蘇州百年職業(yè)學(xué)院《計算智能與優(yōu)化方法》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頁蘇州百年職業(yè)學(xué)院《計算智能與優(yōu)化方法》

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2分，共40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、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是進(jìn)程之間交換信息的重要手段。常見的進(jìn)程通信方式有共享存儲、消息傳遞和管道通信等。共享存儲方式通過在內(nèi)存中開辟共享存儲區(qū)來實現(xiàn)進(jìn)程間的通信；消息傳遞方式則通過發(fā)送和接收消息來完成；管道通信是一種半雙工的通信方式?，F(xiàn)在有兩個進(jìn)程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，為了提高通信效率，最適合采用的通信方式是（）A.共享存儲B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式均可2、在操作系統(tǒng)的磁盤管理中，磁盤調(diào)度算法的選擇對于磁盤的I/O性能有著重要的影響。除了前面提到的幾種常見算法，還有電梯調(diào)度算法。電梯調(diào)度算法類似于電梯的工作原理，總是沿著一個方向移動，直到該方向上沒有請求為止，然后改變方向。假設(shè)磁盤請求隊列的順序為82、170、43、140、24、16、190，磁頭當(dāng)前位于50號磁道，初始移動方向為磁道號增加的方向。那么，采用電梯調(diào)度算法時，磁頭移動的總磁道數(shù)為（）A.382B.418C.450D.5123、在一個多線程操作系統(tǒng)中，一個進(jìn)程可以包含多個線程。假設(shè)一個進(jìn)程P有兩個線程T1和T2，它們共享進(jìn)程的資源，如內(nèi)存、文件描述符等。現(xiàn)在線程T1正在進(jìn)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(jī)制來解決這些問題，以及這些同步機(jī)制對線程執(zhí)行效率的影響。A.同步機(jī)制總是提高效率B.同步機(jī)制總是降低效率C.同步機(jī)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4、在一個多道程序設(shè)計的操作系統(tǒng)中，多個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)進(jìn)程A正在執(zhí)行計算任務(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，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度的說法中，正確的是：（）A.一定會將進(jìn)程C調(diào)度執(zhí)行，因為它處于就緒狀態(tài)B.可能會繼續(xù)讓進(jìn)程A執(zhí)行，因為它正在進(jìn)行計算且未完成C.一定會優(yōu)先調(diào)度進(jìn)程B，因為I/O操作通常具有較高的優(yōu)先級D.可能會選擇一個新的進(jìn)程進(jìn)入執(zhí)行，而不是在這三個進(jìn)程中進(jìn)行調(diào)度5、在虛擬存儲系統(tǒng)中，頁面置換算法的選擇對系統(tǒng)性能有很大影響。除了前面提到的最近最久未使用（LRU）算法，還有先進(jìn)先出（FIFO）算法和時鐘（Clock）算法等。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了三個物理頁面，頁面訪問序列為7、0、1、2、0、3、0、4、2、3、0、3、2、1、2、0、1、7、0、1。若采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，則發(fā)生的缺頁次數(shù)為（）A.9次B.10次C.11次D.12次6、在一個支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，當(dāng)一個進(jìn)程發(fā)生缺頁中斷時，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁面置換算法為先進(jìn)先出（FIFO）算法，當(dāng)前內(nèi)存中有三個頁面，分別是頁面A、B、C，最近訪問的順序為B、C、A。現(xiàn)在需要調(diào)入頁面D，而內(nèi)存已滿，那么會置換出哪個頁面？（）A.頁面A，因為它是最早進(jìn)入內(nèi)存的頁面B.頁面B，因為它是最近訪問的頁面C.頁面C，因為它在中間位置D.隨機(jī)選擇一個頁面進(jìn)行置換7、在一個支持多線程的操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設(shè)有兩個線程T1和T2共享一個全局變量count，初始值為0。T1負(fù)責(zé)對count進(jìn)行加1操作，T2負(fù)責(zé)對count進(jìn)行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機(jī)制。以下關(guān)于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進(jìn)行加1操作，T2不需要獲取鎖進(jìn)行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會導(dǎo)致線程的切換，從而降低系統(tǒng)性能D.可以使用多個鎖來分別保護(hù)count的加操作和減操作，提高并發(fā)度8、在一個采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，一個文件的大小為100KB，盤塊大小為4KB，每個盤塊號占用4個字節(jié)。若采用一級索引，索引表項能夠容納的盤塊號數(shù)量為1024個。那么，該文件最多需要多少個索引塊？（）A.1個B.2個C.3個D.4個9、在操作系統(tǒng)的內(nèi)存分配策略中，首次適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法和最壞適應(yīng)算法是常見的方法。假設(shè)系統(tǒng)中有一系列空閑內(nèi)存塊，大小分別為100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。當(dāng)一個進(jìn)程請求120KB內(nèi)存時，以下關(guān)于不同內(nèi)存分配算法的描述中，正確的是：（）A.首次適應(yīng)算法會選擇第一個滿足要求的空閑塊，即100KB的塊，并將其分割B.最佳適應(yīng)算法會選擇大小最接近請求大小的空閑塊，即150KB的塊，并將其分割C.最壞適應(yīng)算法會選擇最大的空閑塊，即300KB的塊，并將其分割D.不同的內(nèi)存分配算法在不同的場景下可能會有不同的性能表現(xiàn)，沒有一種算法總是最優(yōu)的10、在虛擬存儲系統(tǒng)中，頁面置換算法的性能對系統(tǒng)的整體性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法。