延邊職業(yè)技術(shù)學院《計算機成原理》2023-2024學年第二學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁延邊職業(yè)技術(shù)學院《計算機成原理》

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15個小題，每小題1分，共15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負責對count進行加1操作，T2負責對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2、某操作系統(tǒng)采用動態(tài)分區(qū)分配方式管理內(nèi)存，初始時內(nèi)存為空。現(xiàn)有一系列內(nèi)存分配請求和釋放請求，分配請求依次為：300KB、200KB、150KB、400KB，釋放請求依次為：200KB、300KB。采用最佳適應算法進行內(nèi)存分配和回收，請問最終內(nèi)存的空閑分區(qū)情況是怎樣的？（）A.一個150KB的空閑分區(qū)和一個400KB的空閑分區(qū)B.一個200KB的空閑分區(qū)和一個350KB的空閑分區(qū)C.一個350KB的空閑分區(qū)和一個150KB的空閑分區(qū)D.一個550KB的空閑分區(qū)3、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進行交互的接口。假設一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，它通過系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程，包括從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶態(tài)的機制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開銷和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開銷小，無需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開銷適中，無需特別優(yōu)化4、在操作系統(tǒng)中，進程通信是進程之間交換信息的重要手段。常見的進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5、在一個文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）包含了文件的各種屬性信息，如文件名、文件大小、文件創(chuàng)建時間等。假設一個文件系統(tǒng)中有1000個文件，每個文件的FCB占用128字節(jié)，磁盤塊大小為1024字節(jié)。那么，存儲這些文件的FCB至少需要多少個磁盤塊？（）A.125B.128C.256D.5126、某操作系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們共享兩個資源R1和R2。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源最大需求資源R1R2R1R2P11032P20121P31131系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如果是，給出一個安全序列。（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P27、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恢復進程的執(zhí)行；需要考慮節(jié)點B的資源可用性和網(wǎng)絡帶寬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8、在一個采用虛擬存儲技術(shù)的系統(tǒng)中，某進程的工作集為當前時刻t之前的10毫秒內(nèi)訪問過的頁面集合。若頁面訪問序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請問在t=10毫秒時，進程的工作集中包含哪些頁面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,19、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.2^2610、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡連接協(xié)同工作。假設系統(tǒng)中的一個任務需要在多個節(jié)點上并行執(zhí)行。以下關(guān)于分布式任務調(diào)度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務會被自動分配到負載最輕的節(jié)點上執(zhí)行，以實現(xiàn)負載均衡B.每個節(jié)點獨立進行任務調(diào)度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統(tǒng)中不存在資源競爭和死鎖問題，因為節(jié)點相互獨立D.任務在節(jié)點之間的遷移不會影響其執(zhí)行進度和結(jié)果11、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)存碎片問題。假設系統(tǒng)采用了首次適應、最佳適應和最壞適應等內(nèi)存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內(nèi)存碎片的數(shù)量、內(nèi)存利用率和分配速度等方面的特點，并討論如何通過算法的選擇和優(yōu)化來減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存管理的效率。A.首次適應算法最優(yōu)B.最佳適應算法最優(yōu)C.最壞適應算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣12、設備管理中的緩沖技術(shù)可以提高設備的I/O性能。以下關(guān)于緩沖技術(shù)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.緩沖技術(shù)可以減少設備和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)可以通過硬件實現(xiàn)，也可以通過軟件實現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用13、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設有一個文件系統(tǒng)，采用多級目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲采用連續(xù)分配方式。當用戶創(chuàng)建一個新文件時，以下關(guān)于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)會在磁盤上找到連續(xù)的空閑空間來存儲新文件的數(shù)據(jù)B.新文件的目錄項會立即被添加到父目錄中，無論文件數(shù)據(jù)是否完全存儲C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴展可能會導致大量的數(shù)據(jù)移動D.文件的刪除會立即釋放其占用的所有磁盤空間，包括可能存在的碎片14、在一個具有快表的分頁存儲管理系統(tǒng)中，快表的命中率為80%，訪問快表的時間為10ns，訪問主存的時間為100ns。若要訪問的頁面在快表中，那么一次有效地址轉(zhuǎn)換所需的平均時間是多少？若頁面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns15、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務的執(zhí)行時間分別為20ms、30ms和40ms。假設采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，優(yōu)先級從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個長時間的運行過程中，任務的響應時間和截止時間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級設置合理，三個任務的響應時間和截止時間都能夠得到保證B.T3的響應時間可能會超過其周期，導致截止時間無法保證C.T2可能會因為T1的搶占而導致響應時間延遲，無法保證截止時間D.優(yōu)先級設置可能導致低優(yōu)先級任務長時間得不到執(zhí)行，從而無法保證所有任務的截止時間二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的安全策略執(zhí)行。2、（本題5分）解釋容錯技術(shù)的概念和常用方法。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的饑餓和死鎖的區(qū)別。4、（本題5分）簡述緩沖技術(shù)的作用和常見的緩沖類型。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的訪問控制列表（ACL）的實現(xiàn)和管理，分析ACL與傳統(tǒng)權(quán)限模型的區(qū)別和優(yōu)勢，以及在復雜權(quán)限控制場景中的應用。2、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的日志功能對于提高系統(tǒng)的可靠性和恢復能力具有重要作用。詳細論述文件系統(tǒng)日志的實現(xiàn)方式、類型（如元數(shù)據(jù)日志、數(shù)據(jù)日志）和工作原理，分析日志對文件系統(tǒng)性能的影響，研究如何優(yōu)化日志的寫入策略和存儲空間管理，以及在系統(tǒng)故障時如何利用日志進行快速恢復。3、（本題5分）操作系統(tǒng)的文件加密技術(shù)對于保護敏感數(shù)據(jù)的安全性具有重要作用。請詳細論述文件加密的算法、實現(xiàn)方式，如對稱加密、非對稱加密等，分析文件加密對文件系統(tǒng)性能的影響，以及如何在操作系統(tǒng)層面實現(xiàn)高效的文件加密和解密。4、（本題5分）實時操作系統(tǒng)對于具有嚴格時間約束的應用至關(guān)重要。請詳細論述實時操作系統(tǒng)的特點和要求，如確定性響應時間、任務優(yōu)先級分配、搶占式調(diào)度等，分析實時操作系統(tǒng)在工業(yè)控制、航空航天、通信等領域的應用案例，研究如何評估實時系統(tǒng)的性能和可靠性，以及在設計實時系統(tǒng)時需要考慮的關(guān)鍵因素。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)加密可以增強數(shù)據(jù)的安全性。請詳細闡述文件系統(tǒng)加密