青岛职业技术学院《组成原理与汇编语言》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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青岛职业技术学院《组成原理与汇编语言》
2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、在一个具有虚拟存储管理的操作系统中，进程的逻辑地址空间被划分为若干页面，物理内存被划分为相同大小的页框。当进程执行时，如果所需页面不在物理内存中，就会产生缺页中断。假设一个进程正在执行，其页面访问序列为 1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系统采用先进先出（FIFO）页面置换算法，分配给该进程的物理内存页框数量为 3。那么，在此过程中发生的缺页次数是多少？（ ）
A. 7 次
B. 8 次
C. 9 次
D. 10 次

2、在一个文件系统中，文件的物理结构采用链接分配方式。每个磁盘块大小为 512 字节，文件的起始地址为 1000 块，文件长度为 5000 字节。请问该文件占用了多少个磁盘块？（ ）
A. 10 B. 11 C. 12 D. 13

3、文件系统是操作系统中用于管理文件的重要组成部分。假设有一个文件系统，采用多级目录结构，文件的物理存储采用连续分配方式。当用户创建一个新文件时，以下关于文件分配和管理的描述，正确的是：（ ）
A. 系统会在磁盘上找到连续的空闲空间来存储新文件的数据
B. 新文件的目录项会立即被添加到父目录中，无论文件数据是否完全存储
C. 由于采用连续分配，文件的扩展可能会导致大量的数据移动
D. 文件的删除会立即释放其占用的所有磁盘空间，包括可能存在的碎片

4、操作系统的进程调度算法对于系统性能有很大影响。以下关于进程调度算法的描述中，哪个选项是错误的？（ ）
A. 先来先服务调度算法按照进程到达的先后顺序进行调度
B. 短作业优先调度算法优先调度执行时间短的进程
C. 时间片轮转调度算法将 CPU 时间划分为固定大小的时间片，每个进程轮流执行一个时间片
D. 高响应比优先调度算法只考虑进程的等待时间，不考虑执行时间

5、在一个操作系统中，死锁是一个需要避免的问题。假设有四个进程 P1 、P2 、P3 、P4 ，它们分别需要资源 A 、B 、C ，资源的数量分别为 5 、4 、3 ，每个进程所需的资源数量如下表所示：（ ）
进程 所需资源 A 所需资源 B 所需资源 C
P1 2 1 1
P2 1 2 1
P3 1 1 2
P4 2 1 2
采用银行家算法来判断系统是否处于安全状态。如果当前系统的资源分配情况如下表所示：
进程 已分配资源 A 已分配资源 B 已分配资源 C
P1 1 0 0
P2 0 1 0
P3 1 1 0
P4 1 0 1
那么，系统是否处于安全状态？
A. 系统处于安全状态，存在一个安全序列，如
B. 系统处于安全状态，存在一个安全序列，如
C. 系统处于不安全状态，不存在安全序列
D. 系统处于安全状态，存在一个安全序列，如

6、在一个实时操作系统中，对于周期性任务和非周期性任务都需要进行合理的调度。假设系统中有一个周期性任务 T1，周期为 50ms，执行时间为 20ms，还有一个非周期性任务 T2，执行时间为 30ms。以下关于任务调度的描述，正确的是：（ ）
A. 操作系统会优先调度周期性任务 T1 ，确保其按时完成
B. 非周期性任务 T2 会在周期性任务 T1 的空闲时间执行
C. 由于 T2 的执行时间较长，可能会导致 T1 错过周期
D. 操作系统会为 T1 和 T2 分配相同的时间片，轮流执行

7、文件系统是操作系统中用于管理文件的重要组成部分。假设一个文件系统采用多级目录结构，文件的物理存储采用连续分配方式。当用户创建一个新文件时，以下关于文件系统操作的描述中，正确的是：（ ）
A. 文件系统首先在目录中为新文件创建一个条目，然后在磁盘上为其分配连续的存储空间
B. 由于采用连续分配方式，文件系统需要从头开始查找足够的连续空间来存储新文件
C. 文件系统会为新文件随机分配存储空间，然后更新目录中的文件信息
D. 连续分配方式会导致文件的扩展非常困难，所以文件系统通常会拒绝创建较大的新文件

