昆明理工大学津桥学院《计算机原理与应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《计算机原理与应用》2023-2024学年第一学期期末试卷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、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.102、有一个文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，其中0-9个地址项为直接地址，第10个地址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址项为三次间接地址。若每个盘块的大小为512B，每个盘块号占4B，则该文件系统允许的最大文件长度是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.10+512+512×512+512×512×512B.10×512+512×512+512×512×512C.10×512+512×512+512×512×512×512D.10+512×512+512×512×512+512×512×512×5123、在一个采用请求分段存储管理的系统中，某进程的段表如下：段号0对应的段长为500，段起始地址为1000；段号1对应的段长为800，段起始地址为2000；段号2对应的段长为1000，段起始地址为5000。当进程访问的逻辑地址为1，600时，会发生什么情况？（）A.越界中断B.正常访问C.缺段中断D.地址转换错误4、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5、在一个多道程序设计的操作系统中，多个进程并发执行。假设进程A正在执行计算任务，进程B正在进行I/O操作，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说法中，正确的是：（）A.一定会将进程C调度执行，因为它处于就绪状态B.可能会继续让进程A执行，因为它正在进行计算且未完成C.一定会优先调度进程B，因为I/O操作通常具有较高的优先级D.可能会选择一个新的进程进入执行，而不是在这三个进程中进行调度6、在一个实时操作系统中，任务的调度不仅要考虑任务的优先级，还要满足任务的时间约束。假设有一个周期性任务，其执行周期为50毫秒，每次执行时间为20毫秒。分析在不同的调度算法（如单调速率调度、最早截止时间优先等）下，如何保证该任务能够按时完成，并讨论这些调度算法在处理周期性任务时的优缺点。A.单调速率调度算法最优B.最早截止时间优先算法最优C.两种算法在不同情况下各有优劣D.取决于任务的具体特点和系统负载7、在一个具有多核处理器的操作系统中，线程的调度需要考虑处理器的亲和性。假设一个多线程应用程序的线程在不同的核心上频繁切换，分析这种核心切换对性能的影响，包括缓存命中率的降低、上下文切换开销等，并讨论如何通过设置线程的处理器亲和性来提高性能，以及在什么情况下需要动态调整亲和性。A.核心切换总是降低性能，应避免B.核心切换在某些情况下有益，某些情况下有害C.核心切换对性能影响不大，无需关注D.取决于应用程序的特点和系统负载8、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9、在操作系统的存储管理中，段式存储管理将用户程序按照逻辑分段，每个段具有不同的名字和长度。与分页存储管理相比，段式存储管理更便于实现程序的模块化和动态链接。假设一个段式存储系统，地址空间为32位，其中段号占8位，段内偏移量占24位，每个段最大长度为2^24字节。那么，该系统最多可以有多少个段（）A.2^8个B.2^16个C.2^24个D.2^32个10、设备管理中的设备分配策略可以影响系统的性能和公平性。以下关于设备分配策略的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备分配可以采用先来先服务、优先级高者优先等策略B.设备分配策略需要考虑设备的特性和进程的需求C.设备分配策略可以采用独占式分配和共享式分配两种方式D.设备分配策略只对输入设备有效，对输出设备没有作用11、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12、在一个采用位示图进行磁盘空间管理的操作系统中，磁盘共有1000个物理块，位示图中每个字长为32位。那么，位示图需要占用多少个磁盘块来存储？（）A.10B.11C.32D.3313、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14、设备管理中的设备独立性是指程序与具体的设备无关。以下关于设备独立性的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备独立性可以提高程序的可移植性和设备的利用率B.设备独立性可以通过设备驱动程序和逻辑设备表来实现C.设备独立性意味着程序可以不考虑设备的具体类型和特性，直接使用设备D.设备独立性只对输入设备有效，对输出设备没有作用15、在一个具有内存保护机制的操作系统中，每个进程都被分配了独立的内存空间，并且系统通过硬件和软件的结合来防止进程访问其他进程的内存区域。假设进程P1试图访问进程P2的内存空间，系统会产生一个内存访问违规的异常。分析这种内存保护机制是如何实现的，包括硬件支持（如MMU）和操作系统的相关处理逻辑，并讨论内存保护在系统安全性和稳定性方面的重要意义。A.通过硬件MMU实现，意义重大B.通过操作系统软件实现，意义不大C.通过硬件和软件共同实现，意义重大D.内存保护机制作用有限，意义不大二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）文件系统的簇大小如何选择？2、（本题5分）进程的通信机制对系统性能有何影响？3、（本题5分）文件系统的性能优化措施有哪些？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文件系统的加密文件系统（EFS）的架构和实现，探讨密钥的生成、存储和管理。分析EFS对数据保密性和文件系统性能的影响。2、（本题5分）操作系统的内存保护机制对于防止进程非法访问内存至关重要。论述内存保护的方法和实现技术，如基址寄存器、界限寄存器、页保护等，分析内存保护机制在防止内存泄漏和缓冲区溢出方面的作用，探讨如何增强内存保护的安全性。3、（本题5分）随着人工智能和大数据应用的发展，操作系统需要适应新的计算需求。请综合论述操作系统在支持人工智能和大数据工作负载方面的挑战和解决方案，如高效的资源分配、并行计算支持等。4、（本题5分）实时操作系统中的资源预留是保证实时任务按时完成的重要手段。请深入探讨资源预留的概念、方法和实现技术，分析资源预留对系统资源利用率和实时任务调度的影响，以及如何在有限资源的情况