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頁閩南師范大學

《計算思維導論》2023-2024學年第二學期期末試卷院(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1分，共20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、某操作系統采用分段存儲管理方式，邏輯地址由段號和段內偏移量組成。若某進程的段表如下：段號0對應的段長為1000，基址為5000；段號1對應的段長為2000，基址為3000；段號2對應的段長為3000，基址為12000。當進程訪問的邏輯地址為1，1500時，對應的物理地址是多少？（）A.4500B.5500C.6500D.出錯2、在操作系統的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理都有各自的特點。假設一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關于段式存儲管理的優點的描述，正確的是：（）A.段的長度可以根據程序的邏輯需要動態改變，更便于程序的擴展和修改B.由于段的長度固定，內存分配和管理更加簡單高效C.段式存儲管理不會產生內存碎片，提高了內存利用率D.段式存儲管理的地址轉換速度比頁式存儲管理更快3、在一個操作系統中，有進程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），系統可用資源為（2，1，1）。采用銀行家算法判斷系統是否處于安全狀態？（）A.安全B.不安全C.無法確定D.以上都不對4、在一個采用虛擬存儲技術的系統中，某進程的工作集為當前時刻t之前的10毫秒內訪問過的頁面集合。若頁面訪問序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請問在t=10毫秒時，進程的工作集中包含哪些頁面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,15、進程同步和互斥是操作系統中保證進程正確執行的關鍵機制。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，執行P(S)操作；當P1訪問結束后，執行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執行P(S)操作后，如果S的值變為0，則P1獲得資源R并進入臨界區B.如果P2在P1執行V(S)操作之前執行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，因為這意味著出現了錯誤的操作D.當P1執行V(S)操作后，如果有多個進程在等待資源R，操作系統會隨機選擇一個進程進入臨界區6、某操作系統采用了文件的加密技術，對文件的內容進行加密存儲。在讀取文件時，需要先進行解密操作。假設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、設備管理中的設備驅動程序是連接操作系統和設備的橋梁。以下關于設備驅動程序的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備驅動程序負責將操作系統的命令轉換為設備能夠理解的指令B.設備驅動程序可以分為內核態驅動程序和用戶態驅動程序兩種類型C.設備驅動程序需要考慮設備的特性和操作系統的接口規范D.設備驅動程序一旦安裝就不能修改，否則會導致系統崩潰8、文件系統的性能優化是提高系統整體性能的重要方面。以下關于文件系統性能優化的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統可以采用緩存技術來提高文件的訪問速度B.文件系統可以采用預讀和延遲寫技術來減少磁盤I/O次數C.文件系統可以采用磁盤調度算法來優化磁盤的訪問順序D.文件系統的性能優化只需要考慮文件的讀取操作，不需要考慮文件的寫入操作9、在操作系統的設備管理中，緩沖技術可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術，它由多個緩沖區組成，可以用于輸入、輸出和中間轉換。假設一個系統中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉換，每個緩沖池包含10個緩沖區。現在有一個進程進行數據輸入和輸出操作，輸入數據量為50KB，輸出數據量為30KB，每個緩沖區大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個10、在一個具有緩沖池的操作系統中，緩沖池由多個緩沖區組成，分為空緩沖區隊列、裝滿輸入數據的緩沖區隊列和裝滿輸出數據的緩沖區隊列。當進程需要輸入數據時，從裝滿輸入數據的緩沖區隊列中取出一個緩沖區；當進程需要輸出數據時，將數據放入空緩沖區中。假設當前空緩沖區隊列為空，裝滿輸入數據的緩沖區隊列中有3個緩沖區，裝滿輸出數據的緩沖區隊列中有2個緩沖區。進程P1需要輸入數據，進程P2需要輸出數據。那么，系統會如何處理？（）A.進程P1等待，進程P2將數據放入空緩沖區B.進程P2等待，進程P1從裝滿輸入數據的緩沖區隊列中取出一個緩沖區C.進程P1從裝滿輸入數據的緩沖區隊列中取出一個緩沖區，進程P2等待D.進程P1和P2都等待11、有一個文件系統，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+512×512×512×51212、在一個操作系統中，進程間通信（IPC）是實現進程協作和數據交換的重要手段。假設有兩個進程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數據。