上海外國(guó)語(yǔ)大學(xué)《計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》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…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)上海外國(guó)語(yǔ)大學(xué)

《計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》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、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的調(diào)度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。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(lái)先服務(wù)調(diào)度算法簡(jiǎn)單直觀，但可能導(dǎo)致短作業(yè)等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導(dǎo)致長(zhǎng)作業(yè)饑餓C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個(gè)進(jìn)程都有機(jī)會(huì)執(zhí)行，但可能導(dǎo)致頻繁的上下文切換D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法可以兼顧短作業(yè)和長(zhǎng)作業(yè)的需求，但計(jì)算響應(yīng)比的開(kāi)銷(xiāo)較大，不適合實(shí)時(shí)系統(tǒng)2、設(shè)備管理中的緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備的I/O性能。以下關(guān)于緩沖技術(shù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.緩沖技術(shù)可以減少設(shè)備和CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐量B.緩沖技術(shù)可以分為單緩沖、雙緩沖和循環(huán)緩沖等不同類(lèi)型C.緩沖技術(shù)可以通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒(méi)有作用3、某計(jì)算機(jī)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，系統(tǒng)為用戶(hù)進(jìn)程提供了4GB的虛擬地址空間，頁(yè)面大小為4KB。假設(shè)某進(jìn)程的虛擬頁(yè)面訪問(wèn)序列為1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳頁(yè)面置換算法（OPT），則發(fā)生缺頁(yè)中斷的次數(shù)是多少？（請(qǐng)?jiān)敿?xì)分析計(jì)算過(guò)程）（）A.7B.8C.9D.104、在操作系統(tǒng)的安全機(jī)制中，用戶(hù)認(rèn)證和授權(quán)是重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)用戶(hù)，每個(gè)用戶(hù)具有不同的權(quán)限。以下關(guān)于用戶(hù)認(rèn)證和授權(quán)的描述中，正確的是：（）A.用戶(hù)認(rèn)證只需要在用戶(hù)登錄時(shí)進(jìn)行一次，后續(xù)操作無(wú)需再次認(rèn)證B.授權(quán)是確定用戶(hù)可以訪問(wèn)哪些資源和執(zhí)行哪些操作的過(guò)程C.一旦用戶(hù)通過(guò)認(rèn)證，就擁有對(duì)系統(tǒng)所有資源的完全訪問(wèn)權(quán)限D(zhuǎn).用戶(hù)認(rèn)證和授權(quán)的信息通常存儲(chǔ)在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，以提高安全性5、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.正常訪問(wèn)C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤6、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶(hù)程序與內(nèi)核進(jìn)行交互的接口。假設(shè)一個(gè)用戶(hù)程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，它通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請(qǐng)求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過(guò)程，包括從用戶(hù)態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)、內(nèi)核的處理邏輯以及返回結(jié)果給用戶(hù)態(tài)的機(jī)制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)小，無(wú)需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)大，可通過(guò)緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)大，可通過(guò)合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)適中，無(wú)需特別優(yōu)化7、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件的訪問(wèn)控制列表（ACL）可以提供更精細(xì)的訪問(wèn)權(quán)限控制。假設(shè)一個(gè)文件有多個(gè)用戶(hù)和組的訪問(wèn)權(quán)限設(shè)置，分析ACL的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式，包括權(quán)限的定義、繼承和沖突解決等，并討論與傳統(tǒng)的用戶(hù)/組權(quán)限模式相比，ACL在靈活性和管理復(fù)雜性方面的特點(diǎn)。A.ACL更靈活但更復(fù)雜B.ACL不如傳統(tǒng)模式靈活但更簡(jiǎn)單C.ACL和傳統(tǒng)模式在靈活性和復(fù)雜性上相當(dāng)D.取決于文件系統(tǒng)的類(lèi)型和應(yīng)用需求8、在一個(gè)請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進(jìn)程的物理塊數(shù)為3，開(kāi)始時(shí)進(jìn)程的頁(yè)面訪問(wèn)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(yè)面置換算法，當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)頁(yè)面4時(shí)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷，此時(shí)應(yīng)淘汰的頁(yè)面是哪個(gè)？（）A.7B.0C.1D.29、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶(hù)程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核之間的接口。假設(shè)用戶(hù)程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.用戶(hù)程序通過(guò)陷入指令（trap）進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，內(nèi)核執(zhí)行相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程，完成文件讀取操作后返回用戶(hù)態(tài)B.用戶(hù)程序直接在用戶(hù)態(tài)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，操作系統(tǒng)內(nèi)核監(jiān)測(cè)到后進(jìn)行相應(yīng)的處理C.