江蘇航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計算機組織與架構(gòu)二》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁江蘇航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計算機組織與架構(gòu)二》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中的一個任務(wù)需要在多個節(jié)點上并行執(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)會被自動分配到負(fù)載最輕的節(jié)點上執(zhí)行，以實現(xiàn)負(fù)載均衡B.每個節(jié)點獨立進行任務(wù)調(diào)度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統(tǒng)中不存在資源競爭和死鎖問題，因為節(jié)點相互獨立D.任務(wù)在節(jié)點之間的遷移不會影響其執(zhí)行進度和結(jié)果2、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，邏輯地址由段號和段內(nèi)偏移量組成。若某進程的段表如下：段號0對應(yīng)的段長為1000，基址為5000；段號1對應(yīng)的段長為2000，基址為3000；段號2對應(yīng)的段長為3000，基址為12000。當(dāng)進程訪問的邏輯地址為1，1500時，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.4500B.5500C.6500D.出錯3、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理采用分段和分頁相結(jié)合的方式。假設(shè)有一個進程，其邏輯地址空間被分為三個段，每個段又被分為若干頁?，F(xiàn)在進程要訪問一個邏輯地址，系統(tǒng)需要進行多次地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于這種地址轉(zhuǎn)換過程的描述，哪一項是正確的？（）A.首先進行段的地址轉(zhuǎn)換，得到段內(nèi)的起始地址，然后再進行頁的地址轉(zhuǎn)換，得到最終的物理地址B.先進行頁的地址轉(zhuǎn)換，確定頁內(nèi)偏移量，再進行段的地址轉(zhuǎn)換，得到物理地址C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進行，通過計算得到最終的物理地址D.隨機選擇先進行段的地址轉(zhuǎn)換或頁的地址轉(zhuǎn)換，然后再進行另一個的轉(zhuǎn)換4、操作系統(tǒng)中的死鎖問題是一個重要的研究課題。假設(shè)有三個進程P1、P2和P3，它們分別需要資源A、B和C。目前，P1占用了資源A，P2占用了資源B，P3占用了資源C，并且它們都在請求對方占用的資源。以下關(guān)于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會導(dǎo)致死鎖，因為三個進程都無法繼續(xù)執(zhí)行B.死鎖的發(fā)生是因為資源分配不當(dāng)和進程推進順序不合理C.只要其中一個進程釋放其占用的資源，就可以避免死鎖的發(fā)生D.操作系統(tǒng)可以通過預(yù)先分配所有資源的方式來完全避免死鎖的出現(xiàn)5、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6、某操作系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，用戶A創(chuàng)建了一個文件/home/A/doc.txt，用戶B想要訪問該文件，但是沒有權(quán)限。若用戶A賦予用戶B對該文件的讀權(quán)限，用戶B應(yīng)該如何訪問該文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不對7、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備獨立性是指用戶程序在使用設(shè)備時不依賴于具體的物理設(shè)備。為了實現(xiàn)設(shè)備獨立性，系統(tǒng)引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備的概念，并通過設(shè)備驅(qū)動程序進行轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個系統(tǒng)中有三種類型的設(shè)備：打印機、磁盤和掃描儀。用戶程序通過邏輯設(shè)備名請求使用設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備分配表進行設(shè)備分配?，F(xiàn)在有多個進程同時請求使用打印機和磁盤，為了有效地進行設(shè)備分配，系統(tǒng)采用的策略應(yīng)該是（）A.先來先服務(wù)B.優(yōu)先級分配C.短作業(yè)優(yōu)先D.隨機分配8、進程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機制。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們共享一個資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號量機制。初始時，信號量S的值為1。當(dāng)P1訪問資源R時，執(zhí)行P(S)操作；當(dāng)P1訪問結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號量和進程操作的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)P1執(zhí)行P(S)操作后，如果S的值變?yōu)?，則P1獲得資源R并進入臨界區(qū)B.如果P2在P1執(zhí)行V(S)操作之前執(zhí)行P(S)操作，P2一定會被阻塞C.信號量S的值永遠(yuǎn)不會小于0，因為這意味著出現(xiàn)了錯誤的操作D.當(dāng)P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個進程在等待資源R，操作系統(tǒng)會隨機選擇一個進程進入臨界區(qū)9、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(dāng)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10、在一個多道程序設(shè)計系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。