硅湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計(jì)算思維導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)硅湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計(jì)算思維導(dǎo)論》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個(gè)大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點(diǎn)A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)?，F(xiàn)在節(jié)點(diǎn)A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進(jìn)行故障恢復(fù)和任務(wù)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(xiàng)是正確的？（）A.系統(tǒng)會(huì)立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點(diǎn)A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運(yùn)行B.其他節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)接管節(jié)點(diǎn)A的任務(wù)，并重新分配計(jì)算和存儲(chǔ)資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)任務(wù)回滾到之前的一個(gè)檢查點(diǎn)，然后從該點(diǎn)重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點(diǎn)A的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，無(wú)法恢復(fù)2、進(jìn)程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進(jìn)程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機(jī)制。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)資源R。為了保證互斥訪問(wèn)資源R，使用了信號(hào)量機(jī)制。初始時(shí)，信號(hào)量S的值為1。當(dāng)P1訪問(wèn)資源R時(shí)，執(zhí)行P(S)操作；當(dāng)P1訪問(wèn)結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號(hào)量和進(jìn)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(jìn)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(huì)被阻塞C.信號(hào)量S的值永遠(yuǎn)不會(huì)小于0，因?yàn)檫@意味著出現(xiàn)了錯(cuò)誤的操作D.當(dāng)P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個(gè)進(jìn)程在等待資源R，操作系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)3、在一個(gè)多道批處理系統(tǒng)中，有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間如下表所示：作業(yè)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)）J18:003J29:002J310:001假設(shè)系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計(jì)算三個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.4小時(shí)B.4.33小時(shí)C.4.67小時(shí)D.5小時(shí)4、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲(chǔ)采用連續(xù)分配方式。當(dāng)用戶創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，以下關(guān)于文件系統(tǒng)操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統(tǒng)首先在目錄中為新文件創(chuàng)建一個(gè)條目，然后在磁盤上為其分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間B.由于采用連續(xù)分配方式，文件系統(tǒng)需要從頭開始查找足夠的連續(xù)空間來(lái)存儲(chǔ)新文件C.文件系統(tǒng)會(huì)為新文件隨機(jī)分配存儲(chǔ)空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續(xù)分配方式會(huì)導(dǎo)致文件的擴(kuò)展非常困難，所以文件系統(tǒng)通常會(huì)拒絕創(chuàng)建較大的新文件5、有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13個(gè)地址項(xiàng)，其中0-9個(gè)地址項(xiàng)為直接地址，第10個(gè)地址項(xiàng)為一次間接地址，第11個(gè)地址項(xiàng)為二次間接地址，第12個(gè)地址項(xiàng)為三次間接地址。若每個(gè)盤塊的大小為512B，每個(gè)盤塊號(hào)占4B，則該文件系統(tǒng)允許的最大文件長(zhǎng)度是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)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+512×512×512×5126、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式采用鏈接分配。假設(shè)一個(gè)文件由5個(gè)盤塊組成，盤塊號(hào)依次為100、50、120、80、20。如果要?jiǎng)h除這個(gè)文件，需要進(jìn)行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項(xiàng)B.依次釋放5個(gè)盤塊C.從后向前依次釋放盤塊，并修改前一個(gè)盤塊的指針D.從前向后依次釋放盤塊，并修改后一個(gè)盤塊的指針7、在一個(gè)具有虛擬存儲(chǔ)功能的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的部分頁(yè)面被換出到外存。當(dāng)該進(jìn)程再次訪問(wèn)這些被換出的頁(yè)面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。以下關(guān)于缺頁(yè)中斷處理的說(shuō)法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)立即將所需頁(yè)面從外存調(diào)入內(nèi)存，然后恢復(fù)進(jìn)程的執(zhí)行B.缺頁(yè)中斷處理過(guò)程中，進(jìn)程會(huì)被一直阻塞，直到頁(yè)面調(diào)入完成C.操作系統(tǒng)會(huì)先選擇一個(gè)合適的頁(yè)面進(jìn)行置換，然后將所需頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存D.缺頁(yè)中斷的處理優(yōu)先級(jí)低于其他硬件中斷，會(huì)在其他中斷處理完成后再進(jìn)行8、在文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式有連續(xù)存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和索引存儲(chǔ)等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)主要處理大文件的存儲(chǔ)和訪問(wèn)。以下關(guān)于存儲(chǔ)方式選擇的描述，正確的是：（）A.連續(xù)存儲(chǔ)適合大文件，因?yàn)榭梢钥焖俣ㄎ晃募?shù)據(jù)，讀寫效率高B.鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)可以充分利用磁盤空間，適合存儲(chǔ)大文件C.索引存儲(chǔ)會(huì)增加文件的存儲(chǔ)空間開銷，不適合大文件存儲(chǔ)D.對(duì)于大文件，應(yīng)該隨機(jī)選擇一種存儲(chǔ)方式，性能差異不大9、在一個(gè)單CPU的操作系統(tǒng)中，有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們的到達(dá)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間和優(yōu)先級(jí)如下表所示。