湖南工程學院《計算機原理及應用》2023-2024學年第二學期期末試卷

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《計算機原理及應用》2023-2024學年第二學期期末試卷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、操作系統(tǒng)中的內存管理是一項關鍵任務，分頁存儲管理是一種常見的內存管理方式。在分頁存儲管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個固定大小的頁面，同時將內存空間也分為相同大小的頁框。當程序運行時，通過頁表將頁面映射到頁框?，F(xiàn)在考慮一個具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁面大小為4KB，那么頁表項的長度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位2、在操作系統(tǒng)的內存分配策略中，首次適應算法、最佳適應算法和最壞適應算法是常見的方法。假設系統(tǒng)中有一系列空閑內存塊，大小分別為100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。當一個進程請求120KB內存時，以下關于不同內存分配算法的描述中，正確的是：（）A.首次適應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3、在一個實時系統(tǒng)中，有兩個周期性任務T1和T2，T1的周期為20ms，執(zhí)行時間為10ms；T2的周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調度算法，在0時刻兩個任務同時到達，請問哪個任務會先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時執(zhí)行4、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，會產生缺頁中斷。以下關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入內存，然后恢復進程的執(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，然后將所需頁面調入內存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5、在一個多線程的操作系統(tǒng)中，有一個進程包含多個線程。假設線程T1、T2和T3屬于同一個進程，它們共享進程的資源，如內存空間、文件描述符等。現(xiàn)在線程T1執(zhí)行一個系統(tǒng)調用導致阻塞，那么其他線程的狀態(tài)會受到怎樣的影響？（）A.線程T2和T3也會被阻塞，直到T1完成系統(tǒng)調用B.線程T2和T3不受影響，繼續(xù)執(zhí)行C.線程T2和T3會暫停，等待操作系統(tǒng)的調度D.線程T2和T3可能會被切換到其他進程的線程執(zhí)行6、操作系統(tǒng)中的設備驅動程序是連接硬件設備和操作系統(tǒng)內核的橋梁。假設一個新的打印機設備被連接到計算機上，以下關于設備驅動程序的作用和工作過程的描述中，正確的是：（）A.設備驅動程序負責將操作系統(tǒng)的通用命令轉換為打印機特定的控制指令B.當用戶打印文件時，操作系統(tǒng)直接控制打印機，設備驅動程序不參與C.設備驅動程序一旦安裝就不會更新，除非打印機硬件發(fā)生重大變化D.設備驅動程序獨立于操作系統(tǒng)內核運行，不受內核的管理和控制7、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來管理文件，每個inode包含12個直接地址指針、1個一級間接地址指針、1個二級間接地址指針和1個三級間接地址指針。每個盤塊大小為1KB，每個盤塊號占4B。若文件最大長度為4TB，則三級間接地址指針指向的盤塊數(shù)是多少？（請詳細計算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^268、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務的調度不僅要考慮任務的優(yōu)先級，還要滿足任務的時間約束。假設有一個周期性任務，其執(zhí)行周期為50毫秒，每次執(zhí)行時間為20毫秒。分析在不同的調度算法（如單調速率調度、最早截止時間優(yōu)先等）下，如何保證該任務能夠按時完成，并討論這些調度算法在處理周期性任務時的優(yōu)缺點。A.單調速率調度算法最優(yōu)B.最早截止時間優(yōu)先算法最優(yōu)C.兩種算法在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于任務的具體特點和系統(tǒng)負載9、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理將用戶程序按照邏輯分段，每個段具有不同的名字和長度。與分頁存儲管理相比，段式存儲管理更便于實現(xiàn)程序的模塊化和動態(tài)鏈接。假設一個段式存儲系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號占8位，段內偏移量占24位，每個段最大長度為2^24字節(jié)。那么，該系統(tǒng)最多可以有多少個段（）A.2^8個B.2^16個C.2^24個D.2^32個10、在操作系統(tǒng)的進程通信中，消息傳遞是一種常見的方式。假設有兩個進程P1和P2通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發(fā)送了一條消息，P2從消息隊列接收消息。以下關于消息傳遞通信的描述中，正確的是：（）A.消息隊列是一種先進先出的結構，P2接收消息的順序一定與P1發(fā)送消息的順序相同B.當消息隊列已滿時，P1發(fā)送消息會被阻塞，直到隊列中有空間可用C.P2從消息隊列接收消息時，如果隊列為空，P2會一直等待，直到有消息到來D.消息傳遞通信只能在同一臺計算機上的進程之間使用，不能用于網(wǎng)絡環(huán)境中的進程通信11、在一個操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉換圖如下：就緒->運行，運行->就緒，運行->阻塞，阻塞->就緒。假設當前有三個進程P1、P2、P3處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)采用時間片輪轉調度算法，時間片大小為10ms。進程P1首先獲得CPU資源并開始運行，在運行5ms后，進程P1發(fā)生I/O操作進入阻塞狀態(tài)。此時，系統(tǒng)會如何調度？（）A.從就緒隊列中選擇P2進程運行B.等待P1的I/O操作完成，繼續(xù)運行P1C.重新選擇P1進程運行，直到時間片用完D.暫停系統(tǒng)運行，等待其他進程進入就緒狀態(tài)12、在一個實時操作系統(tǒng)中，有多個任務具有不同的截止時間和優(yōu)先級。