上海體育大學(xué)《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____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁上海體育大學(xué)《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)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、假設(shè)有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其直接索引指針指向10個(gè)磁盤塊，一級(jí)間接索引指針指向一個(gè)包含256個(gè)磁盤塊地址的索引表，二級(jí)間接索引指針指向一個(gè)包含256個(gè)一級(jí)間接索引表地址的索引表。每個(gè)磁盤塊大小為4KB，請問該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.10MB+1GB+256GBB.40KB+1MB+256MBC.40KB+1MB+64GBD.10MB+256MB+64GB2、在一個(gè)分時(shí)操作系統(tǒng)中，多個(gè)用戶通過終端同時(shí)與系統(tǒng)交互。假設(shè)系統(tǒng)的時(shí)間片大小為20毫秒，用戶進(jìn)程A在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)完成了一部分計(jì)算任務(wù)，還需要繼續(xù)執(zhí)行。以下關(guān)于分時(shí)操作系統(tǒng)和進(jìn)程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.在下一個(gè)時(shí)間片，操作系統(tǒng)一定會(huì)調(diào)度進(jìn)程A繼續(xù)執(zhí)行B.由于時(shí)間片較短，用戶會(huì)感覺到系統(tǒng)的響應(yīng)非常迅速，好像每個(gè)用戶都在獨(dú)占系統(tǒng)C.如果在進(jìn)程A等待調(diào)度的過程中有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，進(jìn)程A可能會(huì)被延遲調(diào)度D.時(shí)間片的大小對系統(tǒng)的吞吐量沒有影響，只影響用戶的響應(yīng)時(shí)間3、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)采用了日志結(jié)構(gòu)（Journaling）來提高文件操作的可靠性。當(dāng)進(jìn)行文件寫入操作時(shí)，系統(tǒng)首先將操作記錄在日志中，然后再實(shí)際更新文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。分析這種日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)在面對系統(tǒng)崩潰或電源故障時(shí)如何保證文件系統(tǒng)的一致性，以及與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相比在性能和存儲(chǔ)空間使用方面的特點(diǎn)。A.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能更好，空間使用更優(yōu)B.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能較差，空間使用較多C.日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)性能和空間使用與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)相當(dāng)D.取決于具體的應(yīng)用和系統(tǒng)配置4、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)提供的重要功能之一。以下關(guān)于文件系統(tǒng)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)中的文件和目錄，提供文件的存儲(chǔ)、檢索和訪問控制等功能B.常見的文件系統(tǒng)有FAT、NTFS、EXT等C.文件系統(tǒng)可以采用不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如順序存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和索引存儲(chǔ)等D.文件系統(tǒng)中的文件一旦創(chuàng)建，其大小就不能再改變5、以下關(guān)于操作系統(tǒng)中進(jìn)程概念的描述，進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程，它具有動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性等特征。在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通常由程序段、數(shù)據(jù)段和進(jìn)程控制塊（PCB）組成。其中，PCB包含了進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符、狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、程序計(jì)數(shù)器等重要信息。那么，進(jìn)程與程序的本質(zhì)區(qū)別在于（）A.進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的B.進(jìn)程存儲(chǔ)在內(nèi)存，程序存儲(chǔ)在外存C.進(jìn)程能被多個(gè)程序共享，程序不能被多個(gè)進(jìn)程共享D.進(jìn)程有多個(gè)執(zhí)行狀態(tài)，程序只有一個(gè)執(zhí)行狀態(tài)6、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進(jìn)程可以使用比實(shí)際物理內(nèi)存更大的地址空間。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁式存儲(chǔ)管理，頁面大小為4KB，進(jìn)程的虛擬地址空間為8GB?，F(xiàn)在進(jìn)程需要訪問一個(gè)虛擬地址，系統(tǒng)通過頁表進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。分析在這種情況下，頁表的結(jié)構(gòu)和大小，以及如何通過頁表項(xiàng)中的標(biāo)志位（如有效位、修改位等）來管理頁面的狀態(tài)，并討論虛擬內(nèi)存技術(shù)對系統(tǒng)性能和內(nèi)存使用效率的影響。A.虛擬內(nèi)存技術(shù)提高了性能和效率B.虛擬內(nèi)存技術(shù)降低了性能和效率C.虛擬內(nèi)存技術(shù)在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統(tǒng)的負(fù)載和應(yīng)用程序的特點(diǎn)7、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理采用分段和分頁相結(jié)合的方式。假設(shè)有一個(gè)進(jìn)程，其邏輯地址空間被分為三個(gè)段，每個(gè)段又被分為若干頁?，F(xiàn)在進(jìn)程要訪問一個(gè)邏輯地址，系統(tǒng)需要進(jìn)行多次地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于這種地址轉(zhuǎn)換過程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到段內(nèi)的起始地址，然后再進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換，得到最終的物理地址B.