8、在文件系统中，文件的访问控制是保障数据安全的重要手段。假设一个文件系统对文件设置了不同的访问权限，如读、写、执行等。对于一个普通用户创建的文件，以下关于访问权限设置和继承的描述，正确的是：（ ）
A. 该用户对自己创建的文件具有完全的控制权限，包括修改访问权限
B. 其他用户默认没有对该文件的任何访问权限，除非文件所有者明确授予
C. 当该文件被移动到其他目录时，其访问权限会自动继承新目录的默认权限
D. 文件的访问权限只能由系统管理员进行修改，用户无法自行更改

9、在一个多处理器操作系统中，进程可以在不同的处理器上并行执行。假设系统中有四个处理器，进程 P1、P2、P3 和 P4 同时就绪。以下关于多处理器操作系统进程调度的描述中，正确的是：（ ）
A. 操作系统会将这四个进程平均分配到四个处理器上执行，以保证负载均衡
B. 进程调度的策略与单处理器操作系统完全相同，不需要考虑处理器的数量
C. 为了充分利用多处理器资源，操作系统可能会将一个进程的不同部分分配到不同的处理器上执行
D. 如果进程 P1 是计算密集型，而进程 P2 是 I/O 密集型，操作系统会优先将 P1 分配到处理器上执行

10、在一个实时操作系统中，任务的调度不仅要考虑任务的优先级，还要满足任务的时间约束。假设有一个周期性任务，其执行周期为 50 毫秒，每次执行时间为 20 毫秒。分析在不同的调度算法（如单调速率调度、最早截止时间优先等）下，如何保证该任务能够按时完成，并讨论这些调度算法在处理周期性任务时的优缺点。
A. 单调速率调度算法最优
B. 最早截止时间优先算法最优
C. 两种算法在不同情况下各有优劣
D. 取决于任务的具体特点和系统负载

11、操作系统的中断机制是实现多任务和设备管理的关键。以下关于中断的描述中，哪个选项是错误的？（ ）
A. 中断是指 CPU 在执行程序的过程中，由于外部事件的发生而暂停当前程序的执行，转而去处理外部事件
B. 中断可以分为硬件中断和软件中断，硬件中断是由外部设备产生的，软件中断是由程序中的指令产生的
C. 中断处理程序负责处理中断事件，通常会保存当前程序的状态，然后执行相应的处理操作
D. 中断可以被屏蔽，即 CPU 可以忽略某些中断请求，继续执行当前程序

12、在操作系统的进程同步中，信号量是一种常用的同步工具。信号量可以分为整型信号量和记录型信号量。整型信号量存在“忙等”问题，而记录型信号量则通过阻塞和唤醒操作避免了这一问题。假设有两个进程 P1 和 P2，它们共享一个缓冲区，P1 负责向缓冲区写入数据，P2 负责从缓冲区读取数据。为了保证缓冲区的正确使用，需要使用信号量进行同步。那么，应该设置的信号量数量以及初始值分别为（ ）
A. 1 个，0
B. 1 个，1
C. 2 个，0
D. 2 个，1

13、设备管理中的设备分配策略可以影响系统的性能和公平性。以下关于设备分配策略的描述中，哪个选项是错误的？（ ）
A. 设备分配可以采用先来先服务、优先级高者优先等策略
B. 设备分配策略需要考虑设备的特性和进程的需求
C. 设备分配策略可以采用独占式分配和共享式分配两种方式
D. 设备分配策略只对输入设备有效，对输出设备没有作用