任務T1的截止時間為100毫秒，優(yōu)先級為高；任務T2的截止時間為200毫秒，優(yōu)先級為中；任務T3的截止時間為300毫秒，優(yōu)先級為低。假設系統(tǒng)當前處于空閑狀態(tài)，然后這三個任務依次到達。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的搶占式調度算法，那么任務的執(zhí)行順序是怎樣的？同時分析這種調度算法在滿足實時任務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->T113、設備管理中的設備驅動程序是連接操作系統(tǒng)和設備的橋梁。以下關于設備驅動程序的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備驅動程序負責將操作系統(tǒng)的命令轉換為設備能夠理解的指令B.設備驅動程序可以分為內核態(tài)驅動程序和用戶態(tài)驅動程序兩種類型C.設備驅動程序需要考慮設備的特性和操作系統(tǒng)的接口規(guī)范D.設備驅動程序一旦安裝就不能修改，否則會導致系統(tǒng)崩潰14、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動過程包括硬件初始化、內核加載、驅動程序加載和用戶空間服務啟動等階段。假設系統(tǒng)在啟動過程中出現(xiàn)故障，分析可能導致故障的原因，如硬件問題、配置錯誤、驅動程序不兼容等，并討論如何進行故障診斷和修復，以及如何優(yōu)化系統(tǒng)啟動過程以提高啟動速度。A.硬件問題是最常見的故障原因B.配置錯誤是最常見的故障原因C.驅動程序不兼容是最常見的故障原因D.不同故障原因在不同情況下都可能出現(xiàn)15、在一個具有進程通信機制的操作系統(tǒng)中，有進程P1和P2，它們通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發(fā)送了5條消息，P2從消息隊列中接收消息。假設消息隊列遵循先進先出的原則，且P2接收消息的速度比P1發(fā)送消息的速度慢。當P2開始接收消息時，消息隊列中已有3條消息。那么，P2最多能接收到幾條消息？（）A.3條B.5條C.8條D.不確定，取決于P2接收消息的時間和P1發(fā)送消息的情況16、在文件系統(tǒng)中，文件的訪問控制是保障數(shù)據(jù)安全的重要手段。假設一個文件系統(tǒng)對文件設置了不同的訪問權限，如讀、寫、執(zhí)行等。對于一個普通用戶創(chuàng)建的文件，以下關于訪問權限設置和繼承的描述，正確的是：（）A.該用戶對自己創(chuàng)建的文件具有完全的控制權限，包括修改訪問權限B.其他用戶默認沒有對該文件的任何訪問權限，除非文件所有者明確授予C.當該文件被移動到其他目錄時，其訪問權限會自動繼承新目錄的默認權限D.文件的訪問權限只能由系統(tǒng)管理員進行修改，用戶無法自行更改17、操作系統(tǒng)的進程通信機制可以實現(xiàn)不同進程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關于進程通信的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程通信可以分為共享內存、消息傳遞和管道等方式B.共享內存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進程之間的通信18、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調用是用戶程序與操作系統(tǒng)內核之間的接口。假設用戶程序需要讀取一個文件的內容，通過系統(tǒng)調用實現(xiàn)這個功能。以下關于系統(tǒng)調用的執(zhí)行過程的描述，哪一項是正確的？（）A.用戶程序通過陷入指令（trap）進入內核態(tài)，內核執(zhí)行相應的系統(tǒng)調用服務例程，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)調用，操作系統(tǒng)內核監(jiān)測到后進行相應的處理C.用戶程序將系統(tǒng)調用請求發(fā)送到消息隊列，內核從隊列中獲取請求并執(zhí)行D.用戶程序通過中斷信號通知內核執(zhí)行系統(tǒng)調用，內核暫停當前任務進行處理19、文件系統(tǒng)的可靠性是保證數(shù)據(jù)安全的重要因素。以下關于文件系統(tǒng)可靠性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用備份和恢復技術來保證數(shù)據(jù)的可靠性B.文件系統(tǒng)可以采用日志記錄技術來記錄文件的操作，以便在系統(tǒng)崩潰時進行恢復C.文件系統(tǒng)可以采用RAID（磁盤陣列）技術來提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性D.文件系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件設備的質量，與軟件設計無關20、假設有一個文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其直接索引指針指向10個磁盤塊，一級間接索引指針指向一個包含256個磁盤塊地址的索引表，二級間接索引指針指向一個包含256個一級間接索引表地址的索引表。每個磁盤塊大小為4KB，請問該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.10MB+1GB+256GBB.40KB+1MB+256MBC.40KB+1MB+64GBD.10MB+256MB+64GB二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的關鍵作用。2、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的安全策略執(zhí)行。3、（本題5分）進程的優(yōu)先級反轉會帶來什么問題？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)的日志系統(tǒng)，包括日志的記錄、存儲和分析。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何處理文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)擴展屬性的加密和訪問控制。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)性能監(jiān)測工具和指標。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的日志壓縮和存儲優(yōu)化。5、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)恢復和修復工具。四、論述題（本大題共2個小題，共20分)1