現在有多種IPC機制可供選擇，如管道、消息隊列、共享內存和信號量等。分析每種IPC機制在數據傳輸量、同步方式、通信效率和編程復雜性等方面的特點，并根據具體的應用場景選擇最合適的IPC機制。A.管道最適合B.消息隊列最適合C.共享內存最適合D.應根據具體場景選擇13、在操作系統的進程通信中，共享內存是一種高效的方式。假設有兩個進程P1和P2通過共享內存進行通信，以下關于共享內存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內存區域的大小是固定的，不能動態調整B.進程P1和P2對共享內存的訪問是互斥的，避免了數據沖突C.共享內存通信需要操作系統提供額外的同步機制來保證數據的一致性D.共享內存通信只適用于同一臺計算機上的進程，不能用于不同計算機之間的進程通信14、在操作系統的虛擬存儲管理中，頁面置換算法的選擇對系統性能有很大影響。假設系統采用最近未使用（NRU）頁面置換算法，以下關于NRU算法的描述中，正確的是：（）A.NRU算法根據頁面最近是否被使用以及是否被修改來選擇置換頁面B.NRU算法總是選擇最長時間未被使用的頁面進行置換C.NRU算法在選擇置換頁面時，不考慮頁面的訪問頻率D.NRU算法比先進先出（FIFO）算法更能避免Belady異常現象15、在一個采用動態分區存儲管理的系統中，初始時內存為空。現有作業J1、J2、J3、J4、J5依次請求裝入內存，它們所需的內存空間大小分別為200KB、150KB、100KB、50KB、250KB。若采用最佳適應算法分配內存，請問作業J5能否裝入內存？（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對16、設備管理是操作系統的重要任務之一。以下關于設備管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備管理負責管理計算機中的各種外部設備，如硬盤、打印機、鍵盤等B.設備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅動I/O和DMA方式等C.設備管理可以通過設備驅動程序來實現對設備的控制和操作D.設備管理可以將所有設備都看作是文件，通過文件系統來進行管理17、在文件系統中，文件的存儲方式有連續存儲、鏈式存儲和索引存儲等。假設一個文件系統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.連續存儲適合大文件，因為可以快速定位文件數據，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18、在一個操作系統中，死鎖是一種可能發生的嚴重問題。假設有四個進程P1、P2、P3和P4，它們分別占用了部分資源，并請求其他資源，從而形成了一個死鎖的局面。已知進程P1占用了資源R1，并請求資源R2；進程P2占用了資源R2，并請求資源R3；進程P3占用了資源R3，并請求資源R1；進程P4占用了資源R4，并請求資源R1。分析這種死鎖情況是如何產生的，以及可以采用哪些死鎖預防、避免和檢測恢復的策略來解決這個問題，并比較這些策略在系統性能和資源利用率方面的影響（）A.采用死鎖預防策略最優B.采用死鎖避免策略最優C.采用死鎖檢測恢復策略最優D.不同策略在不同情況下各有優劣19、在一個多線程操作系統中，一個進程可以包含多個線程。假設一個進程P有兩個線程T1和T2，它們共享進程的資源，如內存、文件描述符等。現在線程T1正在進行一個耗時的計算操作，而線程T2需要訪問線程T1正在使用的資源。分析在這種情況下，可能出現的線程同步問題，如競爭條件和死鎖，并討論如何使用互斥鎖、條件變量等同步機制來解決這些問題，以及這些同步機制對線程執行效率的影響。A.同步機制總是提高效率B.同步機制總是降低效率C.同步機制在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于線程的操作和資源的使用情況20、進程同步是操作系統中保證進程協調運行的重要機制。假設有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區。P1負責向緩沖區寫入數據，P2負責從緩沖區讀取數據。為了保證數據的正確讀寫，需要使用信號量進行同步。以下關于信號量操作的描述，正確的是：（）A.P1在寫入數據前先執行V操作，P2在讀取數據前先執行P操作B.P1在寫入數據前先執行P操作，P2在讀取數據前先執行V操作C.P1和P2在讀寫數據前都先執行P操作，完成后都執行V操作D.P1和P2在讀寫數據前都先執行V操作，完成后都執行P操作二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）什么是操作系統的版本升級策略和用戶遷移方案？2、（本題5分）操作系統如何處理實時任務的截止時間？3、（本題5分）什么是操作系統的性能基準測試？4、（本題5分）簡述操作系統中的分布式鎖。5、（本題5分）簡述操作系統的性能優化案例分析。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討操作系統在處理多核環境下的進程同步開銷降低策略。2、（本題5分）研究操作系統如何支持不同類型的文件系統加密的密鑰分發和管理。3、（本題5分）分析操作系統中的作業管理功能，包括作業的提交、調度和控制。4、（本題5分）探討操作系統如何處理進程間通信中的消息傳遞的異步和同步模式。5、（本題5分）分析操作系統如何實現對文件系統的日志記錄和分析功能。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）操作系統中的文件加密技術對于保護敏感數據的安全性具有重要意義。深入探討文件加密的算法和實現