華東師范大學《計算機原理及應(yīng)用》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《計算機原理及應(yīng)用》2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核之間的接口。假設(shè)用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，通過系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)這個功能。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程的描述，哪一項是正確的？（）A.用戶程序通過陷入指令（trap）進入內(nèi)核態(tài)，內(nèi)核執(zhí)行相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程，完成文件讀取操作后返回用戶態(tài)B.用戶程序直接在用戶態(tài)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，操作系統(tǒng)內(nèi)核監(jiān)測到后進行相應(yīng)的處理C.用戶程序?qū)⑾到y(tǒng)調(diào)用請求發(fā)送到消息隊列，內(nèi)核從隊列中獲取請求并執(zhí)行D.用戶程序通過中斷信號通知內(nèi)核執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核暫停當前任務(wù)進行處理2、文件系統(tǒng)的文件共享是指多個用戶可以同時訪問同一個文件。以下關(guān)于文件共享的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系統(tǒng)的效率B.文件共享可以通過硬鏈接和軟鏈接兩種方式實現(xiàn)C.文件共享需要解決文件的同步和一致性問題D.文件共享只對文本文件有效，對二進制文件沒有作用3、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級的任務(wù)能夠及時得到處理。假設(shè)當前有三個任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級依次降低。當T1和T2同時就緒時，以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調(diào)度T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會按照一定的時間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級最低，它將永遠不會得到執(zhí)行機會4、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)存碎片問題。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，并討論如何通過算法的選擇和優(yōu)化來減少內(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5、在一個采用位示圖進行磁盤空間管理的操作系統(tǒng)中，磁盤共有1000個物理塊，位示圖中每個字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.336、某操作系統(tǒng)采用了文件的加密技術(shù)，對文件的內(nèi)容進行加密存儲。在讀取文件時，需要先進行解密操作。假設(shè)加密和解密算法的時間復雜度相同，且均為O(n)，其中n為文件的大小。如果讀取一個10MB的文件，加密算法的執(zhí)行時間為5秒，那么解密這個文件大約需要多長時間？（）A.5秒B.10秒C.15秒D.20秒7、在一個實時操作系統(tǒng)中，有多個任務(wù)具有不同的截止時間和優(yōu)先級。任務(wù)T1的截止時間為100毫秒，優(yōu)先級為高；任務(wù)T2的截止時間為200毫秒，優(yōu)先級為中；任務(wù)T3的截止時間為300毫秒，優(yōu)先級為低。假設(shè)系統(tǒng)當前處于空閑狀態(tài)，然后這三個任務(wù)依次到達。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，那么任務(wù)的執(zhí)行順序是怎樣的？同時分析這種調(diào)度算法在滿足實時任務(wù)截止時間方面的可靠性和可能存在的問題。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T18、某磁盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，平均尋道時間為8ms，每個磁道包含1000個扇區(qū)，傳輸速率為50MB/s。若要讀取一個50MB的文件，其平均訪問時間約為多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms9、在一個采用多級反饋隊列調(diào)度算法的操作系統(tǒng)中，設(shè)置了三個就緒隊列，優(yōu)先級從高到低依次為Q1、Q2、Q3，時間片大小分別為2ms、4ms、8ms。進程P首先進入Q1隊列，在Q1中運行1ms后未完成，被放入Q2隊列；在Q2中運行3ms后未完成，被放入Q3隊列。那么，進程P在Q3隊列中的時間片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不確定，取決于系統(tǒng)設(shè)置10、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用連續(xù)分配方式。已知一個文件的起始物理塊號為100，文件長度為50個物理塊。如果要在文件中間插入10個物理塊的內(nèi)容，需要進行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長度B.將文件后半部分內(nèi)容向后移動10個物理塊的位置，然后插入新內(nèi)容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內(nèi)容和新內(nèi)容一起寫入D.無法在連續(xù)分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式11、在操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)被廣泛應(yīng)用。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁存儲管理，頁面大小為4KB。進程的虛擬地址空間為8GB。當進程訪問一個虛擬地址時，操作系統(tǒng)需要進行地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存和地址轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進程可以使用比物理內(nèi)存更大的地址空間，但可能會導致內(nèi)存碎片的產(chǎn)生B.