遼寧科技大學《計算機組成原理》2022-2023學年第一學期期末試卷

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頁遼寧科技大學《計算機組成原理》

2022-2023學年第一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、在一個實時操作系統(tǒng)中，有三個周期性任務T1、T2、T3，它們的周期分別為50ms、100ms、200ms，執(zhí)行時間分別為20ms、30ms、40ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調度算法。在0時刻，三個任務同時到達。那么，在第一個200ms內，T1任務被調度執(zhí)行的次數(shù)是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次2、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結構采用連續(xù)分配方式。已知一個文件的起始物理塊號為100，文件長度為50個物理塊。如果要在文件中間插入10個物理塊的內容，需要進行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長度B.將文件后半部分內容向后移動10個物理塊的位置，然后插入新內容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內容和新內容一起寫入D.無法在連續(xù)分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式3、操作系統(tǒng)的內核是系統(tǒng)的核心部分，負責管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務。以下關于內核的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內核可以分為微內核和宏內核兩種類型，微內核結構更加靈活，但性能較低B.內核的主要功能包括進程管理、內存管理、文件系統(tǒng)管理和設備管理等C.內核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅動程序來實現(xiàn)對設備的控制D.內核是操作系統(tǒng)中唯一運行在特權模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下4、在一個具有緩存機制的操作系統(tǒng)中，為了提高磁盤I/O的性能，系統(tǒng)會在內存中設置磁盤緩存。假設系統(tǒng)中有一個頻繁訪問的小文件，其數(shù)據(jù)可以完全存儲在磁盤緩存中。分析磁盤緩存的替換策略（如LRU、FIFO等）對緩存命中率和系統(tǒng)整體性能的影響，并討論如何根據(jù)文件的訪問模式選擇合適的緩存替換策略。A.LRU策略最優(yōu)B.FIFO策略最優(yōu)C.應根據(jù)訪問模式選擇D.緩存替換策略影響不大5、在一個文件系統(tǒng)中，文件的存儲方式采用鏈接分配。假設一個文件由5個盤塊組成，盤塊號依次為100、50、120、80、20。如果要刪除這個文件，需要進行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項B.依次釋放5個盤塊C.從后向前依次釋放盤塊，并修改前一個盤塊的指針D.從前向后依次釋放盤塊，并修改后一個盤塊的指針6、某操作系統(tǒng)采用分段存儲管理方式，用戶程序分為三個段：代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段。其中代碼段的段地址為0x1000，段長2KB；數(shù)據(jù)段的段地址為0x2000，段長1KB；堆棧段的段地址為0x3000，段長0.5KB。若系統(tǒng)地址空間為4GB，且段表存放在內存中，每個段表項占用4B。則段表的最大長度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.81927、某計算機系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲管理方式，將內存分為4個分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB。現(xiàn)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(qū)情況；如果不能，說明原因。（）A.能，P1裝入第3分區(qū)，P2裝入第1分區(qū)，P3裝入第4分區(qū)，P4裝入第2分區(qū)B.能，P1裝入第4分區(qū)，P2裝入第1分區(qū)，P3裝入第3分區(qū)，P4裝入第2分區(qū)C.否，沒有足夠大的連續(xù)分區(qū)滿足P3的需求D.否，沒有足夠大的連續(xù)分區(qū)滿足P4的需求8、在操作系統(tǒng)中，線程同步的方式有多種，如互斥鎖、條件變量、信號量等。假設一個線程需要等待另一個線程完成某個操作后才能繼續(xù)執(zhí)行。以下關于線程同步方式選擇的描述，正確的是：（）A.如果只是簡單的互斥訪問資源，使用條件變量更合適B.信號量適合用于多個線程對多個資源的同步訪問C.互斥鎖適用于線程之間需要復雜的交互和等待條件的情況D.條件變量通常與互斥鎖配合使用，以實現(xiàn)線程的等待和喚醒9、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。假設一個文件系統(tǒng)采用多級目錄結構，文件的物理存儲采用連續(xù)分配方式。當用戶創(chuàng)建一個新文件時，以下關于文件系統(tǒng)操作的描述中，正確的是：（）A.文件系統(tǒng)首先在目錄中為新文件創(chuàng)建一個條目，然后在磁盤上為其分配連續(xù)的存儲空間B.由于采用連續(xù)分配方式，文件系統(tǒng)需要從頭開始查找足夠的連續(xù)空間來存儲新文件C.文件系統(tǒng)會為新文件隨機分配存儲空間，然后更新目錄中的文件信息D.連續(xù)分配方式會導致文件的擴展非常困難，所以文件系統(tǒng)通常會拒絕創(chuàng)建較大的新文件10、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調度的重要依據(jù)。