學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁朔州職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計算思維導(dǎo)論》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)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、在一個采用死鎖檢測算法的系統(tǒng)中，資源分配圖中包含了四個進程P1、P2、P3和P4，以及三類資源R1、R2和R3。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源尚需資源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211請問該系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？如果是，哪些進程處于死鎖中？（請給出詳細(xì)的分析過程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P42、在操作系統(tǒng)中，線程的同步和互斥是保證多線程程序正確執(zhí)行的關(guān)鍵。以下關(guān)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(xié)調(diào)執(zhí)行，避免出現(xiàn)競爭條件和數(shù)據(jù)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(xiàn)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3、考慮一個具有多級反饋隊列調(diào)度算法的系統(tǒng)，共設(shè)置3個隊列，優(yōu)先級依次降低。第1隊列時間片為2ms，第2隊列時間片為4ms，第3隊列時間片為8ms。若有進程P1到達時進入第1隊列，運行1ms后未完成，被放入第2隊列；進程P2到達時進入第2隊列，運行3ms后未完成，被放入第3隊列。請問當(dāng)P1再次獲得CPU時，它已經(jīng)等待了多長時間？（）A.4msB.5msC.6msD.7ms4、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(shè)有一個文件系統(tǒng)，采用多級目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲采用連續(xù)分配方式。當(dāng)用戶創(chuàng)建一個新文件時，以下關(guān)于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)會在磁盤上找到連續(xù)的空閑空間來存儲新文件的數(shù)據(jù)B.新文件的目錄項會立即被添加到父目錄中，無論文件數(shù)據(jù)是否完全存儲C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴展可能會導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)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5、在一個采用請求分頁存儲管理的系統(tǒng)中，某進程的頁面訪問序列為4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5。若分配給該進程的物理塊數(shù)為3，且初始時均為空，采用最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，那么發(fā)生的缺頁次數(shù)是多少？（）A.7B.8C.9D.106、在操作系統(tǒng)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(shè)一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關(guān)于段式存儲管理的優(yōu)點的描述，正確的是：（）A.段的長度可以根據(jù)程序的邏輯需要動態(tài)改變，更便于程序的擴展和修改B.由于段的長度固定，內(nèi)存分配和管理更加簡單高效C.段式存儲管理不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，提高了內(nèi)存利用率D.段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲管理更快7、在一個多道程序設(shè)計的操作系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)進程A正在執(zhí)行計算任務(wù)，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(guān)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8、在一個多處理器操作系統(tǒng)中，進程可以在多個CPU核心上并行執(zhí)行。假設(shè)有一個計算密集型的進程，它可以被分解為多個子任務(wù)，并且這些子任務(wù)之間沒有數(shù)據(jù)依賴關(guān)系?，F(xiàn)在系統(tǒng)中有4個可用的CPU核心，將這個進程分配到這些核心上執(zhí)行。分析在不同的任務(wù)分配策略（如平均分配、自適應(yīng)分配等）下，進程的執(zhí)行時間和系統(tǒng)資源利用率的變化情況，并討論哪種分配策略在不同負(fù)載條件下更具優(yōu)勢。A.平均分配策略更優(yōu)B.自適應(yīng)分配策略更優(yōu)C.兩種策略在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于進程的具體特點9、在計算機操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一項關(guān)鍵任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，某進程的邏輯地址空間為32GB。