先進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換，確定頁內(nèi)偏移量，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到物理地址C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行，通過計(jì)算得到最終的物理地址D.隨機(jī)選擇先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換或頁的地址轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行另一個(gè)的轉(zhuǎn)換8、在內(nèi)存管理中，頁面置換算法用于決定當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)替換哪些頁面。假設(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換算法，物理內(nèi)存頁面數(shù)量為3，頁面引用序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。以下關(guān)于頁面置換過程的描述中，正確的是：（）A.FIFO算法可能會(huì)導(dǎo)致Belady異常，即增加物理內(nèi)存頁面數(shù)量反而會(huì)增加缺頁次數(shù)B.在這個(gè)引用序列中，F(xiàn)IFO算法的缺頁次數(shù)一定比最近最少使用（LRU）算法少C.FIFO算法總是替換最早進(jìn)入內(nèi)存的頁面，而不考慮頁面的使用頻率D.當(dāng)物理內(nèi)存已滿時(shí)，新頁面進(jìn)入一定會(huì)導(dǎo)致一個(gè)頁面被置換出去9、在一個(gè)具有三級(jí)頁表的分頁存儲(chǔ)系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，邏輯地址空間為64GB。若各級(jí)頁表的長度均為4B，則頁表占用的內(nèi)存空間是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB10、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，I/O控制方式有多種，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動(dòng)I/O、DMA方式和通道控制方式。假設(shè)一個(gè)磁盤正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以下關(guān)于不同I/O控制方式的描述中，正確的是：（）A.程序控制I/O方式下，CPU會(huì)一直等待I/O操作完成，導(dǎo)致CPU利用率很低B.中斷驅(qū)動(dòng)I/O方式中，CPU在I/O操作開始后可以去執(zhí)行其他任務(wù)，直到收到中斷信號(hào)C.DMA方式下，數(shù)據(jù)的傳輸完全由DMA控制器控制，CPU無需參與D.通道控制方式是最復(fù)雜的I/O控制方式，因此在實(shí)際應(yīng)用中很少使用11、在一個(gè)具有進(jìn)程通信機(jī)制的操作系統(tǒng)中，有進(jìn)程P1和P2，它們通過消息隊(duì)列進(jìn)行通信。P1向消息隊(duì)列發(fā)送了5條消息，P2從消息隊(duì)列中接收消息。假設(shè)消息隊(duì)列遵循先進(jìn)先出的原則，且P2接收消息的速度比P1發(fā)送消息的速度慢。當(dāng)P2開始接收消息時(shí)，消息隊(duì)列中已有3條消息。那么，P2最多能接收到幾條消息？（）A.3條B.5條C.8條D.不確定，取決于P2接收消息的時(shí)間和P1發(fā)送消息的情況12、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方式，將內(nèi)存分為4個(gè)分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB。現(xiàn)有4個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們所需的內(nèi)存空間分別為350KB、200KB、500KB和450KB。請問采用首次適應(yīng)算法，這些進(jìn)程能否全部裝入內(nèi)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13、操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信可以實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)于進(jìn)程通信的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.進(jìn)程通信可以分為共享內(nèi)存、消息傳遞和管道等方式B.共享內(nèi)存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進(jìn)程之間的通信14、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用了虛擬內(nèi)存技術(shù)，虛擬地址空間大小為4GB，物理內(nèi)存大小為2GB，頁面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生缺頁中斷時(shí)，需要替換的頁面在內(nèi)存中駐留的時(shí)間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請問應(yīng)該替換哪個(gè)頁面？（）A.駐留時(shí)間為100ms的頁面B.駐留時(shí)間為200ms的頁面C.駐留時(shí)間為300ms的頁面D.駐留時(shí)間為400ms的頁面15、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術(shù)，它由多個(gè)緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有三個(gè)緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個(gè)緩沖池包含10個(gè)緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，輸入數(shù)據(jù)量為50KB，輸出數(shù)據(jù)量為30KB，每個(gè)緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個(gè)緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個(gè)B.70個(gè)C.60個(gè)D.50個(gè)16、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3，它們的到達(dá)時(shí)間、服務(wù)時(shí)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(jìn)程切換的時(shí)間開銷。那么，進(jìn)程P1的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒17、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms和40ms。假設(shè)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法，優(yōu)先級(jí)從高到低依次為T1、T2、T3。那么，在一個(gè)長時(shí)間的運(yùn)行過程中，任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間和截止時(shí)間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級(jí)設(shè)置合理，三個(gè)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間和截止時(shí)間都能夠得到保證B.T3的響應(yīng)時(shí)間可能會(huì)超過其周期，導(dǎo)致截止時(shí)間無法保證C.T2可能會(huì)因?yàn)門1的搶占而導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間延遲，無法保證截止時(shí)間D.