北京理工大学《计算机原理与应用》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《计算机原理与应用》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在一个操作系统中，进程间通信（IPC）是实现进程协作和数据交换的重要手段。假设有两个进程P1和P2，它们需要频繁地交换大量的数据。现在有多种IPC机制可供选择，如管道、消息队列、共享内存和信号量等。分析每种IPC机制在数据传输量、同步方式、通信效率和编程复杂性等方面的特点，并根据具体的应用场景选择最合适的IPC机制。A.管道最适合B.消息队列最适合C.共享内存最适合D.应根据具体场景选择2、某磁盘共有200个柱面，每个柱面有20个磁道，每个磁道有10个扇区。假定磁盘旋转一圈的时间为20ms，磁头在每个磁道上的平均移动时间为10ms。若要读取一个位于第150柱面、第5磁道、第8扇区的数据，至少需要多少时间？（请说明计算过程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms3、在操作系统中，设备独立性是指用户程序在使用设备时不依赖于具体的物理设备。为了实现设备独立性，系统引入了逻辑设备和物理设备的概念，并通过设备驱动程序进行转换。假设一个系统中有三种类型的设备：打印机、磁盘和扫描仪。用户程序通过逻辑设备名请求使用设备，系统根据设备分配表进行设备分配。现在有多个进程同时请求使用打印机和磁盘，为了有效地进行设备分配，系统采用的策略应该是（）A.先来先服务B.优先级分配C.短作业优先D.随机分配4、在一个分布式操作系统中，进程迁移是一种常见的操作，用于实现负载均衡和资源优化。假设一个进程需要从一个节点迁移到另一个节点，分析进程迁移过程中需要考虑的因素，如进程状态的保存和恢复、资源的重新分配、网络通信开销等，并讨论如何减少进程迁移的开销和对系统性能的影响。A.进程迁移总是有益的B.进程迁移总是有害的C.进程迁移在某些情况下有益，某些情况下有害D.取决于系统的负载和资源分布5、操作系统中的内存管理是一项关键任务，分页存储管理是一种常见的内存管理方式。在分页存储管理中，将用户程序的地址空间分为若干个固定大小的页面，同时将内存空间也分为相同大小的页框。当程序运行时，通过页表将页面映射到页框。现在考虑一个具有32位地址空间的系统，页面大小为4KB，那么页表项的长度至少为（）A.20位B.12位C.32位D.24位6、在一个分布式操作系统中，多个计算机通过网络连接协同工作。假设系统中有多个任务需要分配到不同的节点上执行，以下关于分布式操作系统任务分配的描述中，正确的是：（）A.任务分配只考虑节点的计算能力，不考虑网络带宽和延迟B.分布式操作系统会自动将任务平均分配到各个节点上，以保证负载均衡C.在任务分配过程中，需要考虑节点的资源状态、任务的需求以及网络通信开销等因素D.一旦任务被分配到某个节点上，就不能再迁移到其他节点，即使该节点出现故障7、在一个具有虚拟存储管理的操作系统中，某进程的虚拟地址空间大小为4GB，其中用户空间为3GB，内核空间为1GB。系统采用请求分页存储管理方式，页面置换算法为最近最少使用（LRU）算法。假设当前系统物理内存为2GB，进程开始运行时，已将部分页面调入内存。在运行过程中，进程又需要访问一个新的页面，而此时内存中没有空闲页框。那么，操作系统会如何处理这种情况？（）A.立即终止该进程，因为内存不足无法满足其页面请求B.选择一个最近最少使用的页面换出到外存，将新页面调入内存C.随机选择一个页面换出到外存，将新页面调入内存D.拒绝该页面请求，等待用户释放其他页面后再进行调入8、在操作系统中，虚拟内存技术被广泛应用。假设系统的物理内存为4GB，采用分页存储管理，页面大小为4KB。进程的虚拟地址空间为8GB。当进程访问一个虚拟地址时，操作系统需要进行地址转换。以下关于虚拟内存和地址转换的描述中，正确的是：（）A.虚拟内存技术使得进程可以使用比物理内存更大的地址空间，但可能会导致内存碎片的产生B.地址转换过程中，操作系统通过页表将虚拟地址直接映射为物理地址，无需其他操作C.虚拟内存技术总是能够提高系统的内存利用率，无论进程的实际内存需求如何D.当进程访问的虚拟地址对应的页面不在物理内存中时，操作系统会立即将整个进程换出到外存9、在一个操作系统中，进程通信是非常重要的一部分。假设有两个进程P1和P2，它们需要频繁地交换大量的数据。以下几种进程通信方式中，哪种方式最适合这种情况？（）A.共享内存：两个进程可以直接访问同一块共享的内存区域，进行数据交换B.消息传递：通过发送和接收消息来传递数据，每个消息有固定的大小和格式C.管道：一种单向的、基于字节流的通信方式，数据只能从一端流向另一端D.信号量：用于进程之间的同步，而不是直接的数据交换10、设备管理中的设备驱动程序是连接操作系统和设备的桥梁。