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頁威海海洋職業學院《計算智能與優化方法》

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2、在一個采用索引分配方式的文件系統中，文件的索引表存放在磁盤上。假設一個文件有100個磁盤塊，每個磁盤塊大小為4KB，索引表項占用4個字節。如果采用一級索引，那么索引表最多可以表示多大的文件？如果采用二級索引，又能表示多大的文件？（）A.一級索引最多表示16MB的文件，二級索引最多表示256MB的文件B.一級索引最多表示4MB的文件，二級索引最多表示16GB的文件C.一級索引最多表示64KB的文件，二級索引最多表示256KB的文件D.一級索引最多表示1MB的文件，二級索引最多表示4GB的文件3、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4、在一個采用分頁存儲管理的操作系統中，系統的邏輯地址空間被劃分為若干固定大小的頁，物理內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偏移量分別是多少？同時，若系統的物理內存有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量最多是多少？（）A.頁號為0x0324，頁內偏移量為0x1678；頁表項數量最多為2^28個B.頁號為0x1234，頁內偏移量為0x5678；頁表項數量最多為2^30個C.頁號為0x5678，頁內偏移量為0x1234；頁表項數量最多為2^34個D.頁號為0x3456，頁內偏移量為0x7812；頁表項數量最多為2^32個5、在一個操作系統中，磁盤調度算法采用最短尋道時間優先（SSTF）算法。當前磁頭位于磁道50，磁道訪問請求序列為80、40、90、10、60。那么，磁頭移動的總距離是多少？（）A.150B.160C.170D.1806、在一個具有文件共享功能的操作系統中，多個進程可以同時訪問同一個文件。為了保證文件數據的一致性，系統采用了文件鎖機制。有進程P1正在對文件進行讀操作，并獲取了共享讀鎖，此時進程P2想要對文件進行寫操作。那么，進程P2會處于什么狀態？（）A.就緒狀態，等待獲取寫鎖B.阻塞狀態，直到P1釋放讀鎖C.運行狀態，可以直接進行寫操作D.錯誤狀態，不允許同時進行讀寫操作7、在一個實時操作系統中，有三個周期性任務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。采用速率單調調度算法（RMS），請問這三個任務能否在各自的周期內完成執行？（給出詳細的計算和分析過程）（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對8、在一個具有虛擬內存的操作系統中，系統采用請求調頁的方式將頁面調入內存。當一個進程訪問一個不在內存中的頁面時，會產生缺頁中斷。假設頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，系統為該進程分配了4個頁框。進程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，初始時4個頁框均為空。那么，在這個過程中發生的缺頁次數是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次9、操作系統中的內存管理是一項關鍵任務，分頁存儲管理是一種常見的內存管理方式。在分頁存儲管理中，將用戶程序的地址空間分為若干個固定大小的頁面，同時將內存空間也分為相同大小的頁框。當程序運行時，通過頁表將頁面映射到頁框。現在考慮一個具有32位地址空間的系統，頁面大小為4KB，那么頁表項的長度至少為（）A.20位B.12位C.32位D.24位10、假設一個操作系統的頁表項大小為4字節，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統的頁表需要占用多少內存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB11、在一個操作系統中，虛擬內存技術使得進程可以使用比實際物理內存更大的地址空間。假設系統的物理內存為4GB，采用分頁式存儲管理，頁面大小為4KB，進程的虛擬地址空間為8GB。現在進程需要訪問一個虛擬地址，系統通過頁表進行地址轉換。分析在這種情況下，頁表的結構和大小，以及如何通過頁表項中的標志位（如有效位、修改位等）來管理頁面的狀態，并討論虛擬內存技術對系統性能和內存使用效率的影響。A.虛擬內存技術提高了性能和效率B.虛擬內存技術降低了性能和效率C.虛擬內存技術在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統的負載和應用程序的特點12、在一個多道程序設計系統中，多個進程并發執行。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。此時，操作系統進行進程調度。以下關于進程調度的描述，正確的是：（）A.操作系統可能會將CPU分配給進程C，暫停進程A的執行B.