優(yōu)先級(jí)設(shè)置可能導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)任務(wù)長時(shí)間得不到執(zhí)行，從而無法保證所有任務(wù)的截止時(shí)間18、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)通過硬件和軟件的結(jié)合來防止進(jìn)程訪問其他進(jìn)程的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)進(jìn)程P1試圖訪問進(jìn)程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)存訪問違規(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.通過硬件MMU實(shí)現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實(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19、某操作系統(tǒng)采用分段存儲(chǔ)管理方式，用戶程序分為三個(gè)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(nèi)存中，每個(gè)段表項(xiàng)占用4B。則段表的最大長度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.819220、在一個(gè)具有多個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)中，進(jìn)程之間通過消息傳遞進(jìn)行通信。假設(shè)進(jìn)程P1向進(jìn)程P2發(fā)送了一條消息，消息在發(fā)送過程中可能會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)或亂序的情況。為了保證消息傳遞的可靠性，通常需要采取哪些措施？（）A.為消息添加序列號(hào)、確認(rèn)機(jī)制和超時(shí)重傳B.使用共享內(nèi)存進(jìn)行通信C.增加緩沖區(qū)大小D.提高網(wǎng)絡(luò)帶寬21、操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度算法對于系統(tǒng)性能有很大影響。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度算法的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法按照進(jìn)程到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法優(yōu)先調(diào)度執(zhí)行時(shí)間短的進(jìn)程C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法將CPU時(shí)間劃分為固定大小的時(shí)間片，每個(gè)進(jìn)程輪流執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法只考慮進(jìn)程的等待時(shí)間，不考慮執(zhí)行時(shí)間22、在文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式有連續(xù)存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和索引存儲(chǔ)等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)主要處理大文件的存儲(chǔ)和訪問。以下關(guān)于存儲(chǔ)方式選擇的描述，正確的是：（）A.連續(xù)存儲(chǔ)適合大文件，因?yàn)榭梢钥焖俣ㄎ晃募?shù)據(jù)，讀寫效率高B.鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)可以充分利用磁盤空間，適合存儲(chǔ)大文件C.索引存儲(chǔ)會(huì)增加文件的存儲(chǔ)空間開銷，不適合大文件存儲(chǔ)D.對于大文件，應(yīng)該隨機(jī)選擇一種存儲(chǔ)方式，性能差異不大23、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段式存儲(chǔ)管理和頁式存儲(chǔ)管理是兩種常見的方式。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段的長度不同。以下關(guān)于段式存儲(chǔ)管理和頁式存儲(chǔ)管理的比較中，正確的是：（）A.段式存儲(chǔ)管理更便于實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的共享，因?yàn)槎问前凑者壿媱澐值腂.頁式存儲(chǔ)管理的內(nèi)存碎片問題比段式存儲(chǔ)管理更嚴(yán)重C.段式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁式存儲(chǔ)管理快，因?yàn)槎蔚拈L度是固定的D.頁式存儲(chǔ)管理比段式存儲(chǔ)管理更適合處理大程序，因?yàn)轫摰拇笮∈枪潭ǖ?4、在一個(gè)支持虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)生缺頁中斷時(shí)，操作系統(tǒng)需要從磁盤中將所需的頁面調(diào)入內(nèi)存。假設(shè)頁面置換算法為先進(jìn)先出（FIFO）算法，當(dāng)前內(nèi)存中有三個(gè)頁面，分別是頁面A、B、C，最近訪問的順序?yàn)锽、C、A?，F(xiàn)在需要調(diào)入頁面D，而內(nèi)存已滿，那么會(huì)置換出哪個(gè)頁面？（）A.頁面A，因?yàn)樗亲钤邕M(jìn)入內(nèi)存的頁面B.頁面B，因?yàn)樗亲罱L問的頁面C.頁面C，因?yàn)樗谥虚g位置D.隨機(jī)選擇一個(gè)頁面進(jìn)行置換25、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)。假設(shè)系統(tǒng)中有三個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級(jí)依次降低。當(dāng)多個(gè)任務(wù)同時(shí)就緒時(shí)，以下關(guān)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.總是調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)T1執(zhí)行，直到它完成或阻塞B.如果任務(wù)T1正在執(zhí)行，而更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)T2就緒，操作系統(tǒng)會(huì)立即搶占T1并調(diào)度T2執(zhí)行C.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)只考慮任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間和資源需求D.低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)T3永遠(yuǎn)不會(huì)得到執(zhí)行機(jī)會(huì)，除非高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)都處于阻塞狀態(tài)二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋頁面置換算法的工作原理。2、（本題5分）操作系統(tǒng)如