14、在操作系统的磁盘管理中，磁盘调度算法的选择对于磁盘的 I/O 性能有着重要的影响。除了前面提到的几种常见算法，还有电梯调度算法。电梯调度算法类似于电梯的工作原理，总是沿着一个方向移动，直到该方向上没有请求为止，然后改变方向。假设磁盘请求队列的顺序为 82、170、43、140、24、16、190，磁头当前位于 50 号磁道，初始移动方向为磁道号增加的方向。那么，采用电梯调度算法时，磁头移动的总磁道数为（ ）
A. 382
B. 418
C. 450
D. 512

15、在一个单 CPU 的操作系统中，有四个进程 P1、P2、P3 和 P4，它们的到达时间、运行时间和优先级如下表所示。进程到达时间运行时间（ms）优先级P1053P2142P3261P4334 假设系统采用抢占式优先级调度算法，当时间片为 2ms 时，进程的平均周转时间是多少？（给出详细的计算过程）（ ）
A. 12.5ms B. 13.5ms C. 14.5ms D. 15.5ms

16、某操作系统支持多种文件系统，包括 FAT32、NTFS 和 EXT4 等。现在有一个文件需要在不同的文件系统之间进行复制，假设文件大小为 10GB，源文件系统为 FAT32，目标文件系统为 NTFS 。在复制过程中，需要考虑文件系统的特性，如最大文件大小限制、簇大小、文件属性支持等。以下关于这个文件复制过程的描述，哪一项是正确的？（ ）
A. 由于 FAT32 的最大文件大小限制为 4GB ，所以无法直接复制这个 10GB 的文件
B. 文件复制时，簇大小的差异不会影响文件的内容和存储效率
C. NTFS 支持更多的文件属性，复制过程中源文件系统中不支持的属性会被自动丢弃
D. 复制过程中，文件系统会自动调整文件的存储结构以适应目标文件系统的要求，无需用户干预

17、在操作系统的安全机制中，用户认证和授权是重要的环节。假设一个系统中有多个用户，每个用户具有不同的权限。以下关于用户认证和授权的描述中，正确的是：（ ）
A. 用户认证只需要在用户登录时进行一次，后续操作无需再次认证
B. 授权是确定用户可以访问哪些资源和执行哪些操作的过程
C. 一旦用户通过认证，就拥有对系统所有资源的完全访问权限
D. 用户认证和授权的信息通常存储在操作系统的内核中，以提高安全性

18、操作系统中的设备驱动程序是连接硬件设备和操作系统内核的桥梁。假设一个新的打印机设备被连接到计算机上，以下关于设备驱动程序的作用和工作过程的描述中，正确的是：（ ）
A. 设备驱动程序负责将操作系统的通用命令转换为打印机特定的控制指令
B. 当用户打印文件时，操作系统直接控制打印机，设备驱动程序不参与
C. 设备驱动程序一旦安装就不会更新，除非打印机硬件发生重大变化
D. 设备驱动程序独立于操作系统内核运行，不受内核的管理和控制

19、在一个实时操作系统中，任务具有不同的优先级。假设系统中有三个实时任务 T1、T2 和 T3，优先级依次降低。当多个任务同时就绪时，以下关于实时操作系统任务调度的描述中，正确的是：（ ）
A. 总是调度优先级最高的任务 T1 执行，直到它完成或阻塞
B. 如果任务 T1 正在执行，而更高优先级的任务 T2 就绪，操作系统会立即抢占 T1 并调度 T2 执行
C. 实时操作系统只考虑任务的优先级，不考虑任务的执行时间和资源需求
D. 低优先级的任务 T3 永远不会得到执行机会，除非高优先级的任务都处于阻塞状态

20、在一个操作系统中，死锁是一种可能发生的严重问题。假设有四个进程 P1、P2、P3 和 P4 ，它们分别占用了部分资源，并请求其他资源，从而形成了一个死锁的局面。已知进程 P1 占用了资源 R1 ，并请求资源 R2 ；进程 P2 占用了资源 R2 ，并请求资源 R3 ；进程 P3 占用了资源 R3 ，并请求资源 R1 ；进程 P4 占用了资源 R4 ，并请求资源 R1 。分析这种死锁情况是如何产生的，以及可以采用哪些死锁预防、避免和检测恢复的策略来解决这个问题，并比较这些策略在系统性能和资源利用率方面的影响（ ）
A. 采用死锁预防策略最优
B. 采用死锁避免策略最优
C. 采用死锁检测恢复策略最优
D. 不同策略在不同情况下各有优劣

