貴州文化旅游職業(yè)學(xué)院《計(jì)算機(jī)組成與體系結(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)貴州文化旅游職業(yè)學(xué)院《計(jì)算機(jī)組成與體系結(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20個(gè)小題，每小題1分，共20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、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進(jìn)行交互的接口。假設(shè)一個(gè)用戶程序需要讀取一個(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)果給用戶態(tài)的機(jī)制，并討論系統(tǒng)調(diào)用的開銷和如何減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)以提高程序的性能。A.系統(tǒng)調(diào)用開銷小，無(wú)需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過(guò)緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過(guò)合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開銷適中，無(wú)需特別優(yōu)化2、在操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理中，伙伴系統(tǒng)是一種用于內(nèi)存分配和回收的算法。假設(shè)系統(tǒng)初始時(shí)有一塊連續(xù)的內(nèi)存空間，采用伙伴系統(tǒng)進(jìn)行管理。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程請(qǐng)求分配一塊內(nèi)存時(shí)，以下關(guān)于內(nèi)存分配的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)會(huì)將整塊內(nèi)存空間分配給進(jìn)程，即使請(qǐng)求的內(nèi)存大小小于可用空間B.系統(tǒng)會(huì)從可用的內(nèi)存塊中查找最合適大小的塊進(jìn)行分配，并將其分割C.伙伴系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先從內(nèi)存的低地址部分開始分配內(nèi)存，以提高分配效率D.內(nèi)存分配過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生碎片，因?yàn)榛锇橄到y(tǒng)總是進(jìn)行整塊的分配和回收3、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)4、在一個(gè)多處理器操作系統(tǒng)中，進(jìn)程可以在不同的處理器上并行執(zhí)行。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)處理器，進(jìn)程P1、P2、P3和P4同時(shí)就緒。以下關(guān)于多處理器操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)將這四個(gè)進(jìn)程平均分配到四個(gè)處理器上執(zhí)行，以保證負(fù)載均衡B.進(jìn)程調(diào)度的策略與單處理器操作系統(tǒng)完全相同，不需要考慮處理器的數(shù)量C.為了充分利用多處理器資源，操作系統(tǒng)可能會(huì)將一個(gè)進(jìn)程的不同部分分配到不同的處理器上執(zhí)行D.如果進(jìn)程P1是計(jì)算密集型，而進(jìn)程P2是I/O密集型，操作系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先將P1分配到處理器上執(zhí)行5、在操作系統(tǒng)的磁盤調(diào)度算法中，先來(lái)先服務(wù)（FCFS）、最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）和掃描算法（SCAN）是常見(jiàn)的方法。假設(shè)磁盤請(qǐng)求隊(duì)列中的請(qǐng)求順序?yàn)?5、58、39、18、90、160、150、38、184，磁頭當(dāng)前位于100磁道，向磁道號(hào)增加的方向移動(dòng)。以下關(guān)于不同磁盤調(diào)度算法的描述中，正確的是：（）A.FCFS算法按照請(qǐng)求到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度，平均尋道時(shí)間較長(zhǎng)B.SSTF算法總是選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，可能會(huì)導(dǎo)致某些請(qǐng)求長(zhǎng)時(shí)間等待C.SCAN算法在磁頭移動(dòng)到一端后，會(huì)立即反向移動(dòng)，避免了饑餓現(xiàn)象D.不同的磁盤調(diào)度算法在不同的磁盤負(fù)載情況下性能表現(xiàn)不同，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的算法6、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以擴(kuò)大程序的可用內(nèi)存空間。以下關(guān)于虛擬存儲(chǔ)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)將硬盤空間作為內(nèi)存的擴(kuò)展，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，將部分頁(yè)面換出到硬盤上B.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以提高程序的并發(fā)度，因?yàn)槎鄠€(gè)程序可以共享硬盤空間作為虛擬內(nèi)存C.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）D.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以完全替代物理內(nèi)存，使得程序可以在沒(méi)有物理內(nèi)存的情況下運(yùn)行7、在一個(gè)采用多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法的操作系統(tǒng)中，設(shè)置了三個(gè)就緒隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)從高到低依次為Q1、Q2、Q3，時(shí)間片大小分別為2ms、4ms、8ms。