上海外國語大學《計算機組成與系統(tǒng)結構》2023-2024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頁上海外國語大學

《計算機組成與系統(tǒng)結構》2023-2024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、在操作系統(tǒng)中，進程的調度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關于進程調度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務調度算法簡單直觀，但可能導致短作業(yè)等待時間過長B.短作業(yè)優(yōu)先調度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導致長作業(yè)饑餓C.時間片輪轉調度算法可以保證每個進程都有機會執(zhí)行，但可能導致頻繁的上下文切換D.高響應比優(yōu)先調度算法可以兼顧短作業(yè)和長作業(yè)的需求，但計算響應比的開銷較大，不適合實時系統(tǒng)2、設備管理中的緩沖技術可以提高設備的I/O性能。以下關于緩沖技術的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.緩沖技術可以減少設備和CPU之間的數據傳輸次數，提高系統(tǒng)的吞吐量B.緩沖技術可以分為單緩沖、雙緩沖和循環(huán)緩沖等不同類型C.緩沖技術可以通過硬件實現，也可以通過軟件實現D.緩沖技術只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用3、某計算機采用虛擬存儲技術，系統(tǒng)為用戶進程提供了4GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB。假設某進程的虛擬頁面訪問序列為1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳頁面置換算法（OPT），則發(fā)生缺頁中斷的次數是多少？（請詳細分析計算過程）（）A.7B.8C.9D.104、在操作系統(tǒng)的安全機制中，用戶認證和授權是重要的環(huán)節(jié)。假設一個系統(tǒng)中有多個用戶，每個用戶具有不同的權限。以下關于用戶認證和授權的描述中，正確的是：（）A.用戶認證只需要在用戶登錄時進行一次，后續(xù)操作無需再次認證B.授權是確定用戶可以訪問哪些資源和執(zhí)行哪些操作的過程C.一旦用戶通過認證，就擁有對系統(tǒng)所有資源的完全訪問權限D.用戶認證和授權的信息通常存儲在操作系統(tǒng)的內核中，以提高安全性5、在一個采用請求分段存儲管理的系統(tǒng)中，某進程的段表如下：段號0對應的段長為500，段起始地址為1000；段號1對應的段長為800，段起始地址為2000；段號2對應的段長為1000，段起始地址為5000。當進程訪問的邏輯地址為1，600時，會發(fā)生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪問C.缺段中斷D.地址轉換錯誤6、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調用是用戶程序與內核進行交互的接口。假設一個用戶程序需要讀取一個文件的內容，它通過系統(tǒng)調用向內核發(fā)起請求。分析系統(tǒng)調用的執(zhí)行過程，包括從用戶態(tài)切換到內核態(tài)、內核的處理邏輯以及返回結果給用戶態(tài)的機制，并討論系統(tǒng)調用的開銷和如何減少系統(tǒng)調用的次數以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調用開銷小，無需優(yōu)化B.系統(tǒng)調用開銷大，可通過緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調用開銷大，可通過合并調用優(yōu)化D.系統(tǒng)調用開銷適中，無需特別優(yōu)化7、在一個操作系統(tǒng)中，文件的訪問控制列表（ACL）可以提供更精細的訪問權限控制。假設一個文件有多個用戶和組的訪問權限設置，分析ACL的工作原理和實現方式，包括權限的定義、繼承和沖突解決等，并討論與傳統(tǒng)的用戶/組權限模式相比，ACL在靈活性和管理復雜性方面的特點。A.ACL更靈活但更復雜B.ACL不如傳統(tǒng)模式靈活但更簡單C.ACL和傳統(tǒng)模式在靈活性和復雜性上相當D.取決于文件系統(tǒng)的類型和應用需求8、在一個請求分頁存儲管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進程的物理塊數為3，開始時進程的頁面訪問序列為7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。采用最近最久未使用（LRU）頁面置換算法，當進程訪問頁面4時產生缺頁中斷，此時應淘汰的頁面是哪個？（）A.7B.0C.1D.29、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調用是用戶程序與操作系統(tǒng)內核之間的接口。