硅湖職業(yè)技術學院《計算思維導論》2023-2024學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁硅湖職業(yè)技術學院《計算思維導論》

2023-2024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)絡連接在一起，共同完成一個大型任務。假設系統(tǒng)中有節(jié)點A、B、C和D，它們分別承擔不同的計算任務和數(shù)據(jù)存儲任務?，F(xiàn)在節(jié)點A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進行故障恢復和任務重新分配。在這種情況下，以下關于分布式操作系統(tǒng)的處理方式的描述，哪一項是正確的？（）A.系統(tǒng)會立即停止所有任務，等待節(jié)點A恢復正常后再繼續(xù)運行B.其他節(jié)點會自動接管節(jié)點A的任務，并重新分配計算和存儲資源，保證任務繼續(xù)進行C.系統(tǒng)會將整個任務回滾到之前的一個檢查點，然后從該點重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復雜性，節(jié)點A的故障會導致整個系統(tǒng)崩潰，無法恢復2、進程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進程正確執(zhí)行的關鍵機制。假設有兩個進程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P1訪問資源R時，執(zhí)行P(S)操作；當P1訪問結束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關于信號量和進程操作的描述中，正確的是：（）A.當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的值永遠不會小于0，因為這意味著出現(xiàn)了錯誤的操作D.當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)3、在一個多道批處理系統(tǒng)中，有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時間、運行時間如下表所示：作業(yè)提交時間運行時間（小時）J18:003J29:002J310:001假設系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計算三個作業(yè)的平均周轉時間。（給出詳細的計算過程）（）A.4小時B.4.33小時C.4.67小時D.5小時4、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。假設一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結構，文件的物理存儲采用連續(xù)分配方式。當用戶創(chuàng)建一個新文件時，以下關于文件系統(tǒng)操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統(tǒng)首先在目錄中為新文件創(chuàng)建一個條目，然后在磁盤上為其分配連續(xù)的存儲空間B.由于采用連續(xù)分配方式，文件系統(tǒng)需要從頭開始查找足夠的連續(xù)空間來存儲新文件C.文件系統(tǒng)會為新文件隨機分配存儲空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續(xù)分配方式會導致文件的擴展非常困難，所以文件系統(tǒng)通常會拒絕創(chuàng)建較大的新文件5、有一個文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13個地址項，其中0-9個地址項為直接地址，第10個地址項為一次間接地址，第11個地址項為二次間接地址，第12個地址項為三次間接地址。若每個盤塊的大小為512B，每個盤塊號占4B，則該文件系統(tǒng)允許的最大文件長度是多少？（給出詳細的計算步驟）（）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+512×512×512×5126、在一個文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式采用鏈接分配。假設一個文件由5個盤塊組成，盤塊號依次為100、50、120、80、20。如果要刪除這個文件，需要進行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項B.依次釋放5個盤塊C.從后向前依次釋放盤塊，并修改前一個盤塊的指針D.從前向后依次釋放盤塊，并修改后一個盤塊的指針7、在一個具有虛擬存儲功能的操作系統(tǒng)中，某進程的部分頁面被換出到外存。當該進程再次訪問這些被換出的頁面時，會產(chǎn)生缺頁中斷。以下關于缺頁中斷處理的說法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會立即將所需頁面從外存調(diào)入內(nèi)存，然后恢復進程的執(zhí)行B.缺頁中斷處理過程中，進程會被一直阻塞，直到頁面調(diào)入完成C.操作系統(tǒng)會先選擇一個合適的頁面進行置換，然后將所需頁面調(diào)入內(nèi)存D.缺頁中斷的處理優(yōu)先級低于其他硬件中斷，會在其他中斷處理完成后再進行8、在文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式有連續(xù)存儲、鏈式存儲和索引存儲等。假設一個文件系統(tǒng)主要處理大文件的存儲和訪問。以下關于存儲方式選擇的描述，正確的是：（）A.連續(xù)存儲適合大文件，因為可以快速定位文件數(shù)據(jù)，讀寫效率高B.鏈式存儲可以充分利用磁盤空間，適合存儲大文件C.索引存儲會增加文件的存儲空間開銷，不適合大文件存儲D.