學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁延邊職業技術學院《計算機成原理》

2023-2024學年第二學期期末試卷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1分，共15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、在一個支持多線程的操作系統中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設有兩個線程T1和T2共享一個全局變量count，初始值為0。T1負責對count進行加1操作，T2負責對count進行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機制。以下關于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進行加1操作，T2不需要獲取鎖進行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會導致線程的切換，從而降低系統性能D.可以使用多個鎖來分別保護count的加操作和減操作，提高并發度2、某操作系統采用動態分區分配方式管理內存，初始時內存為空。現有一系列內存分配請求和釋放請求，分配請求依次為：300KB、200KB、150KB、400KB，釋放請求依次為：200KB、300KB。采用最佳適應算法進行內存分配和回收，請問最終內存的空閑分區情況是怎樣的？（）A.一個150KB的空閑分區和一個400KB的空閑分區B.一個200KB的空閑分區和一個350KB的空閑分區C.一個350KB的空閑分區和一個150KB的空閑分區D.一個550KB的空閑分區3、在一個操作系統中，系統調用是用戶程序與內核進行交互的接口。假設一個用戶程序需要讀取一個文件的內容，它通過系統調用向內核發起請求。分析系統調用的執行過程，包括從用戶態切換到內核態、內核的處理邏輯以及返回結果給用戶態的機制，并討論系統調用的開銷和如何減少系統調用的次數以提高程序的性能。A.系統調用開銷小，無需優化B.系統調用開銷大，可通過緩存優化C.系統調用開銷大，可通過合并調用優化D.系統調用開銷適中，無需特別優化4、在操作系統中，進程通信是進程之間交換信息的重要手段。常見的進程通信方式有共享存儲、消息傳遞和管道通信等。共享存儲方式通過在內存中開辟共享存儲區來實現進程間的通信；消息傳遞方式則通過發送和接收消息來完成；管道通信是一種半雙工的通信方式。現在有兩個進程需要頻繁地交換大量數據，為了提高通信效率，最適合采用的通信方式是（）A.共享存儲B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式均可5、在一個文件系統中，文件控制塊（FCB）包含了文件的各種屬性信息，如文件名、文件大小、文件創建時間等。假設一個文件系統中有1000個文件，每個文件的FCB占用128字節，磁盤塊大小為1024字節。那么，存儲這些文件的FCB至少需要多少個磁盤塊？（）A.125B.128C.256D.5126、某操作系統中，有三個進程P1、P2和P3，它們共享兩個資源R1和R2。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源最大需求資源R1R2R1R2P11032P20121P31131系統是否處于安全狀態？如果是，給出一個安全序列。（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P27、在一個分布式操作系統中，進程遷移是一項重要的功能。假設進程P需要從節點A遷移到節點B，以下關于進程遷移的步驟和需要考慮的因素，哪一項是正確的？（）A.首先停止進程P在節點A的執行，將其狀態和數據打包發送到節點B，在節點B恢復進程的執行；需要考慮節點B的資源可用性和網絡帶寬B.在節點A和節點B同時啟動進程P的副本，然后逐漸將節點A的工作轉移到節點B，最后停止節點A的副本；需要考慮進程的同步和數據一致性C.將進程P在節點A的代碼和數據直接復制到節點B，然后在節點B啟動進程；需要考慮節點A和節點B的操作系統版本差異D.進程P在節點A繼續執行，同時在節點B逐步創建相同的進程環境，當準備好后切換到節點B執行；需要考慮進程的優先級和負載均衡8、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.3,4,5,6,19、某文件系統采用索引節點（inode）來管理文件，每個inode包含12個直接地址指針、1個一級間接地址指針、1個二級間接地址指針和1個三級間接地址指針。每個盤塊大小為1KB，每個盤塊號占4B。若文件最大長度為4TB，則三級間接地址指針指向的盤塊數是多少？（請詳細計算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^2610、在一個分布式操作系統中，多個計算機通過網絡連接協同工作。