西安职业技术学院《计算思维》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、操作系统的虚拟内存管理可以提高系统的内存利用率和程序的并发度。以下关于虚拟内存管理的描述中，哪个选项是错误的？（）A.虚拟内存管理可以将程序的一部分页面换出到硬盘上，当需要时再换入内存B.虚拟内存管理可以采用分页式、分段式或段页式等存储管理方式C.虚拟内存管理需要硬件支持，如MMU（内存管理单元）和TLB（转换后备缓冲器）D.虚拟内存管理可以完全替代物理内存，使得程序可以在没有物理内存的情况下运行2、虚拟存储技术是操作系统中用于扩展内存容量的重要手段。在请求分页存储管理系统中，当访问的页面不在内存时，会产生缺页中断。假设系统的页面置换算法为最近最久未使用（LRU）算法，某进程的页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系统分配给该进程的物理页面数为3。那么，缺页次数至少为（）A.6次B.7次C.8次D.9次3、在操作系统的进程同步中，信号量是一种常用的同步工具。信号量可以分为整型信号量和记录型信号量。整型信号量存在“忙等”问题，而记录型信号量则通过阻塞和唤醒操作避免了这一问题。假设有两个进程P1和P2，它们共享一个缓冲区，P1负责向缓冲区写入数据，P2负责从缓冲区读取数据。为了保证缓冲区的正确使用，需要使用信号量进行同步。那么，应该设置的信号量数量以及初始值分别为（）A.1个，0B.1个，1C.2个，0D.2个，14、在一个具有虚拟内存的操作系统中，进程的地址空间被划分为逻辑地址和物理地址。当进程访问一个虚拟地址时，系统通过页表将其转换为物理地址。假设页表的每个条目包含页号、页框号和一些访问控制位。现在有一个进程，其逻辑地址空间大小为4GB，页面大小为4KB，页表项大小为4字节。如果系统为该进程分配了1GB的物理内存，那么页表的大小至少是多少？同时考虑页表的存储方式和对内存访问效率的影响。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB5、在内存管理中，页面置换算法用于决定当内存不足时替换哪些页面。假设系统采用先进先出（FIFO）页面置换算法，物理内存页面数量为3，页面引用序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。以下关于页面置换过程的描述中，正确的是：（）A.FIFO算法可能会导致Belady异常，即增加物理内存页面数量反而会增加缺页次数B.在这个引用序列中，FIFO算法的缺页次数一定比最近最少使用（LRU）算法少C.FIFO算法总是替换最早进入内存的页面，而不考虑页面的使用频率D.当物理内存已满时，新页面进入一定会导致一个页面被置换出去6、设备管理是操作系统的重要任务之一。以下关于设备管理的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备管理负责管理计算机中的各种外部设备，如硬盘、打印机、键盘等B.设备管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中断驱动I/O和DMA方式等C.设备管理可以通过设备驱动程序来实现对设备的控制和操作D.设备管理可以将所有设备都看作是文件，通过文件系统来进行管理7、在操作系统的存储管理中，段页式存储管理结合了段式和页式存储管理的优点。假设一个程序被分为多个段，每个段又被分为多个页。以下关于段页式存储管理的地址转换过程的描述，正确的是：（）A.首先进行段的地址转换，然后进行页的地址转换B.先进行页的地址转换，再进行段的地址转换C.段和页的地址转换同时进行，以提高效率D.地址转换过程只需要进行一次，无需区分段和页8、在操作系统中，线程同步的方式有多种，如互斥锁、条件变量、信号量等。假设一个线程需要等待另一个线程完成某个操作后才能继续执行。以下关于线程同步方式选择的描述，正确的是：（）A.如果只是简单的互斥访问资源，使用条件变量更合适B.信号量适合用于多个线程对多个资源的同步访问C.互斥锁适用于线程之间需要复杂的交互和等待条件的情况D.条件变量通常与互斥锁配合使用，以实现线程的等待和唤醒9、在一个分布式操作系统环境中，多个计算机通过网络连接在一起，共同完成各种任务。假设系统中有两个节点A和B，它们分别运行着不同的进程。进程P1在节点A上产生了一些数据，需要传输给在节点B上运行的进程P2。现在有多种数据传输方式可供选择，如消息传递、共享内存和远程过程调用（RPC）等。对于这种跨节点的数据传输，哪种方式在数据一致性、传输效率和编程复杂性方面具有更好的综合性能？