21、考虑一个具有多个进程的系统，进程之间存在资源竞争。假设有资源 R1、R2 和 R3，进程 P1 已经占用了资源 R1，进程 P2 已经占用了资源 R2，进程 P3 申请资源 R1 和 R2。此时系统处于什么状态？（ ）
A. 安全状态 B. 不安全状态 C. 死锁状态 D. 无法确定

22、某操作系统中，有三个进程 P1、P2 和 P3，它们共享两个资源 R1 和 R2。资源分配情况如下表所示：进程已分配资源最大需求资源R1R2R1R2P11032P20121P31131 系统是否处于安全状态？如果是，给出一个安全序列。（请给出详细的分析过程）（ ）
A. 是，P2、P1、P3
B. 是，P1、P2、P3
C. 否
D. 是，P3、P1、P2

23、在一个具有多个缓冲区的 I/O 系统中，从用户进程向缓冲区写入数据和从缓冲区向设备输出数据可以并行操作。假设从用户进程向缓冲区写入一个数据的平均时间为 T1，从缓冲区向设备输出一个数据的平均时间为 T2，缓冲区的数量为 N。若要使系统的并行度最高，T1 和 T2 应满足什么关系？（ ）
A. T1 > T2
B. T1 < T2
C. T1 = T2
D. 以上都不对

24、在一个多道程序设计的操作系统中，有多个进程同时竞争 CPU 和内存资源。假设系统中有进程 P1、P2 和 P3，它们的优先级分别为高、中、低，并且它们的运行时间和内存需求各不相同。P1 需要运行 10 分钟，占用 512MB 内存；P2 需要运行 20 分钟，占用 256MB 内存；P3 需要运行 30 分钟，占用 128MB 内存。当前系统可用内存为 1GB，CPU 采用时间片轮转调度算法，时间片大小为 5 分钟。在这种情况下，以下关于进程调度和内存分配的描述，哪一项是正确的？（ ）
A. 进程 P1 会首先获得 CPU 资源，因为它的优先级最高，并且会一次性分配 512MB 内存
B. 由于内存有限，进程 P3 可能会因为内存不足而被阻塞，直到其他进程释放足够的内存
C. CPU 会按照 P1、P2、P3 的顺序轮流执行，每个进程每次执行 5 分钟，内存根据进程需求逐步分配
D. 进程 P2 可能会在 P1 运行完第一个时间片后获得 CPU 资源，内存分配会优先满足运行时间短的进程

25、设备管理是操作系统的重要任务之一。以下关于设备管理的描述中，哪个选项是错误的？（ ）
A. 设备管理负责管理计算机中的各种外部设备，如硬盘、打印机、键盘等
B. 设备管理可以采用不同的 I/O 控制方式，如程序控制 I/O、中断驱动 I/O 和 DMA 方式等
C. 设备管理可以通过设备驱动程序来实现对设备的控制和操作
D. 设备管理可以将所有设备都看作是文件，通过文件系统来进行管理

26、设备管理中的设备独立性可以提高程序的可移植性和设备的利用率。以下关于设备独立性的描述中，哪个选项是错误的？（ ）
A. 设备独立性可以通过设备驱动程序和逻辑设备表来实现
B. 设备独立性意味着程序可以不考虑设备的具体类型和特性，直接使用设备
C. 设备独立性可以提高设备的利用率，因为不同的程序可以共享设备
D. 设备独立性只对输入设备有效，对输出设备没有作用

