和田職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計(jì)算機(jī)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(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)和田職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(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、操作系統(tǒng)的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制可以防止進(jìn)程之間的內(nèi)存訪問(wèn)沖突。以下關(guān)于內(nèi)存保護(hù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.內(nèi)存保護(hù)可以通過(guò)地址映射和訪問(wèn)控制等方式實(shí)現(xiàn)B.內(nèi)存保護(hù)可以防止進(jìn)程訪問(wèn)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(duì)用戶進(jìn)程有效，對(duì)內(nèi)核進(jìn)程沒(méi)有作用2、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(pán)塊的大小為512B，每個(gè)盤(pán)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+512×512×512×5123、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程同步中，信號(hào)量是一種常用的同步工具。信號(hào)量可以分為整型信號(hào)量和記錄型信號(hào)量。整型信號(hào)量存在“忙等”問(wèn)題，而記錄型信號(hào)量則通過(guò)阻塞和喚醒操作避免了這一問(wèn)題。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)緩沖區(qū)，P1負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫(xiě)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(hào)量進(jìn)行同步。那么，應(yīng)該設(shè)置的信號(hào)量數(shù)量以及初始值分別為（）A.1個(gè)，0B.1個(gè)，1C.2個(gè)，0D.2個(gè)，14、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)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(shí)間分別為20ms、30ms和60ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請(qǐng)問(wèn)這三個(gè)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(shuō)明原因。（）A.能，調(diào)度順序?yàn)門(mén)1,T2,T3B.能，調(diào)度順序?yàn)門(mén)1,T3,T2C.否，T2和T3的執(zhí)行時(shí)間超過(guò)其周期的一半D.否，系統(tǒng)總負(fù)載超過(guò)處理器處理能力5、在一個(gè)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(gè)文件的內(nèi)容，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.用戶程序通過(guò)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(cè)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(qǐng)求發(fā)送到消息隊(duì)列，內(nèi)核從隊(duì)列中獲取請(qǐng)求并執(zhí)行D.用戶程序通過(guò)中斷信號(hào)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(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有多個(gè)任務(wù)具有不同的截止時(shí)間和優(yōu)先級(jí)。任務(wù)T1的截止時(shí)間為100毫秒，優(yōu)先級(jí)為高；任務(wù)T2的截止時(shí)間為200毫秒，優(yōu)先級(jí)為中；任務(wù)T3的截止時(shí)間為300毫秒，優(yōu)先級(jí)為低。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前處于空閑狀態(tài)，然后這三個(gè)任務(wù)依次到達(dá)。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)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(shí)分析這種調(diào)度算法在滿足實(shí)時(shí)任務(wù)截止時(shí)間方面的可靠性和可能存在的問(wèn)題。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T17、在一個(gè)采用段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下所示：段號(hào)頁(yè)表長(zhǎng)度（頁(yè)）頁(yè)表始址032001240021500若邏輯地址為（1，100），其中段號(hào)為1，頁(yè)號(hào)為100，頁(yè)面大小為1KB，請(qǐng)問(wèn)其對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.500B.600C.700D.8008、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段式存儲(chǔ)管理將用戶程序按照邏輯分段，每個(gè)段具有不同的名字和長(zhǎng)度。與分頁(yè)存儲(chǔ)管理相比，段式存儲(chǔ)管理更便于實(shí)現(xiàn)程序的模塊化和動(dòng)態(tài)鏈接。假設(shè)一個(gè)段式存儲(chǔ)系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號(hào)占8位，段內(nèi)偏移量占24位，每個(gè)段最大長(zhǎng)度為2^24字節(jié)。那么，該系統(tǒng)最多可以有多少個(gè)段（）A.2^8個(gè)B.2^16個(gè)C.2^24個(gè)D.2^32個(gè)9、操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理功能對(duì)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(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)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(yè)分配方式將內(nèi)存空間劃分為固定大小的頁(yè)，進(jìn)程的地址空間也被劃分為頁(yè)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(gè)段有不同的用途D.動(dòng)態(tài)分配方式可以根據(jù)進(jìn)程的需求動(dòng)態(tài)地調(diào)整內(nèi)存分配，不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存碎片問(wèn)題10、在一個(gè)具有虛擬存儲(chǔ)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(yè)面，物理內(nèi)存被劃分為相同大小的頁(yè)框。當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行時(shí)，如果所需頁(yè)面不在物理內(nèi)存中，就會(huì)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程正在執(zhí)行，其頁(yè)面訪問(wèn)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(yè)面置換算法，分配給該進(jìn)程的物理內(nèi)存頁(yè)框數(shù)量為3。那么，在此過(guò)程中發(fā)生的缺頁(yè)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(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備分配可以采用先來(lái)先服務(wù)、優(yōu)先級(jí)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(dú)占式分配和共享式分配兩種方式D.設(shè)備分配策略只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒(méi)有作用12、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，頁(yè)面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進(jìn)程的頁(yè)表如下所示：頁(yè)號(hào)物理塊號(hào)03152731則邏輯地址0x8000對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)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(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)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(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒(méi)有作用14、操作系統(tǒng)的死鎖問(wèn)題是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的難題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別申請(qǐng)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(cè)和解除的說(shuō)法，正確的是：（）A.可以通過(guò)資源分配圖來(lái)檢測(cè)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(cè)到死鎖，操作系統(tǒng)會(huì)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(shí)，通常會(huì)選擇優(yōu)先級(jí)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(qǐng)多個(gè)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(wèn)速度，但存在外部碎片問(wèn)題；鏈接分配方式解決了外部碎片問(wèn)題，但隨機(jī)訪問(wèn)速度較慢；索引分配方式則結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引分配方式，每個(gè)索引節(jié)點(diǎn)包含13個(gè)直接地址項(xiàng)、1個(gè)一級(jí)間接地址項(xiàng)、1個(gè)二級(jí)間接地址項(xiàng)和1個(gè)三級(jí)間接地址項(xiàng)，每個(gè)地址項(xiàng)大小為4字節(jié)，盤(pán)塊大小為1KB。若要訪問(wèn)文件的第10000塊，至少需要幾次磁盤(pán)I/O操作（）A.1B.2C.3D.4二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）什么是資源競(jìng)爭(zhēng)和饑餓現(xiàn)象？2、（本題5分）操作系統(tǒng)如何支持移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備？3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存頁(yè)面錯(cuò)誤處理。三、論述題（本大題共5個(gè)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(qǐng)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(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，分析它們的實(shí)現(xiàn)原理和適用場(chǎng)景，并研究如何有效地監(jiān)測(cè)和評(píng)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(jí)計(jì)算和動(dòng)態(tài)調(diào)整，考慮進(jìn)程的資源需求、等待時(shí)間、執(zhí)行時(shí)間等因素。分析優(yōu)先級(jí)調(diào)整對(duì)系統(tǒng)性能和公平性的影響，以及如何避免優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)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(qǐng)?jiān)敿?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(guò)VFS實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)的運(yùn)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(jī)監(jiān)控器接口、資源虛擬化等，分析虛擬化對(duì)操作系統(tǒng)性能和功能的影響，探討操