江苏航运职业技术学院《计算机组织与架构二》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题2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。假设系统中的一个任务需要在多个节点上并行执行。以下关于分布式任务调度和资源分配的描述，正确的是：（）A.任务会被自动分配到负载最轻的节点上执行，以实现负载均衡B.每个节点独立进行任务调度和资源分配，互不影响C.分布式操作系统中不存在资源竞争和死锁问题，因为节点相互独立D.任务在节点之间的迁移不会影响其执行进度和结果2、某操作系统采用分段存储管理方式，逻辑地址由段号和段内偏移量组成。若某进程的段表如下：段号0对应的段长为1000，基址为5000；段号1对应的段长为2000，基址为3000；段号2对应的段长为3000，基址为12000。当进程访问的逻辑地址为1，1500时，对应的物理地址是多少？（）A.4500B.5500C.6500D.出错3、在一个操作系统中，内存管理采用分段和分页相结合的方式。假设有一个进程，其逻辑地址空间被分为三个段，每个段又被分为若干页。现在进程要访问一个逻辑地址，系统需要进行多次地址转换。以下关于这种地址转换过程的描述，哪一项是正确的？（）A.首先进行段的地址转换，得到段内的起始地址，然后再进行页的地址转换，得到最终的物理地址B.先进行页的地址转换，确定页内偏移量，再进行段的地址转换，得到物理地址C.段和页的地址转换同时进行，通过计算得到最终的物理地址D.随机选择先进行段的地址转换或页的地址转换，然后再进行另一个的转换4、操作系统中的死锁问题是一个重要的研究课题。假设有三个进程P1、P2和P3，它们分别需要资源A、B和C。目前，P1占用了资源A，P2占用了资源B，P3占用了资源C，并且它们都在请求对方占用的资源。以下关于死锁的描述中，正确的是：（）A.这种情况一定会导致死锁，因为三个进程都无法继续执行B.死锁的发生是因为资源分配不当和进程推进顺序不合理C.只要其中一个进程释放其占用的资源，就可以避免死锁的发生D.操作系统可以通过预先分配所有资源的方式来完全避免死锁的出现5、在一个具有多个进程的系统中，进程之间通过共享内存进行通信。假设共享内存区域的大小为10MB，有两个进程P1和P2同时对该共享内存进行读写操作。为了保证数据的一致性和完整性，需要采用何种同步机制？（）A.信号量B.管程C.消息队列D.条件变量6、某操作系统采用树形目录结构，用户A创建了一个文件/home/A/doc.txt，用户B想要访问该文件，但是没有权限。若用户A赋予用户B对该文件的读权限，用户B应该如何访问该文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不对7、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8、进程同步和互斥是操作系统中保证进程正确执行的关键机制。假设有两个进程P1和P2，它们共享一个资源R。为了保证互斥访问资源R，使用了信号量机制。初始时，信号量S的值为1。当P1访问资源R时，执行P(S)操作；当P1访问结束后，执行V(S)操作。以下关于信号量和进程操作的描述中，正确的是：（）A.当P1执行P(S)操作后，如果S的值变为0，则P1获得资源R并进入临界区B.如果P2在P1执行V(S)操作之前执行P(S)操作，P2一定会被阻塞C.信号量S的值永远不会小于0，因为这意味着出现了错误的操作D.当P1执行V(S)操作后，如果有多个进程在等待资源R，操作系统会随机选择一个进程进入临界区9、在一个具有进程通信机制的操作系统中，有进程P1和P2，它们通过消息队列进行通信。P1向消息队列发送了5条消息，P2从消息队列中接收消息。假设消息队列遵循先进先出的原则，且P2接收消息的速度比P1发送消息的速度慢。当P2开始接收消息时，消息队列中已有3条消息。那么，P2最多能接收到几条消息？（）A.3条B.5条C.8条D.不确定，取决于P2接收消息的时间和P1发送消息的情况10、在一个多道程序设计系统中，多个进程并发执行。进程A正在使用CPU进行计算，进程B正在等待I/O操作完成，进程C处于就绪状态。此时，操作系统进行进程调度。以下关于进程调度的描述，正确的是：（）A.操作系统可能会将CPU分配给进程C，暂停进程A的执行B.由于进程B正在等待I/O操作，所以它会被立即调度执行C.进程A会一直占用CPU直到其计算任务完成，不会被调度切换D.操作系统一定会选择等待时间最长的进程进行调度11、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12、在一个操作系统中，内核负责管理系统的核心资源和提供基本的服务。假设有两种内核结构：微内核和宏内核。微内核将系统的核心功能放在内核空间，而将大部分服务放在用户空间；宏内核则将更多的功能集成在内核空间。分析微内核和宏内核结构在系统性能、可扩展性、安全性和开发难度等方面的优缺点，并讨论在不同应用场景下哪种内核结构更合适。A.微内核结构更优B.宏内核结构更优C.两种结构各有优劣，取决于具体情况D.无法确定哪种结构更好13、某计算机采用虚拟存储技术，系统为用户进程提供了4GB的虚拟地址空间，页面大小为4KB。假设某进程的虚拟页面访问序列为1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳页面置换算法（OPT），则发生缺页中断的次数是多少？（请详细分析计算过程）（）A.7B.8C.9D.1014、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15、在操作系统的进程调度中，常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）和优先级调度等。假设系统中有四个进程P1、P2、P3和P4，它们的到达时间分别为0、1、2和3毫秒，运行时间分别为8、4、9和5毫秒。若采用短作业优先调度算法，那么平均周转时间为（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）什么是边缘计算中的操作系统需求？2、（本题5分）操作系统如何处理多核系统中的缓存一致性？3、（本题5分）简述操作系统中的安全漏洞检测。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细阐述操作系统中的虚拟内存管理中的页面错误处理流程，探讨页面错误的类型、原因和处理策略。分析页面错误对系统性能的影响和优化方法。2、（本题5分）论述操作系统中的文件系统的扩展性和可维护性，研究如何支持大容量存储、动态文件系统扩展和文件系统的升级。分析文件系统的架构设计对其扩展性和可维护性的影响。3、（本题5分）深入探讨在多核操作系统中，缓存一致性协议的工作原理和实现方式，分析不同协议（如MESI、MOESI等）的特点和对系统性能的影响，以及在多核编程中的注意事项。4、（本题5分）论述操作系统中的文件系统的索引节点（inode）管理，研究inode的结构、分配和回收策略。分析inode对文件系统