閩南師范大學(xué)《計算思維導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁閩南師范大學(xué)

《計算思維導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第二學(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、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，邏輯地址由段號和段內(nèi)偏移量組成。若某進程的段表如下：段號0對應(yīng)的段長為1000，基址為5000；段號1對應(yīng)的段長為2000，基址為3000；段號2對應(yīng)的段長為3000，基址為12000。當(dāng)進程訪問的邏輯地址為1，1500時，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.4500B.5500C.6500D.出錯2、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理都有各自的特點。假設(shè)一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關(guān)于段式存儲管理的優(yōu)點的描述，正確的是：（）A.段的長度可以根據(jù)程序的邏輯需要動態(tài)改變，更便于程序的擴展和修改B.由于段的長度固定，內(nèi)存分配和管理更加簡單高效C.段式存儲管理不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，提高了內(nèi)存利用率D.段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲管理更快3、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4、在一個采用虛擬存儲技術(shù)的系統(tǒng)中，某進程的工作集為當(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.3,4,5,6,15、進程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機制。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們共享一個資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號量機制。初始時，信號量S的值為1。當(dāng)P1訪問資源R時，執(zhí)行P(S)操作；當(dāng)P1訪問結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號量和進程操作的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)P1執(zhí)行P(S)操作后，如果S的值變?yōu)?，則P1獲得資源R并進入臨界區(qū)B.如果P2在P1執(zhí)行V(S)操作之前執(zhí)行P(S)操作，P2一定會被阻塞C.信號量S的值永遠不會小于0，因為這意味著出現(xiàn)了錯誤的操作D.當(dāng)P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個進程在等待資源R，操作系統(tǒng)會隨機選擇一個進程進入臨界區(qū)6、某操作系統(tǒng)采用了文件的加密技術(shù)，對文件的內(nèi)容進行加密存儲。在讀取文件時，需要先進行解密操作。假設(shè)加密和解密算法的時間復(fù)雜度相同，且均為O(n)，其中n為文件的大小。如果讀取一個10MB的文件，加密算法的執(zhí)行時間為5秒，那么解密這個文件大約需要多長時間？（）A.5秒B.10秒C.15秒D.20秒7、設(shè)備管理中的設(shè)備驅(qū)動程序是連接操作系統(tǒng)和設(shè)備的橋梁。以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動程序的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備驅(qū)動程序負責(zé)將操作系統(tǒng)的命令轉(zhuǎn)換為設(shè)備能夠理解的指令B.設(shè)備驅(qū)動程序可以分為內(nèi)核態(tài)驅(qū)動程序和用戶態(tài)驅(qū)動程序兩種類型C.設(shè)備驅(qū)動程序需要考慮設(shè)備的特性和操作系統(tǒng)的接口規(guī)范D.設(shè)備驅(qū)動程序一旦安裝就不能修改，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰8、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(yù)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9、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術(shù)，它由多個緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個系統(tǒng)中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個緩沖池包含10個緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個進程進行數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，輸入數(shù)據(jù)量為50KB，輸出數(shù)據(jù)量為30KB，每個緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個10、在一個具有緩沖池的操作系統(tǒng)中，緩沖池由多個緩沖區(qū)組成，分為空緩沖區(qū)隊列、裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列和裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列。當(dāng)進程需要輸入數(shù)據(jù)時，從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)；當(dāng)進程需要輸出數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)中。假設(shè)當(dāng)前空緩沖區(qū)隊列為空，裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中有3個緩沖區(qū)，裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中有2個緩沖區(qū)。進程P1需要輸入數(shù)據(jù)，進程P2需要輸出數(shù)據(jù)。那么，系統(tǒng)會如何處理？（）A.進程P1等待，進程P2將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)B.進程P2等待，進程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)C.進程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)，進程P2等待D.進程P1和P2都等待11、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+512×512×512×51212、在一個操作系統(tǒng)中，進程間通信（IPC）是實現(xiàn)進程協(xié)作和數(shù)據(jù)交換的重要手段。