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頁鄭州澍青醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校

《計算思維及數(shù)據(jù)科學(xué)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、在操作系統(tǒng)的進程同步中，信號量是一種常用的同步工具。信號量可以分為整型信號量和記錄型信號量。整型信號量存在“忙等”問題，而記錄型信號量則通過阻塞和喚醒操作避免了這一問題。假設(shè)有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)，P1負責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證緩沖區(qū)的正確使用，需要使用信號量進行同步。那么，應(yīng)該設(shè)置的信號量數(shù)量以及初始值分別為（）A.1個，0B.1個，1C.2個，0D.2個，12、在一個多道程序設(shè)計的操作系統(tǒng)中，有三個進程P1、P2、P3，它們的到達時間、服務(wù)時間分別為（0，8）、（1，4）、（2，9）（單位：毫秒）。采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，不考慮進程切換的時間開銷。那么，進程P1的平均周轉(zhuǎn)時間是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒3、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4、在一個具有多級目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，用戶A在其主目錄下創(chuàng)建了一個子目錄subdir，并在subdir目錄下創(chuàng)建了文件file.txt。用戶B沒有權(quán)限訪問用戶A的主目錄，但具有對subdir目錄的讀權(quán)限。請問用戶B能否讀取file.txt文件的內(nèi)容？（）A.能B.不能C.取決于文件的具體權(quán)限設(shè)置D.無法確定5、在一個具有快表的分頁存儲管理系統(tǒng)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(zhuǎn)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，120ns6、在一個具有進程優(yōu)先級調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進程的優(yōu)先級分為高、中、低三個級別。高優(yōu)先級進程可以搶占中、低優(yōu)先級進程的CPU資源，中優(yōu)先級進程可以搶占低優(yōu)先級進程的CPU資源。當(dāng)前有三個進程P1（高優(yōu)先級）、P2（中優(yōu)先級）、P3（低優(yōu)先級），P3正在運行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運行P1B.等待P3運行完當(dāng)前時間片，再運行P1C.讓P1等待，直到P3主動放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)7、在操作系統(tǒng)中，進程的優(yōu)先級可以用來決定進程的執(zhí)行順序。以下關(guān)于進程優(yōu)先級的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.進程的優(yōu)先級可以分為靜態(tài)優(yōu)先級和動態(tài)優(yōu)先級兩種類型B.靜態(tài)優(yōu)先級在進程創(chuàng)建時確定，不會隨著時間的變化而改變C.動態(tài)優(yōu)先級可以根據(jù)進程的執(zhí)行情況和等待時間等因素進行調(diào)整D.進程的優(yōu)先級越高，執(zhí)行的時間就越長8、在一個實時操作系統(tǒng)中，對于周期性任務(wù)和非周期性任務(wù)都需要進行合理的調(diào)度。假設(shè)系統(tǒng)中有一個周期性任務(wù)T1，周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms，還有一個非周期性任務(wù)T2，執(zhí)行時間為30ms。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調(diào)度周期性任務(wù)T1，確保其按時完成B.非周期性任務(wù)T2會在周期性任務(wù)T1的空閑時間執(zhí)行C.由于T2的執(zhí)行時間較長，可能會導(dǎo)致T1錯過周期D.操作系統(tǒng)會為T1和T2分配相同的時間片，輪流執(zhí)行9、在文件系統(tǒng)中，文件目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。常見的文件目錄組織方式有單級目錄、兩級目錄和多級目錄。單級目錄結(jié)構(gòu)簡單，但不便于文件的分類管理；兩級目錄將用戶文件目錄和系統(tǒng)文件目錄分開，提高了安全性；多級目錄則形成了樹形結(jié)構(gòu)，便于文件的分類和查找。假設(shè)一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結(jié)構(gòu)，目錄深度為3，每個目錄下最多有10個子目錄或文件。那么，該文件系統(tǒng)最多可以容納的文件和目錄數(shù)量為（）A.1000B.10000C.100000D.100000010、文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化是提高系統(tǒng)整體性能的重要方面。以下關(guān)于文件系統(tǒng)性能優(yōu)化的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用緩存技術(shù)來提高文件的訪問速度B.文件系統(tǒng)可以采用預(yù)讀和延遲寫技術(shù)來減少磁盤I/O次數(shù)C.文件系統(tǒng)可以采用磁盤調(diào)度算法來優(yōu)化磁盤的訪問順序D.文件系統(tǒng)的性能優(yōu)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11、操作系統(tǒng)的存儲管理功能可以提高內(nèi)存的利用率。以下關(guān)于存儲管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.虛擬內(nèi)存是一種將硬盤空間作為內(nèi)存使用的技術(shù)，可以擴大程序的可用內(nèi)存空間B.頁面置換算法用于在內(nèi)存不足時選擇哪些頁面被換出到硬盤上C.段頁式存儲管理結(jié)合了分段和分頁的優(yōu)點，可以更靈活地管理內(nèi)存D.存儲管理只需要考慮內(nèi)存的分配和回收，不需要考慮CPU的緩存管理12、在一個采用多級反饋隊列調(diào)度算法的操作系統(tǒng)中，設(shè)置了三個就緒隊列，優(yōu)先級從高到低依次為Q1、Q2、Q3，時間片大小分別為2ms、4ms、8ms。進程P首先進入Q1隊列，在Q1中運行1ms后未完成，被放入Q2隊列；在Q2中運行3ms后未完成，被放入Q3隊列。那么，進程P在Q3隊列中的時間片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不確定，取決于系統(tǒng)設(shè)置13、某操作系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，用戶A創(chuàng)建了一個文件/home/A/doc.txt，用戶B想要訪問該文件，但是沒有權(quán)限。