由于進程B正在等待I/O操作，所以它會被立即調度執行C.進程A會一直占用CPU直到其計算任務完成，不會被調度切換D.操作系統一定會選擇等待時間最長的進程進行調度13、在一個操作系統中，系統調用是用戶程序與操作系統內核之間的接口。假設用戶程序需要讀取一個文件的內容，通過系統調用實現這個功能。以下關于系統調用的執行過程的描述，哪一項是正確的？（）A.用戶程序通過陷入指令（trap）進入內核態，內核執行相應的系統調用服務例程，完成文件讀取操作后返回用戶態B.用戶程序直接在用戶態執行系統調用，操作系統內核監測到后進行相應的處理C.用戶程序將系統調用請求發送到消息隊列，內核從隊列中獲取請求并執行D.用戶程序通過中斷信號通知內核執行系統調用，內核暫停當前任務進行處理14、在操作系統的存儲管理中，段式存儲管理將用戶程序按照邏輯分段，每個段具有不同的名字和長度。與分頁存儲管理相比，段式存儲管理更便于實現程序的模塊化和動態鏈接。假設一個段式存儲系統，地址空間為32位，其中段號占8位，段內偏移量占24位，每個段最大長度為2^24字節。那么，該系統最多可以有多少個段（）A.2^8個B.2^16個C.2^24個D.2^32個15、某計算機系統采用固定分區存儲管理方式，將內存分為4個分區，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB。現有4個進程P1、P2、P3和P4，它們所需的內存空間分別為350KB、200KB、500KB和450KB。請問采用首次適應算法，這些進程能否全部裝入內存？如果能，給出裝入的分區情況；如果不能，說明原因。（）A.能，P1裝入第3分區，P2裝入第1分區，P3裝入第4分區，P4裝入第2分區B.能，P1裝入第4分區，P2裝入第1分區，P3裝入第3分區，P4裝入第2分區C.否，沒有足夠大的連續分區滿足P3的需求D.否，沒有足夠大的連續分區滿足P4的需求16、在一個多道程序設計系統中，有三個作業J1、J2和J3，它們的到達時間、運行時間和優先級如下表所示。假設系統采用優先級調度算法，優先級數值越大優先級越高。作業到達時間運行時間（分鐘）優先級J18:00305J28:10203J38:25154請問，作業的執行順序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J317、在虛擬存儲管理中，頁面置換算法的優劣直接影響系統的性能。除了常見的LRU、FIFO等算法，還有最不經常使用（LFU）算法。LFU算法根據頁面被訪問的頻率來選擇淘汰頁面。假設系統為進程分配了4個物理頁面，頁面訪問序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進行頁面置換。那么，缺頁次數至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次18、在操作系統中，線程的同步和互斥是保證多線程程序正確執行的關鍵。以下關于線程同步和互斥的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.線程同步是指多個線程之間協調執行，避免出現競爭條件和數據不一致的問題B.線程互斥是指多個線程之間對共享資源的訪問進行互斥控制，保證同一時間只有一個線程訪問共享資源C.線程同步和互斥可以通過鎖、信號量和條件變量等機制來實現D.線程同步和互斥只對多線程程序有效，對單線程程序沒有作用19、某文件系統采用索引節點（inode）來存儲文件的屬性和磁盤塊的指針。假設一個inode占用128字節，其中10個直接磁盤塊指針，1個一級間接磁盤塊指針，1個二級間接磁盤塊指針，1個三級間接磁盤塊指針。每個磁盤塊大小為4KB，每個磁盤塊指針占用4字節。請問該文件系統能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB20、文件系統的文件共享是指多個用戶可以同時訪問同一個文件。以下關于文件共享的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系統的效率B.文件共享可以通過硬鏈接和軟鏈接兩種方式實現C.文件共享需要解決文件的同步和一致性問題D.文件共享只對文本文件有效，對二進制文件沒有作用二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）什么是系統資源預留？2、（本題5分）簡述操作系統中的安全策略。3、（本題5分）解釋操作系統中的線程同步原語。4、（本題5分）什么是系統資源利用率？5、（本題5分）簡述進程優先級反轉問題及解決方法。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統中的文件系統的文件系統檢查的時間開銷優化。2、（本題5分）分析操作系統中的文件系統的權限繼承和傳播規則。3、（本題5分）研究操作系統的更新和升級機制，包括在線更新和離線更新。4、（本題5分）探討操作系統中的進程調度的優先級繼承機制。5、（本題5分）研究操作系統如何實現對文件系統的快速恢復和故障轉移。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（