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在有多種IPC機制可供選擇，如管道、消息隊列、共享內(nèi)存和信號量等。分析每種IPC機制在數(shù)據(jù)傳輸量、同步方式、通信效率和編程復(fù)雜性等方面的特點，并根據(jù)具體的應(yīng)用場景選擇最合適的IPC機制。A.管道最適合B.消息隊列最適合C.共享內(nèi)存最適合D.應(yīng)根據(jù)具體場景選擇13、在操作系統(tǒng)的進程通信中，共享內(nèi)存是一種高效的方式。假設(shè)有兩個進程P1和P2通過共享內(nèi)存進行通信，以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內(nèi)存區(qū)域的大小是固定的，不能動態(tài)調(diào)整B.進程P1和P2對共享內(nèi)存的訪問是互斥的，避免了數(shù)據(jù)沖突C.共享內(nèi)存通信需要操作系統(tǒng)提供額外的同步機制來保證數(shù)據(jù)的一致性D.共享內(nèi)存通信只適用于同一臺計算機上的進程，不能用于不同計算機之間的進程通信14、在操作系統(tǒng)的虛擬存儲管理中，頁面置換算法的選擇對系統(tǒng)性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用最近未使用（NRU）頁面置換算法，以下關(guān)于NRU算法的描述中，正確的是：（）A.NRU算法根據(jù)頁面最近是否被使用以及是否被修改來選擇置換頁面B.NRU算法總是選擇最長時間未被使用的頁面進行置換C.NRU算法在選擇置換頁面時，不考慮頁面的訪問頻率D.NRU算法比先進先出（FIFO）算法更能避免Belady異?，F(xiàn)象15、在一個采用動態(tài)分區(qū)存儲管理的系統(tǒng)中，初始時內(nèi)存為空。現(xiàn)有作業(yè)J1、J2、J3、J4、J5依次請求裝入內(nèi)存，它們所需的內(nèi)存空間大小分別為200KB、150KB、100KB、50KB、250KB。若采用最佳適應(yīng)算法分配內(nèi)存，請問作業(yè)J5能否裝入內(nèi)存？（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對16、設(shè)備管理是操作系統(tǒng)的重要任務(wù)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(zé)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17、在文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式有連續(xù)存儲、鏈?zhǔn)酱鎯退饕鎯Φ?。假設(shè)一個文件系統(tǒng)主要處理大文件的存儲和訪問。以下關(guān)于存儲方式選擇的描述，正確的是：（）A.連續(xù)存儲適合大文件，因為可以快速定位文件數(shù)據(jù)，讀寫效率高B.鏈?zhǔn)酱鎯梢猿浞掷么疟P空間，適合存儲大文件C.索引存儲會增加文件的存儲空間開銷，不適合大文件存儲D.對于大文件，應(yīng)該隨機選擇一種存儲方式，性能差異不大18、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一種可能發(fā)生的嚴(yán)重問題。假設(shè)有四個進程P1、P2、P3和P4，它們分別占用了部分資源，并請求其他資源，從而形成了一個死鎖的局面。已知進程P1占用了資源R1，并請求資源R2；進程P2占用了資源R2，并請求資源R3；進程P3占用了資源R3，并請求資源R1；進程P4占用了資源R4，并請求資源R1。分析這種死鎖情況是如何產(chǎn)生的，以及可以采用哪些死鎖預(yù)防、避免和檢測恢復(fù)的策略來解決這個問題，并比較這些策略在系統(tǒng)性能和資源利用率方面的影響（）A.采用死鎖預(yù)防策略最優(yōu)B.采用死鎖避免策略最優(yōu)C.采用死鎖檢測恢復(fù)策略最優(yōu)D.不同策略在不同情況下各有優(yōu)劣19、在一個多線程操作系統(tǒng)中，一個進程可以包含多個線程。假設(shè)一個進程P有兩個線程T1和T2，它們共享進程的資源，如內(nèi)存、文件描述符等?，F(xiàn)在線程T1正在進行一個耗時的計算操作，而線程T2需要訪問線程T1正在使用的資源。分析在這種情況下，可能出現(xiàn)的線程同步問題，如競爭條件和死鎖，并討論如何使用互斥鎖、條件變量等同步機制來解決這些問題，以及這些同步機制對線程執(zhí)行效率的影響。A.同步機制總是提高效率B.同步機制總是降低效率C.同步機制在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于線程的操作和資源的使用情況20、進程同步是操作系統(tǒng)中保證進程協(xié)調(diào)運行的重要機制。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)。P1負責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，需要使用信號量進行同步。以下關(guān)于信號量操作的描述，正確的是：（）A.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作B.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作C.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行P操作，完成后都執(zhí)行V操作D.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行V操作，完成后都執(zhí)行P操作二、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)的版本升級策略和用戶遷移方案？2、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理實時任務(wù)的截止時間？3、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的性能基準(zhǔn)測試？4、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的分布式鎖。5、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)的性能優(yōu)化案例分析。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)境下的進程同步開銷降低策略。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持不同類型的文件系統(tǒng)加密的密鑰分發(fā)和管理。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理功能，包括作業(yè)的提交、調(diào)度和控制。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進程間通信中的消息傳遞的異步和同步模式。5、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的日志記錄和分析功能。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）操作系統(tǒng)中的文件加密技術(shù)對于保護敏感數(shù)據(jù)的安全性具有重要意義。深入探討文件加密的算法和實現(xiàn)