上海電機(jī)學(xué)院《計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線(xiàn)…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)上海電機(jī)學(xué)院

《計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、考慮一個(gè)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)，進(jìn)程之間存在資源競(jìng)爭(zhēng)。假設(shè)有資源R1、R2和R3，進(jìn)程P1已經(jīng)占用了資源R1，進(jìn)程P2已經(jīng)占用了資源R2，進(jìn)程P3申請(qǐng)資源R1和R2。此時(shí)系統(tǒng)處于什么狀態(tài)？（）A.安全狀態(tài)B.不安全狀態(tài)C.死鎖狀態(tài)D.無(wú)法確定2、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一種可能發(fā)生的嚴(yán)重問(wèn)題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們分別占用了部分資源，并請(qǐng)求其他資源，從而形成了一個(gè)死鎖的局面。已知進(jìn)程P1占用了資源R1，并請(qǐng)求資源R2；進(jìn)程P2占用了資源R2，并請(qǐng)求資源R3；進(jìn)程P3占用了資源R3，并請(qǐng)求資源R1；進(jìn)程P4占用了資源R4，并請(qǐng)求資源R1。分析這種死鎖情況是如何產(chǎn)生的，以及可以采用哪些死鎖預(yù)防、避免和檢測(cè)恢復(fù)的策略來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，并比較這些策略在系統(tǒng)性能和資源利用率方面的影響（）A.采用死鎖預(yù)防策略最優(yōu)B.采用死鎖避免策略最優(yōu)C.采用死鎖檢測(cè)恢復(fù)策略最優(yōu)D.不同策略在不同情況下各有優(yōu)劣3、考慮一個(gè)具有4個(gè)頁(yè)面的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)，頁(yè)面大小為1KB，邏輯地址空間為32位。假設(shè)某一時(shí)刻，頁(yè)表內(nèi)容如下：頁(yè)號(hào)0對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為2，頁(yè)號(hào)1對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為5，頁(yè)號(hào)2對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為7，頁(yè)號(hào)3對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為9。若進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn)的邏輯地址為0x12345，請(qǐng)問(wèn)對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x22345B.0x52345C.0x72345D.0x923454、在一個(gè)采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，一個(gè)文件的大小為100KB，盤(pán)塊大小為4KB，每個(gè)盤(pán)塊號(hào)占用4個(gè)字節(jié)。若采用一級(jí)索引，索引表項(xiàng)能夠容納的盤(pán)塊號(hào)數(shù)量為1024個(gè)。那么，該文件最多需要多少個(gè)索引塊？（）A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)5、在操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中，負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行通信和控制。假設(shè)一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要處理設(shè)備的中斷請(qǐng)求。以下關(guān)于中斷處理的描述，正確的是：（）A.設(shè)備中斷發(fā)生時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)立即暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程，轉(zhuǎn)去處理中斷B.中斷處理程序的執(zhí)行時(shí)間應(yīng)該盡量短，以免影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在處理中斷時(shí)，可以阻塞其他設(shè)備的中斷請(qǐng)求D.中斷處理完成后，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度執(zhí)行6、在操作系統(tǒng)的文件保護(hù)機(jī)制中，訪(fǎng)問(wèn)控制列表（ACL）和權(quán)限位是兩種常見(jiàn)的方法。假設(shè)一個(gè)文件的所有者具有讀、寫(xiě)和執(zhí)行權(quán)限，所屬組具有讀和執(zhí)行權(quán)限，其他用戶(hù)只有讀權(quán)限。以下關(guān)于文件保護(hù)機(jī)制的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)一個(gè)用戶(hù)試圖訪(fǎng)問(wèn)該文件時(shí)，操作系統(tǒng)只根據(jù)用戶(hù)所屬的組來(lái)確定其權(quán)限B.如果一個(gè)不屬于文件所有者和所屬組的用戶(hù)想要修改該文件，將會(huì)被拒絕C.權(quán)限位的設(shè)置比訪(fǎng)問(wèn)控制列表更靈活，可以為每個(gè)用戶(hù)單獨(dú)設(shè)置不同的權(quán)限D(zhuǎn).訪(fǎng)問(wèn)控制列表可以更精細(xì)地控制文件的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，但實(shí)現(xiàn)和管理相對(duì)復(fù)雜7、在一個(gè)采用請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的段表如下：段號(hào)0對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)為500，段起始地址為1000；段號(hào)1對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)為800，段起始地址為2000；段號(hào)2對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)為1000，段起始地址為5000。