延邊職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計(jì)算機(jī)成原理》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)延邊職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計(jì)算機(jī)成原理》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個(gè)支持多線程的操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是常見(jiàn)的操作。假設(shè)有兩個(gè)線程T1和T2共享一個(gè)全局變量count，初始值為0。T1負(fù)責(zé)對(duì)count進(jìn)行加1操作，T2負(fù)責(zé)對(duì)count進(jìn)行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機(jī)制。以下關(guān)于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進(jìn)行加1操作，T2不需要獲取鎖進(jìn)行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會(huì)導(dǎo)致線程的切換，從而降低系統(tǒng)性能D.可以使用多個(gè)鎖來(lái)分別保護(hù)count的加操作和減操作，提高并發(fā)度2、某操作系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)分區(qū)分配方式管理內(nèi)存，初始時(shí)內(nèi)存為空。現(xiàn)有一系列內(nèi)存分配請(qǐng)求和釋放請(qǐng)求，分配請(qǐng)求依次為：300KB、200KB、150KB、400KB，釋放請(qǐng)求依次為：200KB、300KB。采用最佳適應(yīng)算法進(jìn)行內(nèi)存分配和回收，請(qǐng)問(wèn)最終內(nèi)存的空閑分區(qū)情況是怎樣的？（）A.一個(gè)150KB的空閑分區(qū)和一個(gè)400KB的空閑分區(qū)B.一個(gè)200KB的空閑分區(qū)和一個(gè)350KB的空閑分區(qū)C.一個(gè)350KB的空閑分區(qū)和一個(gè)150KB的空閑分區(qū)D.一個(gè)550KB的空閑分區(qū)3、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進(jìn)行交互的接口。假設(shè)一個(gè)用戶程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，它通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請(qǐng)求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過(guò)程，包括從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶態(tài)的機(jī)制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)小，無(wú)需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)大，可通過(guò)緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)大，可通過(guò)合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)適中，無(wú)需特別優(yōu)化4、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是進(jìn)程之間交換信息的重要手段。常見(jiàn)的進(jìn)程通信方式有共享存儲(chǔ)、消息傳遞和管道通信等。共享存儲(chǔ)方式通過(guò)在內(nèi)存中開(kāi)辟共享存儲(chǔ)區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信；消息傳遞方式則通過(guò)發(fā)送和接收消息來(lái)完成；管道通信是一種半雙工的通信方式?，F(xiàn)在有兩個(gè)進(jìn)程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，為了提高通信效率，最適合采用的通信方式是（）A.共享存儲(chǔ)B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式均可5、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）包含了文件的各種屬性信息，如文件名、文件大小、文件創(chuàng)建時(shí)間等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)中有1000個(gè)文件，每個(gè)文件的FCB占用128字節(jié)，磁盤(pán)塊大小為1024字節(jié)。那么，存儲(chǔ)這些文件的FCB至少需要多少個(gè)磁盤(pán)塊？（）A.125B.128C.256D.5126、某操作系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們共享兩個(gè)資源R1和R2。資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源最大需求資源R1R2R1R2P11032P20121P31131系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如果是，給出一個(gè)安全序列。（請(qǐng)給出詳細(xì)的分析過(guò)程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P27、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，進(jìn)程遷移是一項(xiàng)重要的功能。假設(shè)進(jìn)程P需要從節(jié)點(diǎn)A遷移到節(jié)點(diǎn)B，以下關(guān)于進(jìn)程遷移的步驟和需要考慮的因素，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.首先停止進(jìn)程P在節(jié)點(diǎn)A的執(zhí)行，將其狀態(tài)和數(shù)據(jù)打包發(fā)送到節(jié)點(diǎn)B，在節(jié)點(diǎn)B恢復(fù)進(jìn)程的執(zhí)行；需要考慮節(jié)點(diǎn)B的資源可用性和網(wǎng)絡(luò)帶寬B.在節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)程P的副本，然后逐漸將節(jié)點(diǎn)A的工作轉(zhuǎn)移到節(jié)點(diǎn)B，最后停止節(jié)點(diǎn)A的副本；需要考慮進(jìn)程的同步和數(shù)據(jù)一致性C.將進(jìn)程P在節(jié)點(diǎn)A的代碼和數(shù)據(jù)直接復(fù)制到節(jié)點(diǎn)B，然后在節(jié)點(diǎn)B啟動(dòng)進(jìn)程；需要考慮節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的操作系統(tǒng)版本差異D.進(jìn)程P在節(jié)點(diǎn)A繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)在節(jié)點(diǎn)B逐步創(chuàng)建相同的進(jìn)程環(huán)境，當(dāng)準(zhǔn)備好后切換到節(jié)點(diǎn)B執(zhí)行；需要考慮進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)和負(fù)載均衡8、在一個(gè)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的工作集為當(dāng)前時(shí)刻t之前的10毫秒內(nèi)訪問(wèn)過(guò)的頁(yè)面集合。若頁(yè)面訪問(wèn)序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁(yè)面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請(qǐng)問(wèn)在t=10毫秒時(shí)，進(jìn)程的工作集中包含哪些頁(yè)面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,19、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點(diǎn)（inode）來(lái)管理文件，每個(gè)inode包含12個(gè)直接地址指針、1個(gè)一級(jí)間接地址指針、1個(gè)二級(jí)間接地址指針和1個(gè)三級(jí)間接地址指針。每個(gè)盤(pán)塊大小為1KB，每個(gè)盤(pán)塊號(hào)占4B。若文件最大長(zhǎng)度為4TB，則三級(jí)間接地址指針指向的盤(pán)塊數(shù)是多少？