重慶藝術(shù)工程職業(yè)學(xué)院《組成原理課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁重慶藝術(shù)工程職業(yè)學(xué)院

《組成原理課程設(shè)計》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1分，共20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、在一個操作系統(tǒng)中，有進程P1、P2、P3，它們的資源需求分別為（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系統(tǒng)可用資源為（2，1，1）。采用銀行家算法判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？（）A.安全B.不安全C.無法確定D.以上都不對2、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結(jié)合了段式存儲和頁式存儲的優(yōu)點。它將程序先分段，然后再將每個段分頁。假設(shè)一個段頁式系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號占10位，頁號占10位，頁內(nèi)偏移量占12位。每個段最大為4MB，每頁大小為4KB。那么，該系統(tǒng)中一個進程最多可以有多少個頁（）A.1024B.4096C.1048576D.41943043、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務(wù)T1、T2、T3，它們的周期分別為50ms、100ms、200ms，執(zhí)行時間分別為20ms、30ms、40ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法。在0時刻，三個任務(wù)同時到達。那么，在第一個200ms內(nèi)，T1任務(wù)被調(diào)度執(zhí)行的次數(shù)是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次4、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在不同的處理器上并行執(zhí)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個處理器，進程P1、P2、P3和P4同時就緒。以下關(guān)于多處理器操作系統(tǒng)進程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會將這四個進程平均分配到四個處理器上執(zhí)行，以保證負載均衡B.進程調(diào)度的策略與單處理器操作系統(tǒng)完全相同，不需要考慮處理器的數(shù)量C.為了充分利用多處理器資源，操作系統(tǒng)可能會將一個進程的不同部分分配到不同的處理器上執(zhí)行D.如果進程P1是計算密集型，而進程P2是I/O密集型，操作系統(tǒng)會優(yōu)先將P1分配到處理器上執(zhí)行5、在一個實時操作系統(tǒng)中，有多個任務(wù)具有不同的截止時間和優(yōu)先級。任務(wù)T1的截止時間為100毫秒，優(yōu)先級為高；任務(wù)T2的截止時間為200毫秒，優(yōu)先級為中；任務(wù)T3的截止時間為300毫秒，優(yōu)先級為低。假設(shè)系統(tǒng)當前處于空閑狀態(tài)，然后這三個任務(wù)依次到達。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，那么任務(wù)的執(zhí)行順序是怎樣的？同時分析這種調(diào)度算法在滿足實時任務(wù)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->T16、在一個采用段式存儲管理的操作系統(tǒng)中，某進程的邏輯地址由段號和段內(nèi)偏移量組成。假設(shè)進程有三個段，段號分別為0、1、2，段長分別為1000、2000、3000，段內(nèi)偏移量分別為500、1500、2500。那么，對應(yīng)的物理地址分別是多少？同時，如果要進行段的共享，需要滿足哪些條件？（）A.物理地址分別為500、1500、2500；段共享需要段的長度相同且訪問權(quán)限一致B.物理地址分別為500、3500、5500；段共享需要段的起始地址相同且訪問屬性相同C.物理地址分別為500、1500、5500；段共享需要段的屬性相同且段內(nèi)偏移量相同D.物理地址分別為500、3500、8500；段共享需要段的名稱相同且段長相同7、在一個具有虛擬存儲功能的操作系統(tǒng)中，某進程的部分頁面被換出到外存。當該進程再次訪問這些被換出的頁面時，會產(chǎn)生缺頁中斷。以下關(guān)于缺頁中斷處理的說法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會立即將所需頁面從外存調(diào)入內(nèi)存，然后恢復(fù)進程的執(zhí)行B.缺頁中斷處理過程中，進程會被一直阻塞，直到頁面調(diào)入完成C.操作系統(tǒng)會先選擇一個合適的頁面進行置換，然后將所需頁面調(diào)入內(nèi)存D.缺頁中斷的處理優(yōu)先級低于其他硬件中斷，會在其他中斷處理完成后再進行8、在操作系統(tǒng)的安全機制中，用戶認證和授權(quán)是重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)一個系統(tǒng)中有多個用戶，每個用戶具有不同的權(quán)限。以下關(guān)于用戶認證和授權(quán)的描述中，正確的是：（）A.用戶認證只需要在用戶登錄時進行一次，后續(xù)操作無需再次認證B.授權(quán)是確定用戶可以訪問哪些資源和執(zhí)行哪些操作的過程C.一旦用戶通過認證，就擁有對系統(tǒng)所有資源的完全訪問權(quán)限D(zhuǎn).用戶認證和授權(quán)的信息通常存儲在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，以提高安全性9、在一個具有虛擬存儲管理的操作系統(tǒng)中，某進程的虛擬地址空間大小為4GB，其中用戶空間為3GB，內(nèi)核空間為1GB。系統(tǒng)采用請求分頁存儲管理方式，頁面置換算法為最近最少使用（LRU）算法。假設(shè)當前系統(tǒng)物理內(nèi)存為2GB，進程開始運行時，已將部分頁面調(diào)入內(nèi)存。在運行過程中，進程又需要訪問一個新的頁面，而此時內(nèi)存中沒有空閑頁框。那么，操作系統(tǒng)會如何處理這種情況？（）A.立即終止該進程，因為內(nèi)存不足無法滿足其頁面請求B.選擇一個最近最少使用的頁面換出到外存，將新頁面調(diào)入內(nèi)存C.隨機選擇一個頁面換出到外存，將新頁面調(diào)入內(nèi)存D.拒絕該頁面請求，等待用戶釋放其他頁面后再進行調(diào)入10、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點。假設(shè)一個操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于其特點的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)將大部分系統(tǒng)服務(wù)功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更高C.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)服務(wù)之間通信效率高，因為它們都在內(nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的可擴展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務(wù)11、考慮一個具有多個進程的系統(tǒng)，進程之間存在資源競爭。