闽南师范大学《计算思维导论》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《计算思维导论》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、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2、在操作系统的存储管理中，段式存储管理和页式存储管理都有各自的特点。假设一个程序被分为多个段，每个段的长度不同。以下关于段式存储管理的优点的描述，正确的是：（）A.段的长度可以根据程序的逻辑需要动态改变，更便于程序的扩展和修改B.由于段的长度固定，内存分配和管理更加简单高效C.段式存储管理不会产生内存碎片，提高了内存利用率D.段式存储管理的地址转换速度比页式存储管理更快3、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4、在一个采用虚拟存储技术的系统中，某进程的工作集为当前时刻t之前的10毫秒内访问过的页面集合。若页面访问序列为1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，页面置换算法为工作集算法，工作集窗口大小为5毫秒，请问在t=10毫秒时，进程的工作集中包含哪些页面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,15、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6、某操作系统采用了文件的加密技术，对文件的内容进行加密存储。在读取文件时，需要先进行解密操作。假设加密和解密算法的时间复杂度相同，且均为O(n)，其中n为文件的大小。如果读取一个10MB的文件，加密算法的执行时间为5秒，那么解密这个文件大约需要多长时间？（）A.5秒B.10秒C.15秒D.20秒7、设备管理中的设备驱动程序是连接操作系统和设备的桥梁。以下关于设备驱动程序的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备驱动程序负责将操作系统的命令转换为设备能够理解的指令B.设备驱动程序可以分为内核态驱动程序和用户态驱动程序两种类型C.设备驱动程序需要考虑设备的特性和操作系统的接口规范D.设备驱动程序一旦安装就不能修改，否则会导致系统崩溃8、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9、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以有效地提高I/O操作的效率。缓冲池是一种常见的缓冲技术，它由多个缓冲区组成，可以用于输入、输出和中间转换。假设一个系统中有三个缓冲池，分别用于输入、输出和中间转换，每个缓冲池包含10个缓冲区。现在有一个进程进行数据输入和输出操作，输入数据量为50KB，输出数据量为30KB，每个缓冲区大小为1KB。那么，至少需要多少个缓冲区才能满足操作需求（）A.80个B.70个C.60个D.50个10、在一个具有缓冲池的操作系统中，缓冲池由多个缓冲区组成，分为空缓冲区队列、装满输入数据的缓冲区队列和装满输出数据的缓冲区队列。当进程需要输入数据时，从装满输入数据的缓冲区队列中取出一个缓冲区；当进程需要输出数据时，将数据放入空缓冲区中。假设当前空缓冲区队列为空，装满输入数据的缓冲区队列中有3个缓冲区，装满输出数据的缓冲区队列中有2个缓冲区。进程P1需要输入数据，进程P2需要输出数据。那么，系统会如何处理？（）A.进程P1等待，进程P2将数据放入空缓冲区B.进程P2等待，进程P1从装满输入数据的缓冲区队列中取出一个缓冲区C.进程P1从装满输入数据的缓冲区队列中取出一个缓冲区，进程P2等待D.进程P1和P2都等待11、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+512×512×512×51212、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13、在操作系统的进程通信中，共享内存是一种高效的方式。假设有两个进程P1和P2通过共享内存进行通信，以下关于共享内存通信的描述中，正确的是：（）A.共享内存区域的大小是固定的，不能动态调整B.进程P1和P2对共享内存的访问是互斥的，避免了数据冲突C.共享内存通信需要操作系统提供额外的同步机制来保证数据的一致性D.共享内存通信只适用于同一台计算机上的进程，不能用于不同计算机之间的进程通信14、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15、在一个采用动态分区存储管理的系统中，初始时内存为空。现有作业J1、J2、J3、J4、J5依次请求装入内存，它们所需的内存空间大小分别为200KB、150KB、100KB、50KB、250KB。若采用最佳适应算法分配内存，请问作业J5能否装入内存？（）A.能B.不能C.不确定D.以上都不对16、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17、在文件系统中，文件的存储方式有连续存储、链式存储和索引存储等。假设一个文件系统主要处理大文件的存储和访问。以下关于存储方式选择的描述，正确的是：（）A.连续存储适合大文件，因为可以快速定位文件数据，读写效率高B.链式存储可以充分利用磁盘空间，适合存储大文件C.索引存储会增加文件的存储空间开销，不适合大文件存储D.对于大文件，应该随机选择一种存储方式，性能差异不大18、在一个操作系统中，死锁是一种可能发生的严重问题。假设有四个进程P1、P2、P3和P4，它们分别占用了部分资源，并请求其他资源，从而形成了一个死锁的局面。已知进程P1占用了资源R1，并请求资源R2；进程P2占用了资源R2，并请求资源R3；进程P3占用了资源R3，并请求资源R1；进程P4占用了资源R4，并请求资源R1。分析这种死锁情况是如何产生的，以及可以采用哪些死锁预防、避免和检测恢复的策略来解决这个问题，并比较这些策略在系统性能和资源利用率方面的影响（）A.采用死锁预防策略最优B.采用死锁避免策略最优C.采用死锁检测恢复策略最优D.不同策略在不同情况下各有优劣19、在一个多线程操作系统中，一个进程可以包含多个线程。假设一个进程P有两个线程T1和T2，它们共享进程的资源，如内存、文件描述符等。现在线程T1正在进行一个耗时的计算操作，而线程T2需要访问线程T1正在使用的资源。分析在这种情况下，可能出现的线程同步问题，如竞争条件和死锁，并讨论如何使用互斥锁、条件变量等同步机制来解决这些问题，以及这些同步机制对线程执行效率的影响。A.同步机制总是提高效率B.同步机制总是降低效率C.同步机制在某些情况下提高，某些情况下降低D.取决于线程的操作和资源的使用情况20、进程同步是操作系统中保证进程协调运行的重要机制。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。为了保证数据的正确读写，需要使用信号量进行同步。以下关于信号量操作的描述，正确的是：（）A.P1在写入数据前先执行V操作，P2在读取数据前先执行P操作B.P1在写入数据前先执行P操作，P2在读取数据前先执行V操作C.P1和P2在读写数据前都先执行P操作，完成后都执行V操作D.P1和P2在读写数据前都先执行V操作，完成后都执行P操作二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）什么是操作系统的版本升级策略和用户迁移方案？2、（本题5分）操作系统如何处理实时任务的截止时间？3、（本题5分）什么是操作系统的性能基准测试？4、（本题5分）简述操作系统中的分布式锁。5、（本题5分）简述操作系统的性能优化案例分析。三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）探讨操作系统在处理多核环境下的进程同步开销降低策略。2、（本题5分）研究操作系统如何支持不同类型的文件系统加密的密钥分发和管理。3、（本题5分）分析操作系统中的作业管理功能，包括作业的提交、调度和控制。4、（本题5分）探讨操作系统如何处理进程间通信中的消息传递的异步和同步模式。5、（本题5分）分析操作系统如何实现对文件系统的日志记录和分析功能。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）操作系统中的文件加密技术对于保护敏感数据的安全性具有重要意义。深入探讨文件加密的算法和实现