以下关于设备驱动程序的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备驱动程序负责将操作系统的命令转换为设备能够理解的指令B.设备驱动程序可以分为内核态驱动程序和用户态驱动程序两种类型C.设备驱动程序需要考虑设备的特性和操作系统的接口规范D.设备驱动程序一旦安装就不能修改，否则会导致系统崩溃11、在一个实时操作系统中，有三个周期性任务T1、T2、T3，它们的周期分别为50ms、100ms、200ms，执行时间分别为20ms、30ms、40ms。采用最早截止时间优先（EDF）调度算法。在0时刻，三个任务同时到达。那么，在第一个200ms内，T1任务被调度执行的次数是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次12、在一个采用多级反馈队列调度算法的操作系统中，设置了三个就绪队列，优先级从高到低依次为Q1、Q2、Q3，时间片大小分别为2ms、4ms、8ms。进程P首先进入Q1队列，在Q1中运行1ms后未完成，被放入Q2队列；在Q2中运行3ms后未完成，被放入Q3队列。那么，进程P在Q3队列中的时间片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不确定，取决于系统设置13、某文件系统采用树形目录结构，假设用户要访问文件/user/data/file.txt，且当前工作目录为/home，则该文件的相对路径和绝对路径分别是什么？（）A.../user/data/file.txt和/user/data/file.txtB.user/data/file.txt和/user/data/file.txtC.../../user/data/file.txt和/user/data/file.txtD.../../../user/data/file.txt和/user/data/file.txt14、在一个操作系统中，进程的状态转换是由各种事件引起的。假设进程当前处于就绪状态，以下哪种事件会导致进程进入阻塞状态？（）A.分配到CPU时间片B.等待的I/O操作完成C.等待获取一个资源，而该资源当前不可用D.时间片用完15、在一个多任务操作系统中，多个进程同时竞争CPU资源。假设系统采用时间片轮转调度算法，每个进程被分配相同长度的时间片。当一个进程在其时间片内未完成任务时，会被挂起并放入就绪队列等待下一轮调度。现在有三个进程P1、P2和P3，它们的运行时间分别为20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系统的时间片长度为10毫秒，那么这三个进程的平均周转时间（从进程开始到完成的时间）大约是多少？需要考虑进程的切换时间和等待时间，并分析这种调度算法在不同场景下的优缺点。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒16、在一个操作系统中，进程的状态转换图如下：就绪->运行，运行->就绪，运行->阻塞，阻塞->就绪。假设当前有三个进程P1、P2、P3处于就绪状态，系统采用时间片轮转调度算法，时间片大小为10ms。进程P1首先获得CPU资源并开始运行，在运行5ms后，进程P1发生I/O操作进入阻塞状态。此时，系统会如何调度？（）A.从就绪队列中选择P2进程运行B.等待P1的I/O操作完成，继续运行P1C.重新选择P1进程运行，直到时间片用完D.暂停系统运行，等待其他进程进入就绪状态17、操作系统中的设备管理负责对系统中的各类I/O设备进行有效的管理和控制。假设有一个磁盘系统，其旋转速度为每分钟7200转，平均寻道时间为10ms，每个磁道包含500个扇区，每个扇区512字节。现在要读取一个100KB的文件，且文件数据连续存储在磁盘上。那么，读取该文件所需的平均时间大约为（）A.15msB.20msC.25msD.30ms18、在操作系统中，进程的调度算法可以影响系统的性能和公平性。以下关于进程调度算法的描述中，哪个选项是错误的？（）A.先来先服务调度算法简单直观，但可能导致短作业等待时间过长B.短作业优先调度算法可以提高系统的吞吐量，但可能导致长作业饥饿C.时间片轮转调度算法可以保证每个进程都有机会执行，但可能导致频繁的上下文切换D.高响应比优先调度算法可以兼顾短作业和长作业的需求，但计算响应比的开销较大，不适合实时系统19、在一个请求分页存储管理系统中，若系统分配给某进程的物理块数为3，开始时进程的页面访问序列为7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。采用最近最久未使用（LRU）页面置换算法，当进程访问页面4时产生缺页中断，此时应淘汰的页面是哪个？（）A.7B.0C.1D.220、某计算机系统采用虚拟存储技术，系统为用户进程提供了2GB的虚拟地址空间，页面大小为4KB，采用两级页表结构。若页目录表和页表中的每个表项均占4B，则页目录表和页表分别最多包含多少个表项？