則該進程的頁表項數(shù)量至少為：（）A.8MB.2MC.1MD.4M10、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)的調(diào)度不僅要考慮任務(wù)的優(yōu)先級，還要滿足任務(wù)的時間約束。假設(shè)有一個周期性任務(wù)，其執(zhí)行周期為50毫秒，每次執(zhí)行時間為20毫秒。分析在不同的調(diào)度算法（如單調(diào)速率調(diào)度、最早截止時間優(yōu)先等）下，如何保證該任務(wù)能夠按時完成，并討論這些調(diào)度算法在處理周期性任務(wù)時的優(yōu)缺點。A.單調(diào)速率調(diào)度算法最優(yōu)B.最早截止時間優(yōu)先算法最優(yōu)C.兩種算法在不同情況下各有優(yōu)劣D.取決于任務(wù)的具體特點和系統(tǒng)負(fù)載11、在一個采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，文件的索引表存放在磁盤上。假設(shè)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(jié)。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12、在一個具有設(shè)備管理功能的操作系統(tǒng)中，設(shè)備分配采用靜態(tài)分配方式。有三個進程P1、P2、P3，分別需要使用打印機、掃描儀和繪圖儀。系統(tǒng)中有一臺打印機、一臺掃描儀和一臺繪圖儀。當(dāng)P1申請打印機、P2申請掃描儀、P3申請繪圖儀時，系統(tǒng)能否滿足這些請求？（）A.可以滿足，因為每個進程申請的設(shè)備不同B.不能滿足，因為設(shè)備分配是靜態(tài)的，可能已經(jīng)被其他進程占用C.可以滿足，但需要等待一段時間，進行設(shè)備的分配和初始化D.不確定，取決于設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)和系統(tǒng)的配置13、在一個具有實時時鐘的操作系統(tǒng)中，時鐘中斷是系統(tǒng)進行時間管理和任務(wù)調(diào)度的重要依據(jù)。假設(shè)系統(tǒng)的時鐘中斷頻率為100Hz，分析時鐘中斷對系統(tǒng)性能的影響，包括中斷處理的開銷和對任務(wù)執(zhí)行的干擾等，并討論如何合理設(shè)置時鐘中斷頻率以平衡系統(tǒng)的時間精度和性能，以及在不同應(yīng)用場景下的最佳實踐。A.時鐘中斷頻率越高越好B.時鐘中斷頻率越低越好C.存在一個最優(yōu)的時鐘中斷頻率D.時鐘中斷頻率的影響不大14、在一個分布式操作系統(tǒng)環(huán)境中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成各種任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有兩個節(jié)點A和B，它們分別運行著不同的進程。進程P1在節(jié)點A上產(chǎn)生了一些數(shù)據(jù)，需要傳輸給在節(jié)點B上運行的進程P2?，F(xiàn)在有多種數(shù)據(jù)傳輸方式可供選擇，如消息傳遞、共享內(nèi)存和遠程過程調(diào)用（RPC）等。對于這種跨節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸，哪種方式在數(shù)據(jù)一致性、傳輸效率和編程復(fù)雜性方面具有更好的綜合性能？需要詳細(xì)分析每種方式的特點和適用場景。A.消息傳遞B.共享內(nèi)存C.遠程過程調(diào)用（RPC）D.以上方式在不同情況下各有優(yōu)劣15、在一個單處理機系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級分別為3、2和1（數(shù)值越大優(yōu)先級越高），到達時間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級調(diào)度算法，且非搶占式，那么平均等待時間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)如何優(yōu)化文件的寫入操作？2、（本題5分）簡述緩沖技術(shù)的作用和常見的緩沖類型。3、（本題5分）進程通信有哪些方式？4、（本題5分）什么是設(shè)備獨立性？它有什么優(yōu)點？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在分布式操作系統(tǒng)中，分布式事務(wù)處理面臨著諸多挑戰(zhàn)。請深入探討分布式事務(wù)的概念、特性和處理流程，分析分布式事務(wù)中的一致性問題和解決方法，以及如何提高分布式事務(wù)的性能和可靠性。2、（本題5分）詳細(xì)探討操作系統(tǒng)中的進程調(diào)度的能效感知策略，分析如何在考慮系統(tǒng)性能的同時降低CPU能耗，以及如何根據(jù)負(fù)載和電源狀態(tài)動態(tài)調(diào)整調(diào)度策略。3、（本題5分）深入探討在多核操作系統(tǒng)中，共享資源的同步優(yōu)化技術(shù)，如原子操作、自旋鎖、讀寫鎖等的改進和應(yīng)用，分析如何減少同步開銷和提高多核并發(fā)性能。4、（本題5分）在分布式操作系統(tǒng)中，分布式文件系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)面臨著諸多挑戰(zhàn)。請深入探討分布式文件系統(tǒng)的架構(gòu)、數(shù)據(jù)分布策略、容錯機制等，分析如何提高分布式文件系統(tǒng)的性能和可用性，以及與傳統(tǒng)集中式文件系統(tǒng)的比較。5、（本題5分）在分布式文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)一致性和可用性是重要的考量因素。全面論述分布式文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)復(fù)制策略、一致性協(xié)議（如強一致性、最終一致性等）、容錯機制，分析在網(wǎng)絡(luò)延遲和節(jié)點故障情況下如何保證數(shù)據(jù)