假設系統(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執(zhí)行的干擾等，并討論如何合理設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11、有一個文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13個地址項，其中0-9個地址項為直接地址，第10個地址項為一次間接地址，第11個地址項為二次間接地址，第12個地址項為三次間接地址。若每個盤塊的大小為512B，每個盤塊號占4B，則該文件系統(tǒng)允許的最大文件長度是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.10+512+512×512+512×512×512B.10×512+512×512+512×512×512C.10×512+512×512+512×512×512×512D.10+512×512+512×512×512+512×512×512×51212、進程同步是操作系統(tǒng)中保證進程協(xié)調運行的重要機制。假設有兩個進程P1和P2，它們共享一個緩沖區(qū)。P1負責向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，P2負責從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，需要使用信號量進行同步。以下關于信號量操作的描述，正確的是：（）A.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作B.P1在寫入數(shù)據(jù)前先執(zhí)行P操作，P2在讀取數(shù)據(jù)前先執(zhí)行V操作C.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行P操作，完成后都執(zhí)行V操作D.P1和P2在讀寫數(shù)據(jù)前都先執(zhí)行V操作，完成后都執(zhí)行P操作13、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一個需要避免的問題。假設有四個進程P1、P2、P3、P4，它們分別需要資源A、B、C，資源的數(shù)量分別為5、4、3，每個進程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果當前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進程已分配資源A已分配資源B已分配資源CP1100P2010P3110P4101那么，系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？A.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如C.系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)，不存在安全序列D.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個安全序列，如14、操作系統(tǒng)中的死鎖問題是一個重要的研究課題。假設有三個進程P1、P2和P3，它們分別需要資源A、B和C。目前，P1占用了資源A，P2占用了資源B，P3占用了資源C，并且它們都在請求對方占用的資源。以下關于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會導致死鎖，因為三個進程都無法繼續(xù)執(zhí)行B.死鎖的發(fā)生是因為資源分配不當和進程推進順序不合理C.只要其中一個進程釋放其占用的資源，就可以避免死鎖的發(fā)生D.操作系統(tǒng)可以通過預先分配所有資源的方式來完全避免死鎖的出現(xiàn)15、在一個具有多個線程的進程中，線程之間共享進程的資源，包括內存、文件描述符等。但每個線程有自己獨立的?？臻g和線程控制塊。假設有線程T1、T2和T3，它們同時訪問一個全局變量X，X的初始值為0。T1執(zhí)行X=X+1，T2執(zhí)行X=X-2，T3執(zhí)行X=X*3，請問最終X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能二、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(tǒng)的技術創(chuàng)新和突破方向。2、（本題5分）文件系統(tǒng)的目錄結構對性能有何影響？3、（本題5分）簡述操作系統(tǒng)的兼容性測試和回歸測試。4、（本題5分）什么是云計算操作系統(tǒng)？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)的文件壓縮和加密功能對于節(jié)省存儲空間和保護數(shù)據(jù)安全具有重要意義。論述文件壓縮和加密的算法和實現(xiàn)方式，分析它們對文件訪問性能的影響，探討如何在保證數(shù)據(jù)安全性和可用性的前提下進行有效的文件壓縮和加密。2、（本題5分）操作系統(tǒng)的內核結構對系統(tǒng)性能和可擴展性有重要影響。論述單核操作系統(tǒng)和多核操作系統(tǒng)的內核結構，如宏內核、微內核等，分析它們的優(yōu)缺點和適用場景，探討內核結構在系統(tǒng)資源管理、進程通信等方面的差異和發(fā)展趨勢。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的進程遷移的性能評估指標和方法，包括遷移時間、遷移數(shù)據(jù)量、對源節(jié)點和目標節(jié)點性能的影響等，分析如何準確評估進程遷移的效果。4、（本題5分）隨著人工智能和大數(shù)據(jù)應用的發(fā)展，操作系統(tǒng)需要適應新的計算需求。請綜合論述操作系統(tǒng)在支持人工智能和大數(shù)據(jù)工作負載方面的挑戰(zhàn)和解決方案，如高效的資源分配、并行計算支持等。5、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進程間通信的方式多種多樣。請全面論述除了