地址轉(zhuǎn)換過程中，操作系統(tǒng)通過頁表將虛擬地址直接映射為物理地址，無需其他操作C.虛擬內(nèi)存技術(shù)總是能夠提高系統(tǒng)的內(nèi)存利用率，無論進程的實際內(nèi)存需求如何D.當進程訪問的虛擬地址對應(yīng)的頁面不在物理內(nèi)存中時，操作系統(tǒng)會立即將整個進程換出到外存12、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項關(guān)鍵任務(wù)，分頁存儲管理是一種常見的內(nèi)存管理方式。在分頁存儲管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個固定大小的頁面，同時將內(nèi)存空間也分為相同大小的頁框。當程序運行時，通過頁表將頁面映射到頁框?，F(xiàn)在考慮一個具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁面大小為4KB，那么頁表項的長度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位13、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進程管理模塊負責進程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止等操作。假設(shè)一個進程由于等待資源而進入阻塞狀態(tài)。以下關(guān)于阻塞進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述，正確的是：（）A.當所需資源可用時，阻塞進程會直接轉(zhuǎn)換為運行狀態(tài)B.阻塞進程首先轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，然后等待調(diào)度程序分配CPUC.阻塞進程會一直保持阻塞狀態(tài)，直到系統(tǒng)強制終止D.阻塞進程在等待一段時間后會自動轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)14、在一個具有多個進程的系統(tǒng)中，進程之間通過共享內(nèi)存進行通信。假設(shè)共享內(nèi)存區(qū)域的大小為10MB，有兩個進程P1和P2同時對該共享內(nèi)存進行讀寫操作。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，需要采用何種同步機制？（）A.信號量B.管程C.消息隊列D.條件變量15、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負責管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動程序來實現(xiàn)對設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下16、在一個多道程序設(shè)計的操作系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)進程A正在執(zhí)行計算任務(wù)，進程B正在進行I/O操作，進程C處于就緒狀態(tài)。此時，操作系統(tǒng)進行進程調(diào)度。以下關(guān)于進程調(diào)度的說法中，正確的是：（）A.一定會將進程C調(diào)度執(zhí)行，因為它處于就緒狀態(tài)B.可能會繼續(xù)讓進程A執(zhí)行，因為它正在進行計算且未完成C.一定會優(yōu)先調(diào)度進程B，因為I/O操作通常具有較高的優(yōu)先級D.可能會選擇一個新的進程進入執(zhí)行，而不是在這三個進程中進行調(diào)度17、在一個具有進程通信機制的操作系統(tǒng)中，有進程P1和P2，它們通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發(fā)送了5條消息，P2從消息隊列中接收消息。假設(shè)消息隊列遵循先進先出的原則，且P2接收消息的速度比P1發(fā)送消息的速度慢。當P2開始接收消息時，消息隊列中已有3條消息。那么，P2最多能接收到幾條消息？（）A.3條B.5條C.8條D.不確定，取決于P2接收消息的時間和P1發(fā)送消息的情況18、在一個具有多級目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，用戶A在其主目錄下創(chuàng)建了一個子目錄subdir，并在subdir目錄下創(chuàng)建了文件file.txt。用戶B沒有權(quán)限訪問用戶A的主目錄，但具有對subdir目錄的讀權(quán)限。請問用戶B能否讀取file.txt文件的內(nèi)容？（）A.能B.不能C.取決于文件的具體權(quán)限設(shè)置D.無法確定19、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備與CPU之間的并行性。假設(shè)一個設(shè)備向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，CPU從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。以下關(guān)于緩沖區(qū)的作用的描述，正確的是：（）A.緩沖區(qū)可以減少設(shè)備等待CPU處理數(shù)據(jù)的時間，提高設(shè)備利用率B.緩沖區(qū)可以保證數(shù)據(jù)的順序一致性，避免數(shù)據(jù)混亂C.緩沖區(qū)可以增大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挘岣邤?shù)據(jù)傳輸速度D.緩沖區(qū)可以消除設(shè)備與CPU之間的速度差異，實現(xiàn)同步工作20、某磁盤共有200個柱面，每個柱面有20個磁道，每個磁道有10個扇區(qū)。假定磁盤旋轉(zhuǎn)一圈的時間為20ms，磁頭在每個磁道上的平均移動時間為10ms。若要讀取一個位于第150柱面、第5磁道、第8扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時間？（請說明計算過程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述分時操作系統(tǒng)的工作原理。2、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的綠色計算理念？3、（本題5分）簡述進程通信的方式有哪些？三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的分布式文件系統(tǒng)的副本管理策略。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題及解決方案。3、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程間通信的消息傳遞的消息隊列大小設(shè)置。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持不同類型的文件系統(tǒng)的日志分析工具和可視