需要详细分析每种方式的特点和适用场景。A.消息传递B.共享内存C.远程过程调用（RPC）D.以上方式在不同情况下各有优劣10、在一个操作系统中，文件系统负责管理存储在磁盘上的文件和目录。假设使用的是一种索引节点（inode）结构的文件系统，每个文件都有一个对应的inode，其中包含了文件的属性信息和指向文件数据块的指针。现在有一个大文件，其数据分布在多个不连续的磁盘块上。当读取这个文件时，文件系统需要通过inode中的指针来定位数据块。分析这种文件系统在处理大文件时的性能特点，包括磁盘寻道时间、数据传输速度和文件访问的效率，并探讨如何优化文件系统以提高大文件的访问性能。A.读取大文件时性能较好，无需优化B.读取大文件时性能较差，可采用连续分配方式优化C.读取大文件时性能较差，可采用更大的磁盘缓存优化D.读取大文件时性能较差，可采用更高效的磁盘调度算法优化11、在一个分布式操作系统中，多个计算机通过网络连接在一起，共同完成一个大型任务。假设系统中有节点A、B、C和D，它们分别承担不同的计算任务和数据存储任务。现在节点A出现故障，系统需要进行故障恢复和任务重新分配。在这种情况下，以下关于分布式操作系统的处理方式的描述，哪一项是正确的？（）A.系统会立即停止所有任务，等待节点A恢复正常后再继续运行B.其他节点会自动接管节点A的任务，并重新分配计算和存储资源，保证任务继续进行C.系统会将整个任务回滚到之前的一个检查点，然后从该点重新开始执行D.由于分布式系统的复杂性，节点A的故障会导致整个系统崩溃，无法恢复12、在一个操作系统中，有进程P1、P2、P3，它们的资源需求分别为（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系统可用资源为（2，1，1）。采用银行家算法判断系统是否处于安全状态？（）A.安全B.不安全C.无法确定D.以上都不对13、操作系统的存储管理功能可以提高内存的利用率。以下关于存储管理的描述中，哪个选项是错误的？（）A.虚拟内存是一种将硬盘空间作为内存使用的技术，可以扩大程序的可用内存空间B.页面置换算法用于在内存不足时选择哪些页面被换出到硬盘上C.段页式存储管理结合了分段和分页的优点，可以更灵活地管理内存D.存储管理只需要考虑内存的分配和回收，不需要考虑CPU的缓存管理14、文件系统的性能优化是提高系统整体性能的重要方面。以下关于文件系统性能优化的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件系统可以采用缓存技术来提高文件的访问速度B.文件系统可以采用预读和延迟写技术来减少磁盘I/O次数C.文件系统可以采用磁盘调度算法来优化磁盘的访问顺序D.文件系统的性能优化只需要考虑文件的读取操作，不需要考虑文件的写入操作15、在操作系统的进程调度中，优先级调度算法可以根据进程的优先级来决定其执行顺序。优先级可以是静态的，在进程创建时确定；也可以是动态的，根据进程的运行情况进行调整。假设系统中有三个进程P1、P2和P3，它们的静态优先级分别为3、5和7，当前时刻P1正在运行，P2和P3在就绪队列中等待。突然，P1发生I/O等待，P2和P3的优先级不变。那么，接下来应该被调度执行的进程是（）A.P2B.P3C.继续等待P1完成I/O操作D.不确定，取决于系统的具体实现16、有一个文件系统，采用连续分配方式存储文件。已知文件A从磁盘地址1000开始，占用了5个连续的磁盘块，每个磁盘块大小为512B。若要读取文件A的第3个磁盘块的内容，需要访问磁盘的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.358417、在操作系统的文件保护机制中，访问控制列表（ACL）和权限位是两种常见的方法。假设一个文件的所有者具有读、写和执行权限，所属组具有读和执行权限，其他用户只有读权限。以下关于文件保护机制的描述中，正确的是：（）A.当一个用户试图访问该文件时，操作系统只根据用户所属的组来确定其权限B.如果一个不属于文件所有者和所属组的用户想要修改该文件，将会被拒绝C.权限位的设置比访问控制列表更灵活，可以为每个用户单独设置不同的权限D.访问控制列表可以更精细地控制文件的访问权限，但实现和管理相对复杂18、在操作系统的内核结构中，微内核结构和宏内核结构各有优缺点。假设一个操作系统采用微内核结构，以下关于其特点的描述，正确的是：（）A.微内核结构将大部分系统服务功能放在内核之外，内核体积小，稳定性高B.由于微内核结构的内核功能较少，系统的性能通常比宏内核结构更高C.微内核结构的系统服务之间通信效率高，因为它们都在内核中直接交互D.