進(jìn)程P首先進(jìn)入Q1隊(duì)列，在Q1中運(yùn)行1ms后未完成，被放入Q2隊(duì)列；在Q2中運(yùn)行3ms后未完成，被放入Q3隊(duì)列。那么，進(jìn)程P在Q3隊(duì)列中的時(shí)間片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不確定，取決于系統(tǒng)設(shè)置8、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)是操作系統(tǒng)中用于擴(kuò)展內(nèi)存容量的重要手段。在請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，當(dāng)訪問(wèn)的頁(yè)面不在內(nèi)存時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷。假設(shè)系統(tǒng)的頁(yè)面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，某進(jìn)程的頁(yè)面訪問(wèn)序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統(tǒng)分配給該進(jìn)程的物理頁(yè)面數(shù)為3。那么，缺頁(yè)次數(shù)至少為（）A.6次B.7次C.8次D.9次9、在一個(gè)多道批處理系統(tǒng)中，有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間如下表所示：作業(yè)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)）J18:003J29:002J310:001假設(shè)系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計(jì)算三個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.4小時(shí)B.4.33小時(shí)C.4.67小時(shí)D.5小時(shí)10、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)CPU和內(nèi)存資源。假設(shè)系統(tǒng)中有進(jìn)程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級(jí)分別為高、中、低，并且它們的運(yùn)行時(shí)間和內(nèi)存需求各不相同。P1需要運(yùn)行10分鐘，占用512MB內(nèi)存；P2需要運(yùn)行20分鐘，占用256MB內(nèi)存；P3需要運(yùn)行30分鐘，占用128MB內(nèi)存。當(dāng)前系統(tǒng)可用內(nèi)存為1GB，CPU采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時(shí)間片大小為5分鐘。在這種情況下，以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度和內(nèi)存分配的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.進(jìn)程P1會(huì)首先獲得CPU資源，因?yàn)樗膬?yōu)先級(jí)最高，并且會(huì)一次性分配512MB內(nèi)存B.由于內(nèi)存有限，進(jìn)程P3可能會(huì)因?yàn)閮?nèi)存不足而被阻塞，直到其他進(jìn)程釋放足夠的內(nèi)存C.CPU會(huì)按照P1、P2、P3的順序輪流執(zhí)行，每個(gè)進(jìn)程每次執(zhí)行5分鐘，內(nèi)存根據(jù)進(jìn)程需求逐步分配D.進(jìn)程P2可能會(huì)在P1運(yùn)行完第一個(gè)時(shí)間片后獲得CPU資源，內(nèi)存分配會(huì)優(yōu)先滿足運(yùn)行時(shí)間短的進(jìn)程11、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。進(jìn)程A正在使用CPU進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)程B正在等待I/O操作完成，進(jìn)程C處于就緒狀態(tài)。此時(shí)，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)可能會(huì)將CPU分配給進(jìn)程C，暫停進(jìn)程A的執(zhí)行B.由于進(jìn)程B正在等待I/O操作，所以它會(huì)被立即調(diào)度執(zhí)行C.進(jìn)程A會(huì)一直占用CPU直到其計(jì)算任務(wù)完成，不會(huì)被調(diào)度切換D.操作系統(tǒng)一定會(huì)選擇等待時(shí)間最長(zhǎng)的進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度12、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13、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，常見(jiàn)的調(diào)度算法有先來(lái)先服務(wù)（FCFS）、短作業(yè)優(yōu)先（SJF）、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)（RR）和優(yōu)先級(jí)調(diào)度等。假設(shè)系統(tǒng)中有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們的到達(dá)時(shí)間分別為0、1、2和3毫秒，運(yùn)行時(shí)間分別為8、4、9和5毫秒。若采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法，那么平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒14、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15、操作系統(tǒng)的中斷機(jī)制是實(shí)現(xiàn)多任務(wù)和設(shè)備管理的關(guān)鍵。以下關(guān)于中斷的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.