27、在操作系统中，死锁是一种严重的问题。以下关于死锁的描述中，哪个选项是错误的？（ ）
A. 死锁是指多个进程因为竞争资源而陷入无限等待的状态
B. 产生死锁的必要条件包括互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件和环路等待条件
C. 可以通过银行家算法来避免死锁的发生
D. 一旦发生死锁，系统就无法正常运行，必须重新启动计算机才能解决

28、在一个操作系统中，进程的状态转换图如下：就绪 -> 运行，运行 -> 就绪，运行 -> 阻塞，阻塞 -> 就绪。假设当前有三个进程 P1、P2、P3 处于就绪状态，系统采用时间片轮转调度算法，时间片大小为 10ms 。进程 P1 首先获得 CPU 资源并开始运行，在运行 5ms 后，进程 P1 发生 I/O 操作进入阻塞状态。此时，系统会如何调度？（ ）
A. 从就绪队列中选择 P2 进程运行
B. 等待 P1 的 I/O 操作完成，继续运行 P1
C. 重新选择 P1 进程运行，直到时间片用完
D. 暂停系统运行，等待其他进程进入就绪状态

29、在操作系统的文件保护机制中，访问控制列表（ACL）和权限位是两种常见的方法。假设一个文件的所有者具有读、写和执行权限，所属组具有读和执行权限，其他用户只有读权限。以下关于文件保护机制的描述中，正确的是：（ ）
A. 当一个用户试图访问该文件时，操作系统只根据用户所属的组来确定其权限
B. 如果一个不属于文件所有者和所属组的用户想要修改该文件，将会被拒绝
C. 权限位的设置比访问控制列表更灵活，可以为每个用户单独设置不同的权限
D. 访问控制列表可以更精细地控制文件的访问权限，但实现和管理相对复杂

30、在操作系统中，线程的同步和互斥是保证多线程程序正确执行的关键。以下关于线程同步和互斥的描述中，哪个选项是错误的？（ ）
A. 线程同步是指多个线程之间协调执行，避免出现竞争条件和数据不一致的问题
B. 线程互斥是指多个线程之间对共享资源的访问进行互斥控制，保证同一时间只有一个线程访问共享资源
C. 线程同步和互斥可以通过锁、信号量和条件变量等机制来实现
D. 线程同步和互斥只对多线程程序有效，对单线程程序没有作用

二、论述题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）论述操作系统中的设备驱动程序的热升级和动态加载，分析在运行时更新设备驱动程序的实现方法和注意事项。研究设备驱动程序的动态管理对系统灵活性的提升。

2、（本题5分）操作系统的内存管理不仅影响系统性能，还关系到程序的执行效率。请深入探讨不同内存分配算法（如首次适应、最佳适应、最坏适应等）的原理和应用场景，分析它们在内存碎片产生和内存利用率方面的表现。

3、（本题5分）在分布式操作系统中，分布式事务处理是保证数据一致性的重要手段。论述分布式事务的特点、处理流程和并发控制机制，分析分布式事务在网络延迟和故障情况下的处理策略，探讨如何提高分布式事务的性能和可靠性。

4、（本题5分）深入探讨在分布式操作系统中，分布式事务的处理和一致性保障，分析分布式事务的提交协议、回滚机制和故障恢复策略，以及如何提高分布式事务的性能。

5、（本题5分）论述操作系统中的实时操作系统的内存管理策略，分析如何满足实时任务对内存的确定性和及时性需求。研究实时内存管理在硬实时系统中的关键技术。

三、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）操作系统如何处理异常和错误？

2、（本题5分）解释操作系统中的内存池技术。

3、（本题5分）什么是最近最少使用置换算法？其优点是什么？

4、（本题5分）简述操作系统中的节能管理技术。

5、（本题5分）解释操作系统中的中断机制及其作用。

四、综合分析题（本大题共2个小题，共20分)
1、（本题10分）分析操作系统如何优化文件系统的文件属性的更新和查询操作的性能。

2、（本题10分）研究操作系统中的进程状态转换及其原因。

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