進(jìn)程到達(dá)時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（ms）優(yōu)先級(jí)P1053P2142P3261P4334假設(shè)系統(tǒng)采用搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，當(dāng)時(shí)間片為2ms時(shí)，進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.12.5msB.13.5msC.14.5msD.15.5ms10、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)進(jìn)程A正在執(zhí)行計(jì)算任務(wù)，進(jìn)程B正在進(jìn)行I/O操作，進(jìn)程C處于就緒狀態(tài)。此時(shí)，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度的說(shuō)法中，正確的是：（）A.一定會(huì)將進(jìn)程C調(diào)度執(zhí)行，因?yàn)樗幱诰途w狀態(tài)B.可能會(huì)繼續(xù)讓進(jìn)程A執(zhí)行，因?yàn)樗谶M(jìn)行計(jì)算且未完成C.一定會(huì)優(yōu)先調(diào)度進(jìn)程B，因?yàn)镮/O操作通常具有較高的優(yōu)先級(jí)D.可能會(huì)選擇一個(gè)新的進(jìn)程進(jìn)入執(zhí)行，而不是在這三個(gè)進(jìn)程中進(jìn)行調(diào)度11、操作系統(tǒng)的中斷機(jī)制是實(shí)現(xiàn)多任務(wù)和設(shè)備管理的關(guān)鍵。以下關(guān)于中斷的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.中斷是指CPU在執(zhí)行程序的過(guò)程中，由于外部事件的發(fā)生而暫停當(dāng)前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理外部事件B.中斷可以分為硬件中斷和軟件中斷，硬件中斷是由外部設(shè)備產(chǎn)生的，軟件中斷是由程序中的指令產(chǎn)生的C.中斷處理程序負(fù)責(zé)處理中斷事件，通常會(huì)保存當(dāng)前程序的狀態(tài)，然后執(zhí)行相應(yīng)的處理操作D.中斷可以被屏蔽，即CPU可以忽略某些中斷請(qǐng)求，繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前程序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(gè)表項(xiàng)占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB13、在一個(gè)采用分頁(yè)存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的邏輯地址空間被劃分為若干固定大小的頁(yè)，物理內(nèi)存也被劃分為相同大小的頁(yè)框。假設(shè)頁(yè)面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址為0x12345678，該地址對(duì)應(yīng)的頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移量分別是多少？同時(shí)，若系統(tǒng)的物理內(nèi)存有16GB，頁(yè)框大小與頁(yè)面大小相同，那么物理地址空間的頁(yè)表項(xiàng)數(shù)量最多是多少？（）A.頁(yè)號(hào)為0x0324，頁(yè)內(nèi)偏移量為0x1678；頁(yè)表項(xiàng)數(shù)量最多為2^28個(gè)B.頁(yè)號(hào)為0x1234，頁(yè)內(nèi)偏移量為0x5678；頁(yè)表項(xiàng)數(shù)量最多為2^30個(gè)C.頁(yè)號(hào)為0x5678，頁(yè)內(nèi)偏移量為0x1234；頁(yè)表項(xiàng)數(shù)量最多為2^34個(gè)D.頁(yè)號(hào)為0x3456，頁(yè)內(nèi)偏移量為0x7812；頁(yè)表項(xiàng)數(shù)量最多為2^32個(gè)14、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是由各種事件引起的。假設(shè)進(jìn)程當(dāng)前處于就緒狀態(tài)，以下哪種事件會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程進(jìn)入阻塞狀態(tài)？（）A.分配到CPU時(shí)間片B.等待的I/O操作完成C.等待獲取一個(gè)資源，而該資源當(dāng)前不可用D.時(shí)間片用完15、在一個(gè)采用分段存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程被分為三個(gè)段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。代碼段起始地址為0，長(zhǎng)度為1000字節(jié)；數(shù)據(jù)段起始地址為1500，長(zhǎng)度為500字節(jié)；堆棧段起始地址為2500，長(zhǎng)度為800字節(jié)。系統(tǒng)的段表如下：段號(hào)起始地址段長(zhǎng)1010002150050032500800。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)邏輯地址為2000的內(nèi)存單元時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況？（）A.正常訪問(wèn)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)段內(nèi)B.產(chǎn)生越界錯(cuò)誤，該地址超出了進(jìn)程的地址空間C.進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址后訪問(wèn)D.系統(tǒng)進(jìn)行段的合并操作，然后再進(jìn)行訪問(wèn)二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）什么是軟實(shí)時(shí)任務(wù)和硬實(shí)時(shí)任務(wù)？2、（本題5分）簡(jiǎn)述進(jìn)程阻塞和喚醒的原因和機(jī)制。3、（本題5分）文件系統(tǒng)的擴(kuò)展屬性有什么作用？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存技術(shù)，包括其原理、實(shí)現(xiàn)方式以及對(duì)系統(tǒng)性能的影響。分析虛擬內(nèi)存如何解決內(nèi)存不足的問(wèn)題，以及在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的挑戰(zhàn)。2、（本題5分）操作系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。論述操作系統(tǒng)中的錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)機(jī)制，如硬件錯(cuò)誤處理、軟件錯(cuò)誤恢復(fù)、系統(tǒng)備份和還原等，分析容錯(cuò)技術(shù)在提高系統(tǒng)可用性方面的作用，探討如何構(gòu)建高可靠的操作系統(tǒng)。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)和調(diào)試方法，包括硬件接口的理解、驅(qū)動(dòng)程序的架構(gòu)和代碼實(shí)現(xiàn)。分析設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的穩(wěn)定性和兼容性問(wèn)題的解決策略。4、（本題5分）進(jìn)程調(diào)度是操作系統(tǒng)的核心功能之一。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述進(jìn)程調(diào)度的各種算法，如先來(lái)先服務(wù)、短作業(yè)優(yōu)先、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)等，探討它們?cè)谙到y(tǒng)性能、響應(yīng)時(shí)間、公平性等方面的影響，并結(jié)合實(shí)際場(chǎng)景說(shuō)明如何選擇合適的調(diào)度算法。5、（本題5分）操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)是與硬件交互的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。深入探討設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)、接口規(guī)范