)可以提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性D.內(nèi)存保護(hù)只對用戶進(jìn)程有效，對內(nèi)核進(jìn)程沒有作用2、有一個文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13個地址項，其中0-9個地址項為直接地址，第10個地址項為一次間接地址，第11個地址項為二次間接地址，第12個地址項為三次間接地址。若每個盤塊的大小為512B，每個盤塊號占4B，則該文件系統(tǒng)允許的最大文件長度是多少？（給出詳細(xì)的計算步驟）（）A.10+512+512×512+512×512×512B.10×512+512×512+512×512×512C.10×512+512×512+512×512×512×512D.10+512×512+512×512×512+512×512×512×5123、在操作系統(tǒng)的進(jìn)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(jìn)程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)，P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負(fù)責(zé)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(jìn)行同步。那么，應(yīng)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、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和60ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請問這三個任務(wù)能否被正確調(diào)度？如果能，給出調(diào)度順序；如果不能，說明原因。（）A.能，調(diào)度順序為T1,T2,T3B.能，調(diào)度順序為T1,T3,T2C.否，T2和T3的執(zhí)行時間超過其周期的一半D.否，系統(tǒng)總負(fù)載超過處理器處理能力5、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核之間的接口。假設(shè)用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，通過系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)這個功能。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程的描述，哪一項是正確的？（）A.用戶程序通過陷入指令（trap）進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，內(nèi)核執(zhí)行相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程，完成文件讀取操作后返回用戶態(tài)B.用戶程序直接在用戶態(tài)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，操作系統(tǒng)內(nèi)核監(jiān)測到后進(jìn)行相應(yīng)的處理C.用戶程序?qū)⑾到y(tǒng)調(diào)用請求發(fā)送到消息隊列，內(nèi)核從隊列中獲取請求并執(zhí)行D.用戶程序通過中斷信號通知內(nèi)核執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核暫停當(dāng)前任務(wù)進(jìn)行處理6、在一個實時操作系統(tǒng)中，有多個任務(wù)具有不同的截止時間和優(yōu)先級。任務(wù)T1的截止時間為100毫秒，優(yōu)先級為高；任務(wù)T2的截止時間為200毫秒，優(yōu)先級為中；任務(wù)T3的截止時間為300毫秒，優(yōu)先級為低。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前處于空閑狀態(tài)，然后這三個任務(wù)依次到達(dá)。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，那么任務(wù)的執(zhí)行順序是怎樣的？同時分析這種調(diào)度算法在滿足實時任務(wù)截止時間方面的可靠性和可能存在的問題。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T17、在一個采用段頁式存儲管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下所示：段號頁表長度（頁）頁表始址032001240021500若邏輯地址為（1，100），其中段號為1，頁號為100，頁面大小為1KB，請問其對應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細(xì)的計算過程）（）A.500B.600C.700D.8008、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理將用戶程序按照邏輯分段，每個段具有不同的名字和長度。與分頁存儲管理相比，段式存儲管理更便于實現(xiàn)程序的模塊化和動態(tài)鏈接。假設(shè)一個段式存儲系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號占8位，段內(nèi)偏移量占24位，每個段最大長度為2^24字節(jié)。那么，該系統(tǒng)最多可以有多少個段（）A.2^8個B.2^16個C.2^24個D.2^32個9、操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理功能對于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。以下關(guān)于內(nèi)存分配方式的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.連續(xù)分配方式將內(nèi)存空間劃分為連續(xù)的區(qū)域，分配給進(jìn)程B.分頁分配方式將內(nèi)存空間劃分為固定大小的頁，進(jìn)程的地址空間也被劃分為頁C.