威海海洋职业学院《计算智能与优化方法》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20个小题，每小题1分，共20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、某操作系统采用动态分区分配方式管理内存，初始时内存为空。现有一系列内存分配请求和释放请求，分配请求依次为：300KB、200KB、150KB、400KB，释放请求依次为：200KB、300KB。采用最佳适应算法进行内存分配和回收，请问最终内存的空闲分区情况是怎样的？（）A.一个150KB的空闲分区和一个400KB的空闲分区B.一个200KB的空闲分区和一个350KB的空闲分区C.一个350KB的空闲分区和一个150KB的空闲分区D.一个550KB的空闲分区2、在一个采用索引分配方式的文件系统中，文件的索引表存放在磁盘上。假设一个文件有100个磁盘块，每个磁盘块大小为4KB，索引表项占用4个字节。如果采用一级索引，那么索引表最多可以表示多大的文件？如果采用二级索引，又能表示多大的文件？（）A.一级索引最多表示16MB的文件，二级索引最多表示256MB的文件B.一级索引最多表示4MB的文件，二级索引最多表示16GB的文件C.一级索引最多表示64KB的文件，二级索引最多表示256KB的文件D.一级索引最多表示1MB的文件，二级索引最多表示4GB的文件3、在操作系统的虚拟存储管理中，页面置换算法的选择对系统性能有很大影响。假设系统采用最近未使用（NRU）页面置换算法，以下关于NRU算法的描述中，正确的是：（）A.NRU算法根据页面最近是否被使用以及是否被修改来选择置换页面B.NRU算法总是选择最长时间未被使用的页面进行置换C.NRU算法在选择置换页面时，不考虑页面的访问频率D.NRU算法比先进先出（FIFO）算法更能避免Belady异常现象4、在一个采用分页存储管理的操作系统中，系统的逻辑地址空间被划分为若干固定大小的页，物理内存也被划分为相同大小的页框。假设页面大小为4KB，某进程的逻辑地址为0x12345678，该地址对应的页号和页内偏移量分别是多少？同时，若系统的物理内存有16GB，页框大小与页面大小相同，那么物理地址空间的页表项数量最多是多少？（）A.页号为0x0324，页内偏移量为0x1678；页表项数量最多为2^28个B.页号为0x1234，页内偏移量为0x5678；页表项数量最多为2^30个C.页号为0x5678，页内偏移量为0x1234；页表项数量最多为2^34个D.页号为0x3456，页内偏移量为0x7812；页表项数量最多为2^32个5、在一个操作系统中，磁盘调度算法采用最短寻道时间优先（SSTF）算法。当前磁头位于磁道50，磁道访问请求序列为80、40、90、10、60。那么，磁头移动的总距离是多少？（）A.150B.160C.170D.1806、在一个具有文件共享功能的操作系统中，多个进程可以同时访问同一个文件。为了保证文件数据的一致性，系统采用了文件锁机制。有进程P1正在对文件进行读操作，并获取了共享读锁，此时进程P2想要对文件进行写操作。那么，进程P2会处于什么状态？（）A.就绪状态，等待获取写锁B.阻塞状态，直到P1释放读锁C.运行状态，可以直接进行写操作D.错误状态，不允许同时进行读写操作7、在一个实时操作系统中，有三个周期性任务T1、T2和T3，它们的周期分别为50ms、100ms和200ms，每个任务的执行时间分别为20ms、30ms和40ms。采用速率单调调度算法（RMS），请问这三个任务能否在各自的周期内完成执行？（给出详细的计算和分析过程）（）A.能B.不能C.不确定D.以上都不对8、在一个具有虚拟内存的操作系统中，系统采用请求调页的方式将页面调入内存。当一个进程访问一个不在内存中的页面时，会产生缺页中断。假设页面置换算法为最近最久未使用（LRU）算法，系统为该进程分配了4个页框。进程的页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，初始时4个页框均为空。那么，在这个过程中发生的缺页次数是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次9、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10、假设一个操作系统的页表项大小为4字节，页面大小为4KB，逻辑地址空间大小为4GB。那么该系统的页表需要占用多少内存空间？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB11、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12、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13、在一个操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统内核之间的接口。假设用户程序需要读取一个文件的内容，通过系统调用实现这个功能。以下关于系统调用的执行过程的描述，哪一项是正确的？（）A.用户程序通过陷入指令（trap）进入内核态，内核执行相应的系统调用服务例程，完成文件读取操作后返回用户态B.用户程序直接在用户态执行系统调用，操作系统内核监测到后进行相应的处理C.用户程序将系统调用请求发送到消息队列，内核从队列中获取请求并执行D.用户程序通过中断信号通知内核执行系统调用，内核暂停当前任务进行处理14、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15、某计算机系统采用固定分区存储管理方式，将内存分为4个分区，大小分别为200KB、400KB、600KB和800KB。现有4个进程P1、P2、P3和P4，它们所需的内存空间分别为350KB、200KB、500KB和450KB。请问采用首次适应算法，这些进程能否全部装入内存？如果能，给出装入的分区情况；如果不能，说明原因。（）A.能，P1装入第3分区，P2装入第1分区，P3装入第4分区，P4装入第2分区B.能，P1装入第4分区，P2装入第1分区，P3装入第3分区，P4装入第2分区C.否，没有足够大的连续分区满足P3的需求D.否，没有足够大的连续分区满足P4的需求16、在一个多道程序设计系统中，有三个作业J1、J2和J3，它们的到达时间、运行时间和优先级如下表所示。假设系统采用优先级调度算法，优先级数值越大优先级越高。作业到达时间运行时间（分钟）优先级J18:00305J28:10203J38:25154请问，作业的执行顺序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J317、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18、在操作系统中，线程的同步和互斥是保证多线程程序正确执行的关键。以下关于线程同步和互斥的描述中，哪个选项是错误的？（）A.线程同步是指多个线程之间协调执行，避免出现竞争条件和数据不一致的问题B.线程互斥是指多个线程之间对共享资源的访问进行互斥控制，保证同一时间只有一个线程访问共享资源C.线程同步和互斥可以通过锁、信号量和条件变量等机制来实现D.线程同步和互斥只对多线程程序有效，对单线程程序没有作用19、某文件系统采用索引节点（inode）来存储文件的属性和磁盘块的指针。假设一个inode占用128字节，其中10个直接磁盘块指针，1个一级间接磁盘块指针，1个二级间接磁盘块指针，1个三级间接磁盘块指针。每个磁盘块大小为4KB，每个磁盘块指针占用4字节。请问该文件系统能够支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB20、文件系统的文件共享是指多个用户可以同时访问同一个文件。以下关于文件共享的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系统的效率B.文件共享可以通过硬链接和软链接两种方式实现C.文件共享需要解决文件的同步和一致性问题D.文件共享只对文本文件有效，对二进制文件没有作用二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）什么是系统资源预留？2、（本题5分）简述操作系统中的安全策略。3、（本题5分）解释操作系统中的线程同步原语。4、（本题5分）什么是系统资源利用率？5、（本题5分）简述进程优先级反转问题及解决方法。三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析操作系统中的文件系统的文件系统检查的时间开销优化。2、（本题5分）分析操作系统中的文件系统的权限继承和传播规则。3、（本题5分）研究操作系统的更新和升级机制，包括在线更新和离线更新。4、（本题5分）探讨操作系统中的进程调度的优先级继承机制。5、（本题5分）研究操作系统如何实现对文件系统的快速恢复和故障转移。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（