進程A正在使用CPU進行計算，進程B正在等待I/O操作完成，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)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)可能會將CPU分配給進程C，暫停進程A的執(zhí)行B.由于進程B正在等待I/O操作，所以它會被立即調(diào)度執(zhí)行C.進程A會一直占用CPU直到其計算任務(wù)完成，不會被調(diào)度切換D.操作系統(tǒng)一定會選擇等待時間最長的進程進行調(diào)度11、在一個多任務(wù)操作系統(tǒng)中，多個進程同時競爭CPU資源。假設(shè)系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個進程被分配相同長度的時間片。當(dāng)一個進程在其時間片內(nèi)未完成任務(wù)時，會被掛起并放入就緒隊列等待下一輪調(diào)度?，F(xiàn)在有三個進程P1、P2和P3，它們的運行時間分別為20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系統(tǒng)的時間片長度為10毫秒，那么這三個進程的平均周轉(zhuǎn)時間（從進程開始到完成的時間）大約是多少？需要考慮進程的切換時間和等待時間，并分析這種調(diào)度算法在不同場景下的優(yōu)缺點。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒12、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)核負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的核心資源和提供基本的服務(wù)。假設(shè)有兩種內(nèi)核結(jié)構(gòu)：微內(nèi)核和宏內(nèi)核。微內(nèi)核將系統(tǒng)的核心功能放在內(nèi)核空間，而將大部分服務(wù)放在用戶空間；宏內(nèi)核則將更多的功能集成在內(nèi)核空間。分析微內(nèi)核和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)性能、可擴展性、安全性和開發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點，并討論在不同應(yīng)用場景下哪種內(nèi)核結(jié)構(gòu)更合適。A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)B.宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)C.兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無法確定哪種結(jié)構(gòu)更好13、某計算機采用虛擬存儲技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進程提供了4GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB。假設(shè)某進程的虛擬頁面訪問序列為1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳頁面置換算法（OPT），則發(fā)生缺頁中斷的次數(shù)是多少？（請詳細(xì)分析計算過程）（）A.7B.8C.9D.1014、在操作系統(tǒng)中，進程的調(diào)度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于進程調(diào)度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法簡單直觀，但可能導(dǎo)致短作業(yè)等待時間過長B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導(dǎo)致長作業(yè)饑餓C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個進程都有機會執(zhí)行，但可能導(dǎo)致頻繁的上下文切換D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法可以兼顧短作業(yè)和長作業(yè)的需求，但計算響應(yīng)比的開銷較大，不適合實時系統(tǒng)15、在操作系統(tǒng)的進程調(diào)度中，常見的調(diào)度算法有先來先服務(wù)（FCFS）、短作業(yè)優(yōu)先（SJF）、時間片輪轉(zhuǎn)（RR）和優(yōu)先級調(diào)度等。假設(shè)系統(tǒng)中有四個進程P1、P2、P3和P4，它們的到達(dá)時間分別為0、1、2和3毫秒，運行時間分別為8、4、9和5毫秒。若采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法，那么平均周轉(zhuǎn)時間為（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是邊緣計算中的操作系統(tǒng)需求？2、（本題5分）操作系統(tǒng)如何處理多核系統(tǒng)中的緩存一致性？3、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)中的安全漏洞檢測。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理中的頁面錯誤處理流程，探討頁面錯誤的類型、原因和處理策略。分析頁面錯誤對系統(tǒng)性能的影響和優(yōu)化方法。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的擴展性和可維護性，研究如何支持大容量存儲、動態(tài)文件系統(tǒng)擴展和文件系統(tǒng)的升級。分析文件系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計對其擴展性和可維護性的影響。3、（本題5分）深入探討在多核操作系統(tǒng)中，緩存一致性協(xié)議的工作原理和實現(xiàn)方式，分析不同協(xié)議（如MESI、MOESI等）的特點和對系統(tǒng)性能的影響，以及在多核編程中的注意事項。4、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的索引節(jié)點（inode）管理，研究inode的結(jié)構(gòu)、分配和回收策略。分析inode對文件系統(tǒng)