（给出详细的计算过程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和102421、某文件系统采用FAT（文件分配表）管理磁盘空间，磁盘块大小为512B，FAT表每个表项占12位。若磁盘容量为10GB，则FAT表的大小是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB22、在一个具有实时时钟的操作系统中，时钟中断是系统进行时间管理和任务调度的重要依据。假设系统的时钟中断频率为100Hz，分析时钟中断对系统性能的影响，包括中断处理的开销和对任务执行的干扰等，并讨论如何合理设置时钟中断频率以平衡系统的时间精度和性能，以及在不同应用场景下的最佳实践。A.时钟中断频率越高越好B.时钟中断频率越低越好C.存在一个最优的时钟中断频率D.时钟中断频率的影响不大23、在一个分时操作系统中，多个用户通过终端同时访问系统。系统为每个用户分配了一定的时间片来执行任务。假设当前有三个用户A、B、C，其任务的优先级依次降低。在某一时刻，用户A的任务正在执行，时间片尚未用完，但此时有一个更高优先级的实时任务D进入系统。以下关于系统处理方式的描述，哪项是正确的？（）A.立即中断用户A的任务，执行任务D，完成后再回到用户A的任务继续执行剩余时间片B.等待用户A的时间片用完，再执行任务DC.暂停用户A的任务，将其放入就绪队列末尾，执行任务D，完成后从就绪队列头部重新调度任务D.忽略任务D，继续执行用户A的任务直到时间片用完24、在一个单处理机系统中，有三个进程P1、P2和P3，它们的优先级分别为3、2和1（数值越大优先级越高），到达时间分别为0、1和2毫秒，服务时间分别为5、3和4毫秒。若采用优先级调度算法，且非抢占式，那么平均等待时间是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒25、在一个操作系统中，文件系统采用了日志结构（Journaling）来提高文件操作的可靠性。当进行文件写入操作时，系统首先将操作记录在日志中，然后再实际更新文件数据和元数据。分析这种日志结构文件系统在面对系统崩溃或电源故障时如何保证文件系统的一致性，以及与传统文件系统相比在性能和存储空间使用方面的特点。A.日志结构文件系统性能更好，空间使用更优B.日志结构文件系统性能较差，空间使用较多C.日志结构文件系统性能和空间使用与传统文件系统相当D.取决于具体的应用和系统配置26、在一个操作系统中，虚拟内存技术使得进程可以使用比实际物理内存更大的地址空间。假设系统的物理内存为4GB，采用分页式存储管理，页面大小为4KB，进程的虚拟地址空间为8GB。现在进程需要访问一个虚拟地址，系统通过页表进行地址转换。分析在这种情况下，页表的结构和大小，以及如何通过页表项中的标志位（如有效位、修改位等）来管理页面的状态，并讨论虚拟内存技术对系统性能和内存使用效率的影响。A.虚拟内存技术提高了性能和效率B.虚拟内存技术降低了性能和效率C.虚拟内存技术在某些情况下提高，某些情况下降低D.取决于系统的负载和应用程序的特点27、在一个具有多级目录结构的文件系统中，用户A在其主目录下创建了一个子目录subdir，并在subdir目录下创建了文件file.txt。用户B没有权限访问用户A的主目录，但具有对subdir目录的读权限。请问用户B能否读取file.txt文件的内容？（）A.能B.不能C.取决于文件的具体权限设置D.无法确定28、在虚拟存储管理中，页面置换算法的优劣直接影响系统的性能。除了常见的LRU、FIFO等算法，还有最不经常使用（LFU）算法。LFU算法根据页面被访问的频率来选择淘汰页面。假设系统为进程分配了4个物理页面，页面访问序列为1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法进行页面置换。那么，缺页次数至少为（）A.7次B.8次C.9次D.10次29、在操作系统的磁盘调度算法中，先来先服务（FCFS）算法按照请求到达的顺序进行磁盘访问，可能会导致较长的平均寻道时间；最短寻道时间优先（SSTF）算法选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务，能有效减少平均寻道时间，但可能导致某些请求长时间等待；扫描（SCAN）算法在磁头移动方向上选择距离最近的请求进行服务，避免了SSTF算法的“饥饿”现象。假设磁盘请求队列的顺序为98、183、37、122、14、124、65、67，磁头当前位于53号磁道，向磁道号增加的方向移动。那么，采用扫描算法时，磁头移动的总（）磁道数为（）A.236B.292C.315D.36030、在一个文件系统中，文件的存储方式采用链接分配。假设一个文件由5个盘块组成，盘块号依次为100、50、120、80、20。如果要删除这个文件，需要进行哪些操作？（）A.直接删除文件的目录项B.依次释放5个盘块C.从后向前依次释放盘块，并修改前一个盘块的指针D.从前向后依次释放盘块，并修改后一个盘块的指针二