若用戶A賦予用戶B對該文件的讀權(quán)限，用戶B應(yīng)該如何訪問該文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不對14、設(shè)備管理中的設(shè)備驅(qū)動程序是連接操作系統(tǒng)和設(shè)備的橋梁。以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動程序的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備驅(qū)動程序負責(zé)將操作系統(tǒng)的命令轉(zhuǎn)換為設(shè)備能夠理解的指令B.設(shè)備驅(qū)動程序可以分為內(nèi)核態(tài)驅(qū)動程序和用戶態(tài)驅(qū)動程序兩種類型C.設(shè)備驅(qū)動程序需要考慮設(shè)備的特性和操作系統(tǒng)的接口規(guī)范D.設(shè)備驅(qū)動程序一旦安裝就不能修改，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰15、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來先服務(wù)（FCFS）算法按照請求到達的順序進行磁盤訪問，可能會導(dǎo)致較長的平均尋道時間；最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）算法選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請求進行服務(wù)，能有效減少平均尋道時間，但可能導(dǎo)致某些請求長時間等待；掃描（SCAN）算法在磁頭移動方向上選擇距離最近的請求進行服務(wù)，避免了SSTF算法的“饑餓”現(xiàn)象。假設(shè)磁盤請求隊列的順序為98、183、37、122、14、124、65、67，磁頭當(dāng)前位于53號磁道，向磁道號增加的方向移動。那么，采用掃描算法時，磁頭移動的總（）磁道數(shù)為（）A.236B.292C.315D.36016、在一個具有緩沖池的操作系統(tǒng)中，緩沖池由多個緩沖區(qū)組成，分為空緩沖區(qū)隊列、裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列和裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列。當(dāng)進程需要輸入數(shù)據(jù)時，從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)；當(dāng)進程需要輸出數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)中。假設(shè)當(dāng)前空緩沖區(qū)隊列為空，裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中有3個緩沖區(qū)，裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中有2個緩沖區(qū)。進程P1需要輸入數(shù)據(jù)，進程P2需要輸出數(shù)據(jù)。那么，系統(tǒng)會如何處理？（）A.進程P1等待，進程P2將數(shù)據(jù)放入空緩沖區(qū)B.進程P2等待，進程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)C.進程P1從裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)隊列中取出一個緩沖區(qū)，進程P2等待D.進程P1和P2都等待17、某計算機系統(tǒng)采用分頁存儲管理方式，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號03152731則邏輯地址0x8000對應(yīng)的物理地址是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.018、某操作系統(tǒng)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(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？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、P219、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點。假設(shè)一個操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于其特點的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)將大部分系統(tǒng)服務(wù)功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更高C.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)服務(wù)之間通信效率高，因為它們都在內(nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的可擴展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務(wù)20、在一個實時操作系統(tǒng)中，有多個任務(wù)具有不同的截止時間和優(yōu)先級。任務(wù)T1的截止時間為100毫秒，優(yōu)先級為高；任務(wù)T2的截止時間為200毫秒，優(yōu)先級為中；任務(wù)T3的截止時間為300毫秒，優(yōu)先級為低。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前處于空閑狀態(tài)，然后這三個任務(wù)依次到達。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，那么任務(wù)的執(zhí)行順序是怎樣的？同時分析這種調(diào)度算法在滿足實時任務(wù)截止時間方面的可靠性和可能存在的問題。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T1二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）什么是虛擬文件系統(tǒng)？它的優(yōu)點是什么？2、（本題5分）文件系統(tǒng)的擴展屬性有什么作用？3、（本題5分）解釋內(nèi)存管理的主要任務(wù)。4、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的文件鎖機制。5、（本題5分）什么是軟件錯誤和硬件錯誤？如何應(yīng)對？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(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)快照的恢復(fù)性能。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的進程間通信的信號量的初始值設(shè)置。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的加密和解密操作的性能優(yōu)化。4、（本題5分）探討操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)快照技術(shù)在數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)中的應(yīng)用。5、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何處理文件系統(tǒng)的權(quán)限繼承和傳播規(guī)則的復(fù)雜