對于大文件，應該隨機選擇一種存儲方式，性能差異不大9、在一個單CPU的操作系統(tǒng)中，有四個進程P1、P2、P3和P4，它們的到達時間、運行時間和優(yōu)先級如下表所示。進程到達時間運行時間（ms）優(yōu)先級P1053P2142P3261P4334假設系統(tǒng)采用搶占式優(yōu)先級調(diào)度算法，當時間片為2ms時，進程的平均周轉時間是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.12.5msB.13.5msC.14.5msD.15.5ms10、在一個多道程序設計的操作系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。假設進程A正在執(zhí)行計算任務，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11、操作系統(tǒng)的中斷機制是實現(xiàn)多任務和設備管理的關鍵。以下關于中斷的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.中斷是指CPU在執(zhí)行程序的過程中，由于外部事件的發(fā)生而暫停當前程序的執(zhí)行，轉而去處理外部事件B.中斷可以分為硬件中斷和軟件中斷，硬件中斷是由外部設備產(chǎn)生的，軟件中斷是由程序中的指令產(chǎn)生的C.中斷處理程序負責處理中斷事件，通常會保存當前程序的狀態(tài)，然后執(zhí)行相應的處理操作D.中斷可以被屏蔽，即CPU可以忽略某些中斷請求，繼續(xù)執(zhí)行當前程序12、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個表項占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB13、在一個采用分頁存儲管理的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的邏輯地址空間被劃分為若干固定大小的頁，物理內(nèi)存也被劃分為相同大小的頁框。假設頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址為0x12345678，該地址對應的頁號和頁內(nèi)偏移量分別是多少？同時，若系統(tǒng)的物理內(nèi)存有16GB，頁框大小與頁面大小相同，那么物理地址空間的頁表項數(shù)量最多是多少？（）A.頁號為0x0324，頁內(nèi)偏移量為0x1678；頁表項數(shù)量最多為2^28個B.頁號為0x1234，頁內(nèi)偏移量為0x5678；頁表項數(shù)量最多為2^30個C.頁號為0x5678，頁內(nèi)偏移量為0x1234；頁表項數(shù)量最多為2^34個D.頁號為0x3456，頁內(nèi)偏移量為0x7812；頁表項數(shù)量最多為2^32個14、在一個操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉換是由各種事件引起的。假設進程當前處于就緒狀態(tài)，以下哪種事件會導致進程進入阻塞狀態(tài)？（）A.分配到CPU時間片B.等待的I/O操作完成C.等待獲取一個資源，而該資源當前不可用D.時間片用完15、在一個采用分段存儲管理的操作系統(tǒng)中，一個進程被分為三個段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。代碼段起始地址為0，長度為1000字節(jié)；數(shù)據(jù)段起始地址為1500，長度為500字節(jié)；堆棧段起始地址為2500，長度為800字節(jié)。系統(tǒng)的段表如下：段號起始地址段長1010002150050032500800。當進程訪問邏輯地址為2000的內(nèi)存單元時，會發(fā)生什么情況？（）A.正常訪問，對應的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)段內(nèi)B.產(chǎn)生越界錯誤，該地址超出了進程的地址空間C.進行地址轉換，將邏輯地址轉換為物理地址后訪問D.系統(tǒng)進行段的合并操作，然后再進行訪問二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是軟實時任務和硬實時任務？2、（本題5分）簡述進程阻塞和喚醒的原因和機制。3、（本題5分）文件系統(tǒng)的擴展屬性有什么作用？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細闡述操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存技術，包括其原理、實現(xiàn)方式以及對系統(tǒng)性能的影響。分析虛擬內(nèi)存如何解決內(nèi)存不足的問題，以及在實際應用中可能遇到的挑戰(zhàn)。2、（本題5分）操作系統(tǒng)的可靠性和容錯性是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要因素。論述操作系統(tǒng)中的錯誤檢測和恢復機制，如硬件錯誤處理、軟件錯誤恢復、系統(tǒng)備份和還原等，分析容錯技術在提高系統(tǒng)可用性方面的作用，探討如何構建高可靠的操作系統(tǒng)。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的設備驅動程序的開發(fā)和調(diào)試方法，包括硬件接口的理解、驅動程序的架構和代碼實現(xiàn)。分析設備驅動程序的穩(wěn)定性和兼容性問題的解決策略。4、（本題5分）進程調(diào)度是操作系統(tǒng)的核心功能之一。請詳細論述進程調(diào)度的各種算法，如先來先服務、短作業(yè)優(yōu)先、時間片輪轉等，探討它們在系統(tǒng)性能、響應時間、公平性等方面的影響，并結合實際場景說明如何選擇合適的調(diào)度算法。5、（本題5分）操作系統(tǒng)中的設備驅動程序開發(fā)是與硬件交互的關鍵環(huán)節(jié)。深入探討設備驅動程序的結構、接口規(guī)范