當(dāng)進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn)的邏輯地址為1，600時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪(fǎng)問(wèn)C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤8、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備獨(dú)立性是指用戶(hù)程序在使用設(shè)備時(shí)不依賴(lài)于具體的物理設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，系統(tǒng)引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備的概念，并通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有三種類(lèi)型的設(shè)備：打印機(jī)、磁盤(pán)和掃描儀。用戶(hù)程序通過(guò)邏輯設(shè)備名請(qǐng)求使用設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備分配表進(jìn)行設(shè)備分配?，F(xiàn)在有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)請(qǐng)求使用打印機(jī)和磁盤(pán)，為了有效地進(jìn)行設(shè)備分配，系統(tǒng)采用的策略應(yīng)該是（）A.先來(lái)先服務(wù)B.優(yōu)先級(jí)分配C.短作業(yè)優(yōu)先D.隨機(jī)分配9、某操作系統(tǒng)采用樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)，用戶(hù)A創(chuàng)建了一個(gè)文件/home/A/doc.txt，用戶(hù)B想要訪(fǎng)問(wèn)該文件，但是沒(méi)有權(quán)限。若用戶(hù)A賦予用戶(hù)B對(duì)該文件的讀權(quán)限，用戶(hù)B應(yīng)該如何訪(fǎng)問(wèn)該文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不對(duì)10、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進(jìn)程管理模塊負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止等操作。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程由于等待資源而進(jìn)入阻塞狀態(tài)。以下關(guān)于阻塞進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述，正確的是：（）A.當(dāng)所需資源可用時(shí)，阻塞進(jìn)程會(huì)直接轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)B.阻塞進(jìn)程首先轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，然后等待調(diào)度程序分配CPUC.阻塞進(jìn)程會(huì)一直保持阻塞狀態(tài)，直到系統(tǒng)強(qiáng)制終止D.阻塞進(jìn)程在等待一段時(shí)間后會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)11、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)具有不同的優(yōu)先級(jí)。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)能夠及時(shí)得到處理。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級(jí)依次降低。當(dāng)T1和T2同時(shí)就緒時(shí)，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(huì)優(yōu)先調(diào)度T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會(huì)按照一定的時(shí)間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會(huì)立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級(jí)最低，它將永遠(yuǎn)不會(huì)得到執(zhí)行機(jī)會(huì)12、在一個(gè)具有內(nèi)存保護(hù)機(jī)制的操作系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程都被分配了獨(dú)立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過(guò)硬件和軟件的結(jié)合來(lái)防止進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn)其他進(jìn)程的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)進(jìn)程P1試圖訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護(hù)機(jī)制是如何實(shí)現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關(guān)處理邏輯，并討論內(nèi)存保護(hù)在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過(guò)硬件MMU實(shí)現(xiàn)，意義重大B.通過(guò)操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)，意義不大C.