北京京北職業(yè)技術學院《計算思維及數(shù)據科學導論》2023-2024學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁北京京北職業(yè)技術學院《計算思維及數(shù)據科學導論》

2023-2024學年第一學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)的進程通信機制可以實現(xiàn)不同進程之間的數(shù)據交換和同步。以下關于進程通信的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程通信可以分為共享內存、消息傳遞和管道等方式B.共享內存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進程之間的通信2、操作系統(tǒng)的安全機制可以保護系統(tǒng)的資源和數(shù)據不被非法訪問和破壞。以下關于操作系統(tǒng)安全機制的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.操作系統(tǒng)可以采用用戶認證和授權機制來控制用戶對系統(tǒng)資源的訪問B.操作系統(tǒng)可以采用加密技術來保護文件和數(shù)據的安全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)的安全機制只需要在軟件層面實現(xiàn)，不需要考慮硬件設備的安全性3、操作系統(tǒng)的內存保護機制可以防止進程之間的內存訪問沖突。以下關于內存保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內存保護可以通過地址映射和訪問控制等方式實現(xiàn)B.內存保護可以防止進程訪問不屬于自己的內存區(qū)域C.內存保護可以提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性D.內存保護只對用戶進程有效，對內核進程沒有作用4、在一個單處理機系統(tǒng)中，有三個進程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），到達時間分別為0、1和2毫秒，服務時間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級調度算法，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5、在一個采用分頁存儲管理的系統(tǒng)中，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。某進程的頁表如下：頁號0對應的物理塊號為5，頁號1對應的物理塊號為8，頁號2對應的物理塊號為10，頁號3對應的物理塊號為12。當進程訪問的邏輯地址為0x8000時，對應的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x280006、假設一個文件系統(tǒng)采用樹形目錄結構，根目錄下有文件夾A和B，文件夾A下有文件1.txt和文件夾C，文件夾C下有文件2.txt，文件夾B下有文件3.txt。當前工作目錄為文件夾A，請問要訪問文件3.txt的相對路徑和絕對路徑分別是什么？（）A.../B/3.txt，/A/B/3.txtB.../B/3.txt，/B/3.txtC.B/3.txt，/A/B/3.txtD.B/3.txt，/B/3.txt7、操作系統(tǒng)的存儲管理功能可以提高內存的利用率。以下關于存儲管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬內存是一種將硬盤空間作為內存使用的技術，可以擴大程序的可用內存空間B.頁面置換算法用于在內存不足時選擇哪些頁面被換出到硬盤上C.段頁式存儲管理結合了分段和分頁的優(yōu)點，可以更靈活地管理內存D.存儲管理只需要考慮內存的分配和回收，不需要考慮CPU的緩存管理8、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲技術可以擴大程序的可用內存空間。以下關于虛擬存儲的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬存儲技術將硬盤空間作為內存的擴展，當內存不足時，將部分頁面換出到硬盤上B.虛擬存儲技術可以提高程序的并發(fā)度，因為多個程序可以共享硬盤空間作為虛擬內存C.虛擬存儲技術需要硬件支持，如MMU（內存管理單元）D.虛擬存儲技術可以完全替代物理內存，使得程序可以在沒有物理內存的情況下運行9、在文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式有連續(xù)存儲、鏈式存儲和索引存儲等。假設一個文件系統(tǒng)主要處理大文件的存儲和訪問。以下關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，讀寫效率高B.鏈式存儲可以充分利用磁盤空間，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，應該隨機選擇一種存儲方式，性能差異不大10、在一個實時操作系統(tǒng)中，有多個任務具有不同的截止時間和優(yōu)先級。任務T1的截止時間為100毫秒，優(yōu)先級為高；任務T2的截止時間為200毫秒，優(yōu)先級為中；任務T3的截止時間為300毫秒，優(yōu)先級為低。假設系統(tǒng)當前處于空閑狀態(tài)，然后這三個任務依次到達。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的搶占式調度算法，那么任務的執(zhí)行順序是怎樣的？同時分析這種調度算法在滿足實時任務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->T111、在一個具有多核處理器的操作系統(tǒng)中，線程的調度需要考慮處理器的親和性。假設一個多線程應用程序的線程在不同的核心上頻繁切換，分析這種核心切換對性能的影響，包括緩存命中率的降低、上下文切換開銷等，并討論如何通過設置線程的處理器親和性來提高性能，以及在什么情況下需要動態(tài)調整親和性。A.核心切換總是降低性能，應避免B.核心切換在某些情況下有益，某些情況下有害C.核心切換對性能影響不大，無需關注D.取決于應用程序的特點和系統(tǒng)負載12、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個表項占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB13、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。假設當前有三個用戶A、B、C，其任務的優(yōu)先級依次降低。在某一時刻，用戶A的任務正在執(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D進入系統(tǒng)。以下關于系統(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，執(zhí)行任務D，完成后再回到用戶A的任務繼續(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DC.暫停用戶A的任務，將其放入就緒隊列末尾，執(zhí)行任務D，完成后從就緒隊列頭部重新調度任務D.忽略任務D，繼續(xù)執(zhí)行用戶A的任務直到時間片用完14、在操作系統(tǒng)中，虛擬內存技術被廣泛應用。假設系統(tǒng)的物理內存為4GB，采用分頁存儲管理，頁面大小為4KB。進程的虛擬地址空間為8GB。當進程訪問一個虛擬地址時，操作系統(tǒng)需要進行地址轉換。以下關于虛擬內存和地址轉換的描述中，正確的是：（）A.虛擬內存技術使得進程可以使用比物理內存更大的地址空間，但可能會導致內存碎片的產生B.地址轉換過程中，操作系統(tǒng)通過頁表將虛擬地址直接映射為物理地址，無需其他操作C.虛擬內存技術總是能夠提高系統(tǒng)的內存利用率，無論進程的實際內存需求如何D.當進程訪問的虛擬地址對應的頁面不在物理內存中時，操作系統(tǒng)會立即將整個進程換出到外存15、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)線程的等待和喚醒二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是系統(tǒng)故障恢復時間？2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的進程互斥的軟件實現(xiàn)方法。3、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的節(jié)能管理技術。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)的內核設計有微內核和宏內核兩種主要架構。請全面論述這兩種內核架構的特點和優(yōu)缺點，分析它們在系統(tǒng)性能、可擴展性和可靠性方面的表現(xiàn)，并探討在不同應用場景下的選擇策略。2、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，進程組和會話的概念和作用，分析它們在進程管理和作業(yè)控制中的應用，以及如何實現(xiàn)進程組和會話的操作和控制。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)性能監(jiān)測和調優(yōu)方法，包括CPU利用率、內存使用、I/O帶寬等指標的監(jiān)測和分析，探討如何根據監(jiān)測結果進行系統(tǒng)配置的調整和優(yōu)化。4、（本題5分）操作系統(tǒng)的安全模型對于保障系統(tǒng)的安全性起著基礎作用。請詳細闡述常見的操作系統(tǒng)安全模型，如自主訪問控制、強制訪問控制等，分析它們的原理和優(yōu)缺點，并探討如何根據不同的安全需求選擇合適的安全模型。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的容錯技術對于提高系統(tǒng)的可靠性至關重要。請詳細論