假設系統中的一個任務需要在多個節點上并行執行。以下關于分布式任務調度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務會被自動分配到負載最輕的節點上執行，以實現負載均衡B.每個節點獨立進行任務調度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統中不存在資源競爭和死鎖問題，因為節點相互獨立D.任務在節點之間的遷移不會影響其執行進度和結果11、在一個操作系統中，內存管理不僅要考慮進程的內存分配，還要處理內存碎片問題。假設系統采用了首次適應、最佳適應和最壞適應等內存分配算法，分析這些算法在產生內存碎片的數量、內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化來減少內存碎片的產生，提高內存管理的效率。A.首次適應算法最優B.最佳適應算法最優C.最壞適應算法最優D.不同算法在不同情況下各有優劣12、設備管理中的緩沖技術可以提高設備的I/O性能。以下關于緩沖技術的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.緩沖技術可以減少設備和CPU之間的數據傳輸次數，提高系統的吞吐量B.緩沖技術可以分為單緩沖、雙緩沖和循環緩沖等不同類型C.緩沖技術可以通過硬件實現，也可以通過軟件實現D.緩沖技術只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用13、文件系統是操作系統中用于管理文件的重要組成部分。假設有一個文件系統，采用多級目錄結構，文件的物理存儲采用連續分配方式。當用戶創建一個新文件時，以下關于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統會在磁盤上找到連續的空閑空間來存儲新文件的數據B.新文件的目錄項會立即被添加到父目錄中，無論文件數據是否完全存儲C.由于采用連續分配，文件的擴展可能會導致大量的數據移動D.文件的刪除會立即釋放其占用的所有磁盤空間，包括可能存在的碎片14、在一個具有快表的分頁存儲管理系統中，快表的命中率為80%，訪問快表的時間為10ns，訪問主存的時間為100ns。若要訪問的頁面在快表中，那么一次有效地址轉換所需的平均時間是多少？若頁面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns15、在一個實時操作系統中，有三個任務T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個任務的執行時間分別為20ms、30ms和40ms。假設采用基于優先級的搶占式調度算法，優先級從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個長時間的運行過程中，任務的響應時間和截止時間是否能夠得到保證？（）A.由于優先級設置合理，三個任務的響應時間和截止時間都能夠得到保證B.T3的響應時間可能會超過其周期，導致截止時間無法保證C.T2可能會因為T1的搶占而導致響應時間延遲，無法保證截止時間D.優先級設置可能導致低優先級任務長時間得不到執行，從而無法保證所有任務的截止時間二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述操作系統中的安全策略執行。2、（本題5分）解釋容錯技術的概念和常用方法。3、（本題5分）解釋操作系統中的饑餓和死鎖的區別。4、（本題5分）簡述緩沖技術的作用和常見的緩沖類型。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述在操作系統中，文件系統的訪問控制列表（ACL）的實現和管理，分析ACL與傳統權限模型的區別和優勢，以及在復雜權限控制場景中的應用。2、（本題5分）在操作系統中，文件系統的日志功能對于提高系統的可靠性和恢復能力具有重要作用。詳細論述文件系統日志的實現方式、類型（如元數據日志、數據日志）和工作原理，分析日志對文件系統性能的影響，研究如何優化日志的寫入策略和存儲空間管理，以及在系統故障時如何利用日志進行快速恢復。3、（本題5分）操作系統的文件加密技術對于保護敏感數據的安全性具有重要作用。請詳細論述文件加密的算法、實現方式，如對稱加密、非對稱加密等，分析文件加密對文件系統性能的影響，以及如何在操作系統層面實現高效的文件加密和解密。4、（本題5分）實時操作系統對于具有嚴格時間約束的應用至關重要。請詳細論述實時操作系統的特點和要求，如確定性響應時間、任務優先級分配、搶占式調度等，分析實時操作系統在工業控制、航空航天、通信等領域的應用案例，研究如何評估實時系統的性能和可靠性，以及在設計實時系統時需要考慮的關鍵因素。5、（本題5分）操作系統的文件系統加密可以增強數據的安全性。請詳細闡述文件系統加密