假設(shè)有資源R1、R2和R3，進程P1已經(jīng)占用了資源R1，進程P2已經(jīng)占用了資源R2，進程P3申請資源R1和R2。此時系統(tǒng)處于什么狀態(tài)？（）A.安全狀態(tài)B.不安全狀態(tài)C.死鎖狀態(tài)D.無法確定12、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負責(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)中唯一運行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下13、在操作系統(tǒng)中，文件的共享和保護是非常重要的問題。文件共享可以提高系統(tǒng)資源的利用率，但也可能帶來安全風(fēng)險。為了實現(xiàn)文件共享，可以采用基于索引節(jié)點的共享方式或者利用符號鏈接實現(xiàn)共享。對于文件保護，常見的方法有訪問控制列表（ACL）、口令保護和加密保護等?，F(xiàn)在有一個文件系統(tǒng)，多個用戶需要同時訪問一個共享文件，為了保證文件的安全性和一致性，采用的合適方法是（）A.為每個用戶設(shè)置不同的訪問權(quán)限B.對文件進行加密保護C.要求用戶輸入口令才能訪問文件D.限制同時訪問的用戶數(shù)量14、某磁盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，平均尋道時間為8ms，每個磁道包含1000個扇區(qū)，傳輸速率為50MB/s。若要讀取一個50MB的文件，其平均訪問時間約為多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms15、在操作系統(tǒng)中，死鎖是一種常見的問題。死鎖發(fā)生的必要條件包括互斥條件、請求和保持條件、不可剝奪條件以及循環(huán)等待條件。假設(shè)系統(tǒng)中有三個進程P1、P2和P3，它們分別申請了資源R1、R2和R3?，F(xiàn)在P1持有R1并申請R2，P2持有R2并申請R3，P3持有R3并申請R1。此時，系統(tǒng)可能會陷入死鎖狀態(tài)。那么，為了避免死鎖，可以采用的方法不包括（）A.破壞互斥條件B.一次性分配所有資源C.按序分配資源D.剝奪某些進程的資源16、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級。假設(shè)系統(tǒng)中有三個實時任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當多個任務(wù)同時就緒時，以下關(guān)于實時操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.總是調(diào)度優(yōu)先級最高的任務(wù)T1執(zhí)行，直到它完成或阻塞B.如果任務(wù)T1正在執(zhí)行，而更高優(yōu)先級的任務(wù)T2就緒，操作系統(tǒng)會立即搶占T1并調(diào)度T2執(zhí)行C.實時操作系統(tǒng)只考慮任務(wù)的優(yōu)先級，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時間和資源需求D.低優(yōu)先級的任務(wù)T3永遠不會得到執(zhí)行機會，除非高優(yōu)先級的任務(wù)都處于阻塞狀態(tài)17、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲技術(shù)可以擴大程序的可用內(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)存的擴展，當內(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)存的情況下運行18、在一個具有快表的分頁系統(tǒng)中，假定頁表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內(nèi)存訪問需要查找頁表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問時間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns19、在一個分布式操作系統(tǒng)中，進程遷移是一項重要的功能。假設(shè)進程P需要從節(jié)點A遷移到節(jié)點B，以下關(guān)于進程遷移的步驟和需要考慮的因素，哪一項是正確的？（）A.首先停止進程P在節(jié)點A的執(zhí)行，將其狀態(tài)和數(shù)據(jù)打包發(fā)送到節(jié)點B，在節(jié)點B恢復(fù)進程的執(zhí)行；需要考慮節(jié)點B的資源可用性和網(wǎng)絡(luò)帶寬B.在節(jié)點A和節(jié)點B同時啟動進程P的副本，然后逐漸將節(jié)點A的工作轉(zhuǎn)移到節(jié)點B，最后停止節(jié)點A的副本；需要考慮進程的同步和數(shù)據(jù)一致性C.將進程P在節(jié)點A的代碼和數(shù)據(jù)直接復(fù)制到節(jié)點B，然后在節(jié)點B啟動進程；需要考慮節(jié)點A和節(jié)點B的操作系統(tǒng)版本差異D.進程P在節(jié)點A繼續(xù)執(zhí)行，同時在節(jié)點B逐步創(chuàng)建相同的進程環(huán)境，當準備好后切換到節(jié)點B執(zhí)行；需要考慮進程的優(yōu)先級和負載均衡20、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負責(zé)對count進行加1操作，T2負責(zé)對count進行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機制。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需要獲取鎖進行加1操作，T2不需要獲取鎖進行減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count的加操作和減操作，提高并發(fā)度二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）進程的同步方式如何影響程序的正確性？2、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)的可靠性指標和評估方法。3、（本題5分）解釋內(nèi)存管理中的分頁和分段的區(qū)別。4、（本題5分）什么是內(nèi)核？有哪些類型？5、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存壓縮技術(shù)。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件刪除和恢復(fù)機制。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的伙伴系統(tǒng)算法。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程調(diào)度的負載均衡策略。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程調(diào)度的公平性度量和改進。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程間通信的共享內(nèi)存的同步機制優(yōu)化。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在分布式操作系統(tǒng)中，資源分配的公平性和效率是需要考慮的重要問題。論述分布式資源分配算法的設(shè)計和實現(xiàn)，分析它們在處理資源競爭、負載均衡和資源共享方面的策略，探討如何實現(xiàn)公平而高效的資源分配。2、（本題10