（請(qǐng)?jiān)敿?xì)計(jì)算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^2610、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中的一個(gè)任務(wù)需要在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上并行執(zhí)行。以下關(guān)于分布式任務(wù)調(diào)度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務(wù)會(huì)被自動(dòng)分配到負(fù)載最輕的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡B.每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統(tǒng)中不存在資源競(jìng)爭(zhēng)和死鎖問(wèn)題，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)相互獨(dú)立D.任務(wù)在節(jié)點(diǎn)之間的遷移不會(huì)影響其執(zhí)行進(jìn)度和結(jié)果11、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進(jìn)程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)存碎片問(wèn)題。假設(shè)系統(tǒng)采用了首次適應(yīng)、最佳適應(yīng)和最壞適應(yīng)等內(nèi)存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內(nèi)存碎片的數(shù)量、內(nèi)存利用率和分配速度等方面的特點(diǎn)，并討論如何通過(guò)算法的選擇和優(yōu)化來(lái)減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存管理的效率。A.首次適應(yīng)算法最優(yōu)B.最佳適應(yīng)算法最優(yōu)C.最壞適應(yīng)算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣12、設(shè)備管理中的緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備的I/O性能。以下關(guān)于緩沖技術(shù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.緩沖技術(shù)可以減少設(shè)備和CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐量B.緩沖技術(shù)可以分為單緩沖、雙緩沖和循環(huán)緩沖等不同類(lèi)型C.緩沖技術(shù)可以通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒(méi)有作用13、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設(shè)有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲(chǔ)采用連續(xù)分配方式。當(dāng)用戶創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，以下關(guān)于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)會(huì)在磁盤(pán)上找到連續(xù)的空閑空間來(lái)存儲(chǔ)新文件的數(shù)據(jù)B.新文件的目錄項(xiàng)會(huì)立即被添加到父目錄中，無(wú)論文件數(shù)據(jù)是否完全存儲(chǔ)C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴(kuò)展可能會(huì)導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)移動(dòng)D.文件的刪除會(huì)立即釋放其占用的所有磁盤(pán)空間，包括可能存在的碎片14、在一個(gè)具有快表的分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，快表的命中率為80%，訪問(wèn)快表的時(shí)間為10ns，訪問(wèn)主存的時(shí)間為100ns。若要訪問(wèn)的頁(yè)面在快表中，那么一次有效地址轉(zhuǎn)換所需的平均時(shí)間是多少？若頁(yè)面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns15、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms和40ms。假設(shè)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法，優(yōu)先級(jí)從高到低依次為T(mén)1、T2、T3。那么，在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過(guò)程中，任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間和截止時(shí)間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級(jí)設(shè)置合理，三個(gè)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間和截止時(shí)間都能夠得到保證B.T3的響應(yīng)時(shí)間可能會(huì)超過(guò)其周期，導(dǎo)致截止時(shí)間無(wú)法保證C.T2可能會(huì)因?yàn)門(mén)1的搶占而導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間延遲，無(wú)法保證截止時(shí)間D.優(yōu)先級(jí)設(shè)置可能導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)任務(wù)長(zhǎng)時(shí)間得不到執(zhí)行，從而無(wú)法保證所有任務(wù)的截止時(shí)間二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)中的安全策略執(zhí)行。2、（本題5分）解釋容錯(cuò)技術(shù)的概念和常用方法。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的饑餓和死鎖的區(qū)別。4、（本題5分）簡(jiǎn)述緩沖技術(shù)的作用和常見(jiàn)的緩沖類(lèi)型。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的訪問(wèn)控制列表（ACL）的實(shí)現(xiàn)和管理，分析ACL與傳統(tǒng)權(quán)限模型的區(qū)別和優(yōu)勢(shì)，以及在復(fù)雜權(quán)限控制場(chǎng)景中的應(yīng)用。2、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的日志功能對(duì)于提高系統(tǒng)的可靠性和恢復(fù)能力具有重要作用。詳細(xì)論述文件系統(tǒng)日志的實(shí)現(xiàn)方式、類(lèi)型（如元數(shù)據(jù)日志、數(shù)據(jù)日志）和工作原理，分析日志對(duì)文件系統(tǒng)性能的影響，研究如何優(yōu)化日志的寫(xiě)入策略和存儲(chǔ)空間管理，以及在系統(tǒng)故障時(shí)如何利用日志進(jìn)行快速恢復(fù)。3、（本題5分）操作系統(tǒng)的文件加密技術(shù)對(duì)于保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的安全性具有重要作用。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述文件加密的算法、實(shí)現(xiàn)方式，如對(duì)稱(chēng)加密、非對(duì)稱(chēng)加密等，分析文件加密對(duì)文件系統(tǒng)性能的影響，以及如何在操作系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)高效的文件加密和解密。4、（本題5分）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)對(duì)于具有嚴(yán)格時(shí)間約束的應(yīng)用至關(guān)重要。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，如確定性響應(yīng)時(shí)間、任務(wù)優(yōu)先級(jí)分配、搶占式調(diào)度等，分析實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在工業(yè)控制、航空航天、通信等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，研究如何評(píng)估實(shí)時(shí)系統(tǒng)的性能和可靠性，以及在設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)加密可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性。請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述文件系統(tǒng)加密