用戶(hù)程序?qū)⑾到y(tǒng)調(diào)用請(qǐng)求發(fā)送到消息隊(duì)列，內(nèi)核從隊(duì)列中獲取請(qǐng)求并執(zhí)行D.用戶(hù)程序通過(guò)中斷信號(hào)通知內(nèi)核執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核暫停當(dāng)前任務(wù)進(jìn)行處理10、在一個(gè)具有快表的分頁(yè)系統(tǒng)中，假定頁(yè)表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)間為100ns，快表的查找時(shí)間為20ns。若一次內(nèi)存訪問(wèn)需要查找頁(yè)表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問(wèn)時(shí)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(guān)于文件系統(tǒng)性能優(yōu)化的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用緩存技術(shù)來(lái)提高文件的訪問(wèn)速度B.文件系統(tǒng)可以采用預(yù)讀和延遲寫(xiě)技術(shù)來(lái)減少磁盤(pán)I/O次數(shù)C.文件系統(tǒng)可以采用磁盤(pán)調(diào)度算法來(lái)優(yōu)化磁盤(pán)的訪問(wèn)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(xiě)入操作12、在一個(gè)具有進(jìn)程優(yōu)先級(jí)調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)分為高、中、低三個(gè)級(jí)別。高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可以搶占中、低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的CPU資源，中優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可以搶占低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的CPU資源。當(dāng)前有三個(gè)進(jìn)程P1（高優(yōu)先級(jí)）、P2（中優(yōu)先級(jí)）、P3（低優(yōu)先級(jí)），P3正在運(yùn)行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時(shí)，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會(huì)如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運(yùn)行P1B.等待P3運(yùn)行完當(dāng)前時(shí)間片，再運(yùn)行P1C.讓P1等待，直到P3主動(dòng)放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)13、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(yè)面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁(yè)面置換算法，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生缺頁(yè)中斷時(shí)，需要替換的頁(yè)面在內(nèi)存中駐留的時(shí)間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請(qǐng)問(wèn)應(yīng)該替換哪個(gè)頁(yè)面？（）A.駐留時(shí)間為100ms的頁(yè)面B.駐留時(shí)間為200ms的頁(yè)面C.駐留時(shí)間為300ms的頁(yè)面D.駐留時(shí)間為400ms的頁(yè)面14、在一個(gè)具有快表的分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，快表的命中率為80%，訪問(wèn)快表的時(shí)間為10ns，訪問(wèn)主存的時(shí)間為100ns。若要訪問(wèn)的頁(yè)面在快表中，那么一次有效地址轉(zhuǎn)換所需的平均時(shí)間是多少？若頁(yè)面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns15、在一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，有兩個(gè)周期性任務(wù)T1和T2，T1的周期為20ms，執(zhí)行時(shí)間為10ms；T2的周期為50ms，執(zhí)行時(shí)間為20ms。采用最早截止時(shí)間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法，在0時(shí)刻兩個(gè)任務(wù)同時(shí)到達(dá)，請(qǐng)問(wèn)哪個(gè)任務(wù)會(huì)先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時(shí)執(zhí)行二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的合作伙伴關(guān)系和生態(tài)系統(tǒng)？2、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存池技術(shù)。3、（本題5分）什么是系統(tǒng)可移植性？4、（本題5分）什么是設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序？它的作用是什么？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度的可預(yù)測(cè)性是至關(guān)重要的。請(qǐng)深入探討實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度算法的可預(yù)測(cè)性分析方法，包括基于周期、截止時(shí)間和優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，分析影響調(diào)度可預(yù)測(cè)性的因素，如任務(wù)執(zhí)行時(shí)間的不確定性、資源競(jìng)爭(zhēng)等，研究如何通過(guò)調(diào)度算法的設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整提高實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度的可預(yù)測(cè)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(jī)制。請(qǐng)深入探討多線程環(huán)境下的同步問(wèn)題，如競(jìng)態(tài)條件、數(shù)據(jù)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(xiě)鎖等的使用方法和適用場(chǎng)景，以及如何避免多線程編程中的常見(jiàn)錯(cuò)誤。3、（本題5分）深入探討在分布式操作系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)一致性模型（如強(qiáng)一致性、弱一致性、最終一致性）的選擇和應(yīng)用，分析不同模型對(duì)系統(tǒng)性能、可用性和容錯(cuò)性的影響。4、（本題5分）操作系統(tǒng)的性能評(píng)估是優(yōu)化系統(tǒng)的重要依據(jù)。論述操作系統(tǒng)性能評(píng)估的指標(biāo)和方法，如響應(yīng)時(shí)間、吞吐量、資源利用率等，分析性能評(píng)估工具和技術(shù)的應(yīng)用，探討如何根據(jù)性能評(píng)估結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)優(yōu)和改進(jìn)。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能對(duì)于支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和通信至關(guān)重要。論述操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)接口管理和網(wǎng)絡(luò)資源分配，分析操作