和田职业技术学院《计算机原理及应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《计算机原理及应用》2023-2024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、操作系统的内存保护机制可以防止进程之间的内存访问冲突。以下关于内存保护的描述中，哪个选项是错误的？（）A.内存保护可以通过地址映射和访问控制等方式实现B.内存保护可以防止进程访问不属于自己的内存区域C.内存保护可以提高系统的安全性和稳定性D.内存保护只对用户进程有效，对内核进程没有作用2、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，执行时间分别为20ms、30ms和60ms。采用速率单调调度算法（RMS），请问这三个任务能否被正确调度？如果能，给出调度顺序；如果不能，说明原因。（）A.能，调度顺序为T1,T2,T3B.能，调度顺序为T1,T3,T2C.否，T2和T3的执行时间超过其周期的一半D.否，系统总负载超过处理器处理能力5、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6、在一个实时操作系统中，有多个任务具有不同的截止时间和优先级。任务T1的截止时间为100毫秒，优先级为高；任务T2的截止时间为200毫秒，优先级为中；任务T3的截止时间为300毫秒，优先级为低。假设系统当前处于空闲状态，然后这三个任务依次到达。如果系统采用基于优先级的抢占式调度算法，那么任务的执行顺序是怎样的？同时分析这种调度算法在满足实时任务截止时间方面的可靠性和可能存在的问题。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T17、在一个采用段页式存储管理的系统中，某进程的段表如下所示：段号页表长度（页）页表始址032001240021500若逻辑地址为（1，100），其中段号为1，页号为100，页面大小为1KB，请问其对应的物理地址是多少？（给出详细的计算过程）（）A.500B.600C.700D.8008、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9、操作系统的内存管理功能对于系统性能至关重要。以下关于内存分配方式的描述中，哪个选项是错误的？（）A.连续分配方式将内存空间划分为连续的区域，分配给进程B.分页分配方式将内存空间划分为固定大小的页，进程的地址空间也被划分为页C.分段分配方式将进程的地址空间划分为不同的段，每个段有不同的用途D.动态分配方式可以根据进程的需求动态地调整内存分配，不会出现内存碎片问题10、在一个具有虚拟存储管理的操作系统中，进程的逻辑地址空间被划分为若干页面，物理内存被划分为相同大小的页框。当进程执行时，如果所需页面不在物理内存中，就会产生缺页中断。假设一个进程正在执行，其页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系统采用先进先出（FIFO）页面置换算法，分配给该进程的物理内存页框数量为3。那么，在此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11、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12、某计算机系统采用分页存储管理方式，页面大小为2KB，逻辑地址为32位。若某进程的页表如下所示：页号物理块号03152731则逻辑地址0x8000对应的物理地址是多少？（给出详细的计算过程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.013、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14、操作系统的死锁问题是一个需要重点关注和解决的难题。假设有四个进程P1、P2、P3和P4，它们分别申请了资源R1、R2、R3和R4。目前的资源分配情况导致了死锁的发生。以下关于死锁检测和解除的说法，正确的是：（）A.可以通过资源分配图来检测死锁是否发生，如果存在环路则表示发生了死锁B.一旦检测到死锁，操作系统会立即终止所有涉及死锁的进程，以解除死锁C.死锁解除时，通常会选择优先级最低的进程进行终止，释放其占用的资源D.为了避免死锁，操作系统应该禁止进程申请多个资源15、在操作系统的文件系统中，文件的物理结构有连续分配、链接分配和索引分配等多种方式。连续分配方式具有较高的顺序访问速度，但存在外部碎片问题；链接分配方式解决了外部碎片问题，但随机访问速度较慢；索引分配方式则结合了两者的优点。假设一个文件系统采用索引分配方式，每个索引节点包含13个直接地址项、1个一级间接地址项、1个二级间接地址项和1个三级间接地址项，每个地址项大小为4字节，盘块大小为1KB。若要访问文件的第10000块，至少需要几次磁盘I/O操作（）A.1B.2C.3D.4二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）什么是资源竞争和饥饿现象？2、（本题5分）操作系统如何支持移动存储设备？3、（本题5分）解释操作系统中的内存页面错误处理。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在分布式操作系统中，负载均衡是提高系统性能和资源利用率的关键。请深入探讨分布式系统中的负载均衡策略，如静态负载均衡和动态负载均衡，分析它们的实现原理和适用场景，并研究如何有效地监测和评估系统负载。2、（本题5分）论述在操作系统中，如何进行进程的优先级计算和动态调整，考虑进程的资源需求、等待时间、执行时间等因素。分析优先级调整对系统性能和公平性的影响，以及如何避免优先级反转问题。3、（本题5分）操作系统的虚拟文件系统（VFS）为不同类型的文件系统提供了统一的接口。请详细论述VFS的架构、工作原理和主要功能，分析VFS在文件系统转换、挂载和卸载等操作中的作用，以及如何通过VFS实现对多种文件系统的支持。4、（本题5分）随着虚拟化技术的广泛应用，操作系统需要支持虚拟机的运行。论述操作系统在虚拟化环境中的角色和功能，如虚拟机监控器接口、资源虚拟化等，分析虚拟化对操作系统性能和功能的影响，探讨操