中斷是指CPU在執(zhí)行程序的過(guò)程中，由于外部事件的發(fā)生而暫停當(dāng)前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理外部事件B.中斷可以分為硬件中斷和軟件中斷，硬件中斷是由外部設(shè)備產(chǎn)生的，軟件中斷是由程序中的指令產(chǎn)生的C.中斷處理程序負(fù)責(zé)處理中斷事件，通常會(huì)保存當(dāng)前程序的狀態(tài)，然后執(zhí)行相應(yīng)的處理操作D.中斷可以被屏蔽，即CPU可以忽略某些中斷請(qǐng)求，繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前程序16、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(lái)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(duì)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17、操作系統(tǒng)中的死鎖問(wèn)題是一個(gè)重要的研究課題。假設(shè)有三個(gè)進(jìn)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(qǐng)求對(duì)方占用的資源。以下關(guān)于死鎖的描述中，正確的是：（）A.這種情況一定會(huì)導(dǎo)致死鎖，因?yàn)槿齻€(gè)進(jìn)程都無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行B.死鎖的發(fā)生是因?yàn)橘Y源分配不當(dāng)和進(jìn)程推進(jìn)順序不合理C.只要其中一個(gè)進(jìn)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(guò)預(yù)先分配所有資源的方式來(lái)完全避免死鎖的出現(xiàn)18、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備獨(dú)立性是指用戶程序在使用設(shè)備時(shí)不依賴于具體的物理設(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)中有三種類型的設(shè)備：打印機(jī)、磁盤和掃描儀。用戶程序通過(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，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19、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信的方式多種多樣。共享內(nèi)存方式通過(guò)共享一塊內(nèi)存區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換，具有很高的通信效率；消息傳遞方式則通過(guò)發(fā)送和接收消息來(lái)完成通信，消息可以包含各種數(shù)據(jù)類型；管道通信方式則是一種半雙工的通信方式，常用于父子進(jìn)程之間的通信。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，并且要求通信的可靠性較高，那么最適合采用的通信方式是（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式都不適合20、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式會(huì)影響文件的讀寫效率和存儲(chǔ)空間的利用。連續(xù)分配方式將文件存儲(chǔ)在連續(xù)的磁盤塊中，便于順序訪問(wèn)，但容易產(chǎn)生外部碎片；鏈?zhǔn)椒峙浞绞酵ㄟ^(guò)指針將文件的磁盤塊鏈接起來(lái)，解決了外部碎片問(wèn)題，但隨機(jī)訪問(wèn)效率較低；索引分配方式則通過(guò)索引表來(lái)管理文件的磁盤塊。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引分配方式，索引表項(xiàng)中包含直接地址和間接地址。每個(gè)磁盤塊大小為1KB，文件大小為100KB，直接地址項(xiàng)可以指向10個(gè)磁盤塊，一個(gè)一級(jí)間接地址項(xiàng)可以指向256個(gè)磁盤塊。那么，至少需要多少個(gè)一級(jí)間接地址（）項(xiàng)來(lái)存儲(chǔ)該文件（）A.0個(gè)B.1個(gè)C.2個(gè)D.3個(gè)二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述區(qū)塊鏈技術(shù)與操作系統(tǒng)的結(jié)合點(diǎn)。2、（本題5分）簡(jiǎn)述磁盤調(diào)度算法及其特點(diǎn)。3、（本題5分）簡(jiǎn)述處理機(jī)調(diào)度的層次和目標(biāo)。4、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)的接口類型及其作用。5、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)中的訪問(wèn)控制標(biāo)記。三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）研究不同的文件系統(tǒng)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索方面的性能差異及原因。2、（本題5分）探討操作系統(tǒng)的設(shè)備管理如何協(xié)調(diào)不同類型設(shè)備的工作并優(yōu)化I/O性能。3、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的權(quán)限繼承和傳播規(guī)則。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)如何優(yōu)化內(nèi)存的分段機(jī)制以提高內(nèi)存訪問(wèn)效率。5、（本題5分）研究在操作系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的通信以及通信過(guò)程中的數(shù)據(jù)完整性和安全性。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）操作系統(tǒng)的安全隔離機(jī)制用于保護(hù)不同的進(jìn)程和用戶空間。請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述安全隔離的技術(shù)和方法，如內(nèi)存隔離、進(jìn)程隔離、