以下關(guān)于FIFO算法的特點的描述，正確的是：（）A.FIFO算法可能會把經(jīng)常使用的頁面置換出去，導(dǎo)致缺頁率增加B.FIFO算法總是選擇在內(nèi)存中駐留時間最長的頁面進(jìn)行置換C.FIFO算法實現(xiàn)簡單，但性能不如其他復(fù)雜的頁面置換算法D.FIFO算法不會產(chǎn)生Belady異?，F(xiàn)象11、在一個操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)。假設(shè)根目錄下有目錄A和B，目錄A下有文件F1和目錄C，目錄B下有文件F2和目錄D。現(xiàn)在要查找文件F1，從根目錄開始，依次經(jīng)過的目錄路徑是什么？同時，如果要刪除目錄A，需要滿足哪些條件？（）A.路徑為/A/F1；刪除目錄A需要目錄A為空且沒有進(jìn)程正在使用它B.路徑為/A/C/F1；刪除目錄A需要目錄A下的所有文件和子目錄已被刪除C.路徑為/A；刪除目錄A需要目錄A及其所有子目錄和文件沒有被其他用戶鎖定D.路徑為/A/F1；刪除目錄A需要目錄A下沒有隱藏文件且父目錄有寫權(quán)限12、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動程序來實現(xiàn)對設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運(yùn)行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運(yùn)行在用戶模式下13、考慮一個具有4個頁面的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)，頁面大小為1KB，邏輯地址空間為32位。假設(shè)某一時刻，頁表內(nèi)容如下：頁號0對應(yīng)的物理塊號為2，頁號1對應(yīng)的物理塊號為5，頁號2對應(yīng)的物理塊號為7，頁號3對應(yīng)的物理塊號為9。若進(jìn)程訪問的邏輯地址為0x12345，請問對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x22345B.0x52345C.0x72345D.0x9234514、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15、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.80016、在一個采用分段存儲管理的操作系統(tǒng)中，一個進(jìn)程被分為三個段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。代碼段起始地址為0，長度為1000字節(jié)；數(shù)據(jù)段起始地址為1500，長度為500字節(jié)；堆棧段起始地址為2500，長度為800字節(jié)。系統(tǒng)的段表如下：段號起始地址段長1010002150050032500800。當(dāng)進(jìn)程訪問邏輯地址為2000的內(nèi)存單元時，會發(fā)生什么情況？（）A.正常訪問，對應(yīng)的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)段內(nèi)B.產(chǎn)生越界錯誤，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D.系統(tǒng)進(jìn)行段的合并操作，然后再進(jìn)行訪問17、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度算法可以根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級來決定其執(zhí)行順序。優(yōu)先級可以是靜態(tài)的，在進(jìn)程創(chuàng)建時確定；也可以是動態(tài)的，根據(jù)進(jìn)程的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整。假設(shè)系統(tǒng)中有三個進(jìn)程P1、P2和P3，它們的靜態(tài)優(yōu)先級分別為3、5和7，當(dāng)前時刻P1正在運(yùn)行，P2和P3在就緒隊列中等待。突然，P1發(fā)生I/O等待，P2和P3的優(yōu)先級不變。那么，接下來應(yīng)該被調(diào)度執(zhí)行的進(jìn)程是（）A.P2B.P3C.繼續(xù)等待P1完成I/O操作D.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)18、在內(nèi)存管理中，頁面置換算法用于決定當(dāng)內(nèi)存不足時替換哪些頁面。假設(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，物理內(nèi)存頁面數(shù)量為3，頁面引用序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。以下關(guān)于頁面置換過程的描述中，正確的是：（）A.FIFO算法可能會導(dǎo)致Belady異常，即增加物理內(nèi)存頁面數(shù)量反而會增加缺頁次數(shù)B.在這個引用序列中，F(xiàn)IFO算法的缺頁次數(shù)一定比最近最少使用（LRU）算法少C.FIFO算法總是替換最早進(jìn)入內(nèi)存的頁面，而不考慮頁面的使用頻率D.當(dāng)物理內(nèi)存已滿時，新頁面進(jìn)入一定會導(dǎo)致一個頁面被置換出去19、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20、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲技術(shù)可以擴(kuò)大程序的可用內(nèi)存空間。以下關(guān)于虛擬存儲的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬存儲技術(shù)將硬盤空間作為內(nèi)存的擴(kuò)展，當(dāng)內(nèi)存不足時，將部分頁面換出到硬盤上B.虛擬存儲技術(shù)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(nèi)存C.虛擬存儲技術(shù)需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）D.虛擬存儲技術(shù)可以完全替代物理內(nèi)存，使得程序可以在沒有物理內(nèi)存的情況下運(yùn)行二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是分布式操作系統(tǒng)？其主要特征有哪些？2、（本題5分）什么是系統(tǒng)可用性？3、（本題5分）什么是銀行家算法？如何用于避免死鎖？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)中的進(jìn)程遷移的性能評估指標(biāo)和方法。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進(jìn)程間通信中的消息傳遞的消息隊列的容量限制和擴(kuò)展策略。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)設(shè)計對系統(tǒng)性能和可擴(kuò)展性的影響。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何處