通過(guò)硬件和軟件共同實(shí)現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護(hù)機(jī)制作用有限，意義不大13、在操作系統(tǒng)的虛擬存儲(chǔ)管理中，頁(yè)面置換算法的選擇對(duì)系統(tǒng)性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用最近未使用（NRU）頁(yè)面置換算法，以下關(guān)于NRU算法的描述中，正確的是：（）A.NRU算法根據(jù)頁(yè)面最近是否被使用以及是否被修改來(lái)選擇置換頁(yè)面B.NRU算法總是選擇最長(zhǎng)時(shí)間未被使用的頁(yè)面進(jìn)行置換C.NRU算法在選擇置換頁(yè)面時(shí)，不考慮頁(yè)面的訪(fǎng)問(wèn)頻率D.NRU算法比先進(jìn)先出（FIFO）算法更能避免Belady異?，F(xiàn)象14、在一個(gè)具有虛擬存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的虛擬地址空間大小為4GB，其中用戶(hù)空間為3GB，內(nèi)核空間為1GB。系統(tǒng)采用請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，頁(yè)面置換算法為最近最少使用（LRU）算法。假設(shè)當(dāng)前系統(tǒng)物理內(nèi)存為2GB，進(jìn)程開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，已將部分頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存。在運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)程又需要訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)新的頁(yè)面，而此時(shí)內(nèi)存中沒(méi)有空閑頁(yè)框。那么，操作系統(tǒng)會(huì)如何處理這種情況？（）A.立即終止該進(jìn)程，因?yàn)閮?nèi)存不足無(wú)法滿(mǎn)足其頁(yè)面請(qǐng)求B.選擇一個(gè)最近最少使用的頁(yè)面換出到外存，將新頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存C.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面換出到外存，將新頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存D.拒絕該頁(yè)面請(qǐng)求，等待用戶(hù)釋放其他頁(yè)面后再進(jìn)行調(diào)入15、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一個(gè)需要避免的問(wèn)題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)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(gè)進(jìn)程所需的資源數(shù)量如下表所示：（）進(jìn)程所需資源A所需資源B所需資源CP1211P2121P3112P4212采用銀行家算法來(lái)判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果當(dāng)前系統(tǒng)的資源分配情況如下表所示：進(jìn)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(gè)安全序列，如B.系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在一個(gè)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(gè)安全序列，如二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)中的資源分配圖。2、（本題5分）簡(jiǎn)述虛擬機(jī)的類(lèi)型和特點(diǎn)。3、（本題5分）內(nèi)存保護(hù)的方法有哪些？4、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存碎片整理方法。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的地址空間布局對(duì)于內(nèi)存管理和程序運(yùn)行具有重要影響。請(qǐng)全面論述進(jìn)程地址空間的組成部分，如代碼段、數(shù)據(jù)段、堆、棧等，分析地址空間的分配和擴(kuò)展方式，以及如何避免地址空間相關(guān)的錯(cuò)誤和漏洞。2、（本題5分）操作系統(tǒng)的設(shè)備熱插拔支持對(duì)于提高系統(tǒng)的可用性和靈活性具有重要意義。論述設(shè)備熱插拔的原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制，分析操作系統(tǒng)在處理設(shè)備熱插拔時(shí)的驅(qū)動(dòng)加載、資源分配和設(shè)備狀態(tài)管理，探討如何實(shí)現(xiàn)可靠的設(shè)備熱插拔功能。3、（本題5分）在分布式操作系統(tǒng)中，分布式共享內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)需要解決一致性和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)效率的問(wèn)題。請(qǐng)全面論述分布式共享內(nèi)存的架構(gòu)和協(xié)議，分析數(shù)據(jù)一致性的維護(hù)機(jī)制和優(yōu)化策略，以及如何提高分布式共享內(nèi)存的訪(fǎng)問(wèn)性能。4、（本題5分）在分布式操作系統(tǒng)中，分布式共享內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。論述分布式共享內(nèi)存的模型和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，如一致性協(xié)議、數(shù)據(jù)復(fù)制策略等，分析分布式共享內(nèi)存在提高分布式應(yīng)用編程效率方面的作用，探討其面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。5、（本題5分）隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的興起，其在操作系統(tǒng)中的應(yīng)用受到關(guān)注。論述區(qū)塊鏈技術(shù)在操作系統(tǒng)中的潛在應(yīng)用場(chǎng)景，如數(shù)據(jù)完整