中南民族大學(xué)《計(jì)算機(jī)成原理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁中南民族大學(xué)《計(jì)算機(jī)成原理》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、操作系統(tǒng)的文件保護(hù)機(jī)制可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護(hù)的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.文件保護(hù)可以通過訪問控制列表（ACL）來實(shí)現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(quán)限B.文件可以設(shè)置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權(quán)限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護(hù)只需要在文件系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分2、在一個采用請求調(diào)頁存儲管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程在運(yùn)行過程中要訪問的頁面序列為：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系統(tǒng)分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，且初始時進(jìn)程的頁面都不在內(nèi)存中。當(dāng)進(jìn)程訪問頁面3時發(fā)生缺頁中斷，采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，此時被淘汰的頁面是哪個？（）A.1B.2C.4D.53、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來先服務(wù)（FCFS）算法按照請求到達(dá)的順序進(jìn)行磁盤訪問，可能會導(dǎo)致較長的平均尋道時間；最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）算法選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請求進(jìn)行服務(wù)，能有效減少平均尋道時間，但可能導(dǎo)致某些請求長時間等待；掃描（SCAN）算法在磁頭移動方向上選擇距離最近的請求進(jìn)行服務(wù)，避免了SSTF算法的“饑餓”現(xiàn)象。假設(shè)磁盤請求隊(duì)列的順序?yàn)?8、183、37、122、14、124、65、67，磁頭當(dāng)前位于53號磁道，向磁道號增加的方向移動。那么，采用掃描算法時，磁頭移動的總（）磁道數(shù)為（）A.236B.292C.315D.3604、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(duì)列的順序?yàn)?2、170、43、140、24、16、190，磁頭當(dāng)前位于50號磁道，初始移動方向?yàn)榇诺捞栐黾拥姆较?。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.5125、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，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）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)可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件實(shí)現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用6、在一個操作系統(tǒng)中，磁盤調(diào)度算法采用最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）算法。當(dāng)前磁頭位于磁道50，磁道訪問請求序列為80、40、90、10、60。那么，磁頭移動的總距離是多少？（）A.150B.160C.170D.1807、在操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是保證多線程程序正確執(zhí)行的關(guān)鍵。以下關(guān)于線程同步和互斥的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.線程同步是指多個線程之間協(xié)調(diào)執(zhí)行，避免出現(xiàn)競爭條件和數(shù)據(jù)不一致的問題B.線程互斥是指多個線程之間對共享資源的訪問進(jìn)行互斥控制，保證同一時間只有一個線程訪問共享資源C.線程同步和互斥可以通過鎖、信號量和條件變量等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)D.線程同步和互斥只對多線程程序有效，對單線程程序沒有作用8、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，索引節(jié)點(diǎn)（inode）是用于存儲文件屬性和磁盤地址等信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用直接索引和間接索引相結(jié)合的方式來存儲文件數(shù)據(jù)的磁盤地址。對于一個較大的文件，以下關(guān)于磁盤地址存儲和訪問的描述，正確的是：（）A.直接索引部分可以存儲較多的磁盤地址，足以滿足大部分文件的需求B.間接索引部分通過指針指向多個磁盤塊，用于存儲更多的磁盤地址C.讀取文件數(shù)據(jù)時，首先查找直接索引部分，若找不到再查找間接索引部分D.間接索引會增加文件的讀取時間，因此應(yīng)盡量減少間接索引的使用9、在一個操作系統(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文件的內(nèi)容，通過系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)這個功能。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.用戶程序通過陷入指令（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)用請求發(fā)送到消息隊(duì)列，內(nèi)核從隊(duì)列中獲取請求并執(zhí)行D.用戶程序通過中斷信號通知內(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10、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有一個磁盤，轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，每個磁道有160個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)。若磁頭從一個磁道移動到相鄰磁道的平均時間為1ms，請問讀取一個4KB的數(shù)據(jù)塊平均需要多長時間？（假設(shè)不考慮旋轉(zhuǎn)延遲和傳輸時間）（）A.8.5msB.9.5msC.10.5msD.11.5ms11、在一個具有設(shè)備管理功能的操作系統(tǒng)中，設(shè)備分配采用靜態(tài)分配方式。有三個進(jìn)程P1、P2、P3，分別需要使用打印機(jī)、掃描儀和繪圖儀。系統(tǒng)中有一臺打印機(jī)、一臺掃描儀和一臺繪圖儀。當(dāng)P1申請打印機(jī)、P2申請掃描儀、P3申請繪圖儀時，系統(tǒng)能否滿足這些請求？（）A.可以滿足，因?yàn)槊總€進(jìn)程申請的設(shè)備不同B.不能滿足，因?yàn)樵O(shè)備分配是靜態(tài)的，可能已經(jīng)被其他進(jìn)程占用C.可以滿足，但需要等待一段時間，進(jìn)行設(shè)備的分配和初始化D.不確定，取決于設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)和系統(tǒng)的配置12、在一個操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是非常重要的一部分。