微内核结构的可扩展性较差，难以添加新的系统服务19、在一个具有内存管理功能的操作系统中，采用分段和分页相结合的存储管理方式。进程的逻辑地址由段号、段内页号和页内偏移量组成。假设段表项中包含段的起始地址、段长和页表起始地址，页表项中包含页框号。当进程访问逻辑地址为（2，1，500）时（假设段号、段内页号和页内偏移量均从0开始计数），系统进行地址转换。已知段表中第2段的起始地址为10000，段长为5000，页表起始地址为2000，页表中第1页对应的页框号为3。那么，对应的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.1850020、在一个实时操作系统中，有三个任务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。假设采用基于优先级的抢占式调度算法，优先级从高到低依次为T1、T2、T3。那么，在一个长时间的运行过程中，任务的响应时间和截止时间是否能够得到保证？（）A.由于优先级设置合理，三个任务的响应时间和截止时间都能够得到保证B.T3的响应时间可能会超过其周期，导致截止时间无法保证C.T2可能会因为T1的抢占而导致响应时间延迟，无法保证截止时间D.优先级设置可能导致低优先级任务长时间得不到执行，从而无法保证所有任务的截止时间21、在操作系统的设备管理中，I/O控制方式有多种，如程序控制I/O、中断驱动I/O、DMA方式和通道控制方式。假设一个磁盘正在进行数据传输，以下关于不同I/O控制方式的描述中，正确的是：（）A.程序控制I/O方式下，CPU会一直等待I/O操作完成，导致CPU利用率很低B.中断驱动I/O方式中，CPU在I/O操作开始后可以去执行其他任务，直到收到中断信号C.DMA方式下，数据的传输完全由DMA控制器控制，CPU无需参与D.通道控制方式是最复杂的I/O控制方式，因此在实际应用中很少使用22、在操作系统的安全机制中，用户认证和授权是重要的环节。假设一个系统中有多个用户，每个用户具有不同的权限。以下关于用户认证和授权的描述中，正确的是：（）A.用户认证只需要在用户登录时进行一次，后续操作无需再次认证B.授权是确定用户可以访问哪些资源和执行哪些操作的过程C.一旦用户通过认证，就拥有对系统所有资源的完全访问权限D.用户认证和授权的信息通常存储在操作系统的内核中，以提高安全性23、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24、在一个分布式操作系统中，多个计算机通过网络连接在一起，共同完成一个任务。假设一个计算任务可以被分解为多个子任务，并分配到不同的计算机上执行。在任务执行过程中，需要进行进程间的通信和同步。以下哪种方式最适合用于进程间的通信？（）A.共享内存B.消息传递C.信号量D.管道25、设备管理中的缓冲技术可以提高设备的I/O性能。以下关于缓冲技术的描述中，哪个选项是错误的？（）A.缓冲技术可以减少设备和CPU之间的数据传输次数，提高系统的吞吐量B.缓冲技术可以分为单缓冲、双缓冲和循环缓冲等不同类型C.缓冲技术可以通过硬件实现，也可以通过软件实现D.缓冲技术只对输入设备有效，对输出设备没有作用26、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27、在一个具有快表的分页系统中，假定页表存放在内存中，内存访问时间为100ns，快表的查找时间为20ns。若一次内存访问需要查找页表，而快表命中的概率为80%。则有效访问时间是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns28、文件系统的目录结构对于文件的组织和管理非常重要。以下关于目录结构的描述中，哪个选项是错误的？（）A.单级目录结构只有一个目录，所有文件都放在这个目录中B.两级目录结构将文件分为用户文件和系统文件，分别放在不同的目录中C.树形目录结构可以将文件组织成层次结构，方便管理和查找D.无环图目录结构可以允许文件有多个父目录，增加了文件的灵活性29、在一个文件系统中，文件的物理结构采用链接分配方式。每个磁盘块大小为512字节，文件的起始地址为1000块，文件长度为5000字节。请问该文件占用了多少个磁盘块？（）A.10B.11C.12D.1330、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.2二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）操作系统的安全机制是保障系