分段分配方式將進(jìn)程的地址空間劃分為不同的段，每個段有不同的用途D.動態(tài)分配方式可以根據(jù)進(jìn)程的需求動態(tài)地調(diào)整內(nèi)存分配，不會出現(xiàn)內(nèi)存碎片問題10、在一個具有虛擬存儲管理的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的邏輯地址空間被劃分為若干頁面，物理內(nèi)存被劃分為相同大小的頁框。當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行時，如果所需頁面不在物理內(nèi)存中，就會產(chǎn)生缺頁中斷。假設(shè)一個進(jìn)程正在執(zhí)行，其頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，分配給該進(jìn)程的物理內(nèi)存頁框數(shù)量為3。那么，在此過程中發(fā)生的缺頁次數(shù)是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次11、設(shè)備管理中的設(shè)備分配策略可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于設(shè)備分配策略的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備分配可以采用先來先服務(wù)、優(yōu)先級高者優(yōu)先等策略B.設(shè)備分配策略需要考慮設(shè)備的特性和進(jìn)程的需求C.設(shè)備分配策略可以采用獨占式分配和共享式分配兩種方式D.設(shè)備分配策略只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用12、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進(jìn)程的頁表如下所示：頁號物理塊號03152731則邏輯地址0x8000對應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細(xì)的計算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.013、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14、操作系統(tǒng)的死鎖問題是一個需要重點關(guān)注和解決的難題。假設(shè)有四個進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別申請了資源R1、R2、R3和R4。目前的資源分配情況導(dǎo)致了死鎖的發(fā)生。以下關(guān)于死鎖檢測和解除的說法，正確的是：（）A.可以通過資源分配圖來檢測死鎖是否發(fā)生，如果存在環(huán)路則表示發(fā)生了死鎖B.一旦檢測到死鎖，操作系統(tǒng)會立即終止所有涉及死鎖的進(jìn)程，以解除死鎖C.死鎖解除時，通常會選擇優(yōu)先級最低的進(jìn)程進(jìn)行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統(tǒng)應(yīng)該禁止進(jìn)程申請多個資源15、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)有連續(xù)分配、鏈接分配和索引分配等多種方式。連續(xù)分配方式具有較高的順序訪問速度，但存在外部碎片問題；鏈接分配方式解決了外部碎片問題，但隨機訪問速度較慢；索引分配方式則結(jié)合了兩者的優(yōu)點。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個索引節(jié)點包含13個直接地址項、1個一級間接地址項、1個二級間接地址項和1個三級間接地址項，每個地址項大小為4字節(jié)，盤塊大小為1KB。若要訪問文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤I/O操作（）A.1B.2C.3D.4二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是資源競爭和饑餓現(xiàn)象？2、（本題5分）操作系統(tǒng)如何支持移動存儲設(shè)備？3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存頁面錯誤處理。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在分布式操作系統(tǒng)中，負(fù)載均衡是提高系統(tǒng)性能和資源利用率的關(guān)鍵。請深入探討分布式系統(tǒng)中的負(fù)載均衡策略，如靜態(tài)負(fù)載均衡和動態(tài)負(fù)載均衡，分析它們的實現(xiàn)原理和適用場景，并研究如何有效地監(jiān)測和評估系統(tǒng)負(fù)載。2、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，如何進(jìn)行進(jìn)程的優(yōu)先級計算和動態(tài)調(diào)整，考慮進(jìn)程的資源需求、等待時間、執(zhí)行時間等因素。分析優(yōu)先級調(diào)整對系統(tǒng)性能和公平性的影響，以及如何避免優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。3、（本題5分）操作系統(tǒng)的虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。請詳細(xì)論述VFS的架構(gòu)、工作原理和主要功能，分析VFS在文件系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、掛載和卸載等操作中的作用，以及如何通過VFS實現(xiàn)對多種文件系統(tǒng)的支持。4、（本題5分）隨著虛擬化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，操作系統(tǒng)需要支持虛擬機的運行。論述操作系統(tǒng)在虛擬化環(huán)境中的角色和功能，如虛擬機監(jiān)控器接口、資源虛擬化等，分析虛擬化對操作系統(tǒng)性能和功能的影響，探討操