假設(shè)有兩個進(jìn)程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)。以下幾種進(jìn)程通信方式中，哪種方式最適合這種情況？（）A.共享內(nèi)存：兩個進(jìn)程可以直接訪問同一塊共享的內(nèi)存區(qū)域，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換B.消息傳遞：通過發(fā)送和接收消息來傳遞數(shù)據(jù)，每個消息有固定的大小和格式C.管道：一種單向的、基于字節(jié)流的通信方式，數(shù)據(jù)只能從一端流向另一端D.信號量：用于進(jìn)程之間的同步，而不是直接的數(shù)據(jù)交換13、操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理可以提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率和程序的并發(fā)度。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存管理的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.虛擬內(nèi)存管理可以將程序的一部分頁面換出到硬盤上，當(dāng)需要時再換入內(nèi)存B.虛擬內(nèi)存管理可以采用分頁式、分段式或段頁式等存儲管理方式C.虛擬內(nèi)存管理需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）和TLB（轉(zhuǎn)換后備緩沖器）D.虛擬內(nèi)存管理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14、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(shí)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。現(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15、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一個需要避免的問題。假設(shè)有四個進(jìn)程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數(shù)量分別為5、4、3，每個進(jìn)程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進(jìn)程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果當(dāng)前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源A已分配資源B已分配資源CP1100P2010P3110P4101那么，系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？A.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如C.系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)，不存在安全序列D.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如16、操作系統(tǒng)的死鎖檢測和恢復(fù)是解決死鎖問題的重要手段。以下關(guān)于死鎖檢測和恢復(fù)的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.死鎖檢測可以通過資源分配圖或矩陣等方法來實(shí)現(xiàn)B.死鎖恢復(fù)可以通過剝奪資源、終止進(jìn)程等方式來解決死鎖問題C.死鎖檢測和恢復(fù)可以在系統(tǒng)運(yùn)行過程中自動進(jìn)行，不需要人工干預(yù)D.死鎖檢測和恢復(fù)可能會導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，因?yàn)樾枰加靡欢ǖ南到y(tǒng)資源17、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18、在一個具有多個緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，假定從磁盤把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的時間為T1，把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)的時間為T2，CPU對這一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時間為T3。若采用單緩沖技術(shù)，系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的總時間是多少？若采用雙緩沖技術(shù)呢？（請分別給出計(jì)算過程）（）A.T1+T2+T3和max(T1,T2)+T3B.T1+T2+T3和T1+max(T2,T3)C.T1+max(T2,T3)和T1+T2+T3D.max(T1,T2)+T3和T1+max(T2,T3)19、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(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.8MB20、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(duì)列、裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列和裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列。當(dāng)進(jìn)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(duì)列中取出一個緩沖區(qū)；當(dāng)進(jìn)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(duì)列為空，裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中有3個緩沖區(qū)，裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中有2個緩沖區(qū)。進(jìn)程P1需要輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)程P2需要輸出數(shù)據(jù)。那么，系統(tǒng)會如何處理？（）A.進(jìn)程P1等待，進(jìn)程P2將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)B.進(jìn)程P2等待，進(jìn)程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個緩沖區(qū)C.進(jìn)程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊(duì)列中取出一個緩沖區(qū)，進(jìn)程P2等待D.進(jìn)程P1和P2都等待二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)評估和改進(jìn)方法？2、（本題5分）解釋內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的概念及切換原因。3、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的隱私保護(hù)機(jī)制？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存碎片整理算法和策略。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理的頁面交換的效率提升方法。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)的實(shí)時調(diào)度算法在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用和優(yōu)化。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對實(shí)時任務(wù)的優(yōu)先級繼承和優(yōu)先級天花板機(jī)制。5、（本題