假設用戶程序需要讀取一個文件的內容，通過系統(tǒng)調用實現這個功能。以下關于系統(tǒng)調用的執(zhí)行過程的描述，哪一項是正確的？（）A.用戶程序通過陷入指令（trap）進入內核態(tài)，內核執(zhí)行相應的系統(tǒng)調用服務例程，完成文件讀取操作后返回用戶態(tài)B.用戶程序直接在用戶態(tài)執(zhí)行系統(tǒng)調用，操作系統(tǒng)內核監(jiān)測到后進行相應的處理C.用戶程序將系統(tǒng)調用請求發(fā)送到消息隊列，內核從隊列中獲取請求并執(zhí)行D.用戶程序通過中斷信號通知內核執(zhí)行系統(tǒng)調用，內核暫停當前任務進行處理10、在一個具有快表的分頁系統(tǒng)中，假定頁表存放在內存中，內存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內存訪問需要查找頁表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問時間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns11、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)可以采用緩存技術來提高文件的訪問速度B.文件系統(tǒng)可以采用預讀和延遲寫技術來減少磁盤I/O次數C.文件系統(tǒng)可以采用磁盤調度算法來優(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12、在一個具有進程優(yōu)先級調度的操作系統(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)會如何調度？（）A.立即暫停P3，運行P1B.等待P3運行完當前時間片，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13、某計算機系統(tǒng)采用了虛擬內存技術，虛擬地址空間大小為4GB，物理內存大小為2GB，頁面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法，當系統(tǒng)發(fā)生缺頁中斷時，需要替換的頁面在內存中駐留的時間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請問應該替換哪個頁面？（）A.駐留時間為100ms的頁面B.駐留時間為200ms的頁面C.駐留時間為300ms的頁面D.駐留時間為400ms的頁面14、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，120ns15、在一個實時系統(tǒng)中，有兩個周期性任務T1和T2，T1的周期為20ms，執(zhí)行時間為10ms；T2的周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調度算法，在0時刻兩個任務同時到達，請問哪個任務會先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時執(zhí)行二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的合作伙伴關系和生態(tài)系統(tǒng)？2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內存池技術。3、（本題5分）什么是系統(tǒng)可移植性？4、（本題5分）什么是設備驅動程序？它的作用是什么？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在實時操作系統(tǒng)中，任務調度的可預測性是至關重要的。請深入探討實時任務調度算法的可預測性分析方法，包括基于周期、截止時間和優(yōu)先級的調度算法，分析影響調度可預測性的因素，如任務執(zhí)行時間的不確定性、資源競爭等，研究如何通過調度算法的設計和參數調整提高實時任務調度的可預測性。2、（本題5分）在多線程編程環(huán)境下，操作系統(tǒng)需要提供有效的線程同步和通信機制。請深入探討多線程環(huán)境下的同步問題，如競態(tài)條件、數據不一致等，分析常用的線程同步工具，如互斥鎖、條件變量、讀寫鎖等的使用方法和適用場景，以及如何避免多線程編程中的常見錯誤。3、（本題5分）深入探討在分布式操作系統(tǒng)中，數據一致性模型（如強一致性、弱一致性、最終一致性）的選擇和應用，分析不同模型對系統(tǒng)性能、可用性和容錯性的影響。4、（本題5分）操作系統(tǒng)的性能評估是優(yōu)化系統(tǒng)的重要依據。論述操作系統(tǒng)性能評估的指標和方法，如響應時間、吞吐量、資源利用率等，分析性能評估工具和技術的應用，探討如何根據性能評估結果進行系統(tǒng)調優(yōu)和改進。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的網絡功能對于支持網絡應用和通信至關重要。論述操作系統(tǒng)中的網絡協(xié)議棧實現、網絡接口管理和網絡資源分配，分析操作