廣州城市理工學(xué)院《計(jì)算思維》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《計(jì)算思維》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)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T1、T2、T3。那么，在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過程中，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)超過其周期，導(dǎo)致截止時(shí)間無法保證C.T2可能會(huì)因?yàn)門1的搶占而導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間延遲，無法保證截止時(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，從而無法保證所有任務(wù)的截止時(shí)間2、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)周期性任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms和60ms。采用速率單調(diào)調(diào)度算法（RMS），請(qǐng)問這三個(gè)任務(wù)能否被正確調(diào)度？如果能，給出調(diào)度順序；如果不能，說明原因。（）A.能，調(diào)度順序?yàn)門1,T2,T3B.能，調(diào)度順序?yàn)門1,T3,T2C.否，T2和T3的執(zhí)行時(shí)間超過其周期的一半D.否，系統(tǒng)總負(fù)載超過處理器處理能力3、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結(jié)構(gòu)（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當(dāng)進(jìn)行文件寫入操作時(shí)，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實(shí)際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)在面對(duì)系統(tǒng)崩潰或電源故障時(shí)如何保證文件系統(tǒng)的一致性，以及與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相比在性能和存儲(chǔ)空間使用方面的特點(diǎn)。A.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當(dāng)D.取決于具體的應(yīng)用和系統(tǒng)配置4、操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，分頁存儲(chǔ)管理是一種常見的內(nèi)存管理方式。在分頁存儲(chǔ)管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個(gè)固定大小的頁面，同時(shí)將內(nèi)存空間也分為相同大小的頁框。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，通過頁表將頁面映射到頁框?，F(xiàn)在考慮一個(gè)具有32位地址空間的系統(tǒng)，頁面大小為4KB，那么頁表項(xiàng)的長(zhǎng)度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位5、操作系統(tǒng)中的死鎖問題是一個(gè)重要的研究課題。假設(shè)有三個(gè)進(jìn)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(qǐng)求對(duì)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(huì)導(dǎo)致死鎖，因?yàn)槿齻€(gè)進(jìn)程都無法繼續(xù)執(zhí)行B.死鎖的發(fā)生是因?yàn)橘Y源分配不當(dāng)和進(jìn)程推進(jìn)順序不合理C.只要其中一個(gè)進(jìn)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)6、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，I/O控制方式有多種，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動(dòng)I/O、DMA方式和通道控制方式。假設(shè)一個(gè)磁盤正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以下關(guān)于不同I/O控制方式的描述中，正確的是：（）A.程序控制I/O方式下，CPU會(huì)一直等待I/O操作完成，導(dǎo)致CPU利用率很低B.中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式中，CPU在I/O操作開始后可以去執(zhí)行其他任務(wù)，直到收到中斷信號(hào)C.DMA方式下，數(shù)據(jù)的傳輸完全由DMA控制器控制，CPU無需參與D.通道控制方式是最復(fù)雜的I/O控制方式，因此在實(shí)際應(yīng)用中很少使用7、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)緩沖等不同類型C.緩沖技術(shù)可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件實(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)備沒有作用8、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(gè)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(duì)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(duì)9、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，設(shè)備管理是一項(xiàng)重要的功能。假設(shè)有一個(gè)磁盤設(shè)備，其傳輸速率為100MB/s，平均尋道時(shí)間為10毫秒，旋轉(zhuǎn)延遲為5毫秒?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程需要連續(xù)讀取100個(gè)大小均為4KB的數(shù)據(jù)塊。分析在不同的磁盤調(diào)度算法（如先來先服務(wù)、最短尋道時(shí)間優(yōu)先、電梯算法等）下，進(jìn)程完成數(shù)據(jù)讀取所需的時(shí)間，并比較這些算法在磁盤I/O性能方面的優(yōu)劣。A.先來先服務(wù)算法最優(yōu)B.最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法最優(yōu)C.電梯算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣10、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，有進(jìn)程P1、P2、P3，它們的資源需求分別為（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系統(tǒng)可用資源為（2，1，1）。采用銀行家算法判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？（）A.安全B.不安全C.無法確定D.以上都不對(duì)11、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對(duì)文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于樹形目錄結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)文件的共享，但會(huì)增加文件查找的時(shí)間復(fù)雜度B.在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個(gè)目錄時(shí)，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹形目錄結(jié)構(gòu)不允許文件或目錄重名，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個(gè)文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪問性12、某計(jì)算機(jī)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進(jìn)程提供了4GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB。假設(shè)某進(jìn)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(qǐng)?jiān)敿?xì)分析計(jì)算過程）（）A.7B.8C.9D.1013、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一個(gè)需要避免的問題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數(shù)量分別為5、4、3，每個(gè)進(jìn)程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進(jìn)程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果當(dāng)前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源A已分配資源B已分配資源CP1100P2010P3110P4101那么，系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？A.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)安全序列，如C.系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)，不存在安全序列D.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)安全序列，如14、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個(gè)大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點(diǎn)A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)?，F(xiàn)在節(jié)點(diǎn)A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進(jìn)行故障恢復(fù)和任務(wù)重新分配。在這種情況下，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)的處理方式的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.系統(tǒng)會(huì)立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點(diǎn)A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運(yùn)行B.其他節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)接管節(jié)點(diǎn)A的任務(wù)，并重新分配計(jì)算和存儲(chǔ)資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)任務(wù)回滾到之前的一個(gè)檢查點(diǎn)，然后從該點(diǎn)重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點(diǎn)A的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)15、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程間通信（IPC）是實(shí)現(xiàn)進(jìn)程協(xié)作和數(shù)據(jù)交換的重要手段。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在有多種IPC機(jī)制可供選擇，如管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存和信號(hào)量等。分析每種IPC機(jī)制在數(shù)據(jù)傳輸量、同步方式、通信效率和編程復(fù)雜性等方面的特點(diǎn)，并根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景選擇最合適的IPC機(jī)制。A.管道最適合B.消息隊(duì)列最適合C.共享內(nèi)存最適合D.應(yīng)根據(jù)具體場(chǎng)景選擇二、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)中的分布式共享內(nèi)存。2、（本題5分）什么是系統(tǒng)容錯(cuò)能力？3、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)中的分布式事務(wù)處理。4、（本題5分）什么是系統(tǒng)可維護(hù)性？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討在多核環(huán)境下操作系統(tǒng)的線程調(diào)度策略，分析如何充分利用多核資源，避免線程競(jìng)爭(zhēng)和負(fù)載不均衡。研究同步機(jī)制和緩存一致性在多核環(huán)境下的優(yōu)化方法。2、（本題5分）論述在操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理的分頁存儲(chǔ)管理和分段存儲(chǔ)管理方式的原理、優(yōu)缺點(diǎn)，并分析它們?cè)谔幚泶髢?nèi)存和多進(jìn)程環(huán)境下的性能差異以及如何進(jìn)行有效的地址轉(zhuǎn)換。3、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能在網(wǎng)絡(luò)虛擬化中的應(yīng)用，探討虛擬網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建、管理和流量控制。分析虛擬網(wǎng)絡(luò)對(duì)云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的影響。4、（本題5分）隨著云計(jì)算的興起，操作系統(tǒng)在云環(huán)境中的適應(yīng)性和優(yōu)化成為研究熱點(diǎn)。請(qǐng)綜合論述云計(jì)算環(huán)境對(duì)操作系統(tǒng)的要求，如彈性擴(kuò)展、資源虛擬化等，分析現(xiàn)有操作系統(tǒng)在云計(jì)算中的應(yīng)用和改進(jìn)方向。5、（本題5分）詳細(xì)探討