福州外語外貿(mào)學院《計算機組成原理》2023-2024學年第二學期期末試卷

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(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁福州外語外貿(mào)學院

《計算機組成原理》2023-2024學年第二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，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核進行交互的接口。假設(shè)有一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，通過系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行過程的描述，正確的是：（）A.用戶程序直接訪問文件系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，完成文件讀取操作B.用戶程序通過陷入內(nèi)核模式，執(zhí)行內(nèi)核提供的文件讀取函數(shù)C.系統(tǒng)調(diào)用會導致用戶程序被阻塞，直到文件讀取完成后才能繼續(xù)執(zhí)行D.系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行速度非常快，對用戶程序的性能幾乎沒有影響2、在操作系統(tǒng)中，設(shè)備獨立性是指用戶程序在使用設(shè)備時不依賴于具體的物理設(shè)備。為了實現(xiàn)設(shè)備獨立性，系統(tǒng)引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備的概念，并通過設(shè)備驅(qū)動程序進行轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個系統(tǒng)中有三種類型的設(shè)備：打印機、磁盤和掃描儀。用戶程序通過邏輯設(shè)備名請求使用設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備分配表進行設(shè)備分配?，F(xiàn)在有多個進程同時請求使用打印機和磁盤，為了有效地進行設(shè)備分配，系統(tǒng)采用的策略應(yīng)該是（）A.先來先服務(wù)B.優(yōu)先級分配C.短作業(yè)優(yōu)先D.隨機分配3、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)一個系統(tǒng)中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個緩沖池包含10個緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個進程進行數(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，每個緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個4、某操作系統(tǒng)采用了文件的加密技術(shù)，對文件的內(nèi)容進行加密存儲。在讀取文件時，需要先進行解密操作。假設(shè)加密和解密算法的時間復雜度相同，且均為O(n)，其中n為文件的大小。如果讀取一個10MB的文件，加密算法的執(zhí)行時間為5秒，那么解密這個文件大約需要多長時間？（）A.5秒B.10秒C.15秒D.20秒5、在一個具有內(nèi)存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁相結(jié)合的存儲管理方式。進程的邏輯地址由段號、段內(nèi)頁號和頁內(nèi)偏移量組成。假設(shè)段表項中包含段的起始地址、段長和頁表起始地址，頁表項中包含頁框號。當進程訪問邏輯地址為（2，1，500）時（假設(shè)段號、段內(nèi)頁號和頁內(nèi)偏移量均從0開始計數(shù)），系統(tǒng)進行地址轉(zhuǎn)換。已知段表中第2段的起始地址為10000，段長為5000，頁表起始地址為2000，頁表中第1頁對應(yīng)的頁框號為3。那么，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.185006、在一個多道程序設(shè)計的操作系統(tǒng)中，有多個進程同時競爭CPU和內(nèi)存資源。假設(shè)系統(tǒng)中有進程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級分別為高、中、低，并且它們的運行時間和內(nèi)存需求各不相同。P1需要運行10分鐘，占用512MB內(nèi)存；P2需要運行20分鐘，占用256MB內(nèi)存；P3需要運行30分鐘，占用128MB內(nèi)存。當前系統(tǒng)可用內(nèi)存為1GB，CPU采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時間片大小為5分鐘。在這種情況下，以下關(guān)于進程調(diào)度和內(nèi)存分配的描述，哪一項是正確的？（）A.進程P1會首先獲得CPU資源，因為它的優(yōu)先級最高，并且會一次性分配512MB內(nèi)存B.由于內(nèi)存有限，進程P3可能會因為內(nèi)存不足而被阻塞，直到其他進程釋放足夠的內(nèi)存C.CPU會按照P1、P2、P3的順序輪流執(zhí)行，每個進程每次執(zhí)行5分鐘，內(nèi)存根據(jù)進程需求逐步分配D.進程P2可能會在P1運行完第一個時間片后獲得CPU資源，內(nèi)存分配會優(yōu)先滿足運行時間短的進程7、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段頁式存儲管理結(jié)合了段式和頁式存儲管理的優(yōu)點。假設(shè)一個程序被分為多個段，每個段又被分為多個頁。以下關(guān)于段頁式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換過程的描述，正確的是：（）A.首先進行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進行頁的地址轉(zhuǎn)換B.先進行頁的地址轉(zhuǎn)換，再進行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過程只需要進行一次，無需區(qū)分段和頁8、設(shè)備管理中的設(shè)備獨立性可以提高程序的可移植性和設(shè)備的利用率。以下關(guān)于設(shè)備獨立性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設(shè)備獨立性可以通過設(shè)備驅(qū)動程序和邏輯設(shè)備表來實現(xiàn)B.設(shè)備獨立性意味著程序可以不考慮設(shè)備的具體類型和特性，直接使用設(shè)備C.設(shè)備獨立性可以提高設(shè)備的利用率，因為不同的程序可以共享設(shè)備D.設(shè)備獨立性只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用9、在一個操作系統(tǒng)中，有進程P1、P2、P3，它們的資源需求分別為（R1，R2，R3）：（3，2，1）、（1，1，2）、（2，1，1），系統(tǒng)可用資源為（2，1，1）。采用銀行家算法判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？（）A.安全B.不安全C.無法確定D.以上都不對10、在虛擬存儲管理中，頁面置換算法的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的性能。除了常見的LRU、FIFO等算法，還有最不經(jīng)常使用（LFU）算法。LFU算法根據(jù)頁面被訪問的頻率來選擇淘汰頁面。假設(shè)系統(tǒng)為進程分配了4個物理頁面，頁面訪問序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進行頁面置換。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次11、操作系統(tǒng)的進程調(diào)度算法對于系統(tǒng)性能有很大影響。以下關(guān)于進程調(diào)度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法按照進程到達的先后順序進行調(diào)度B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法優(yōu)先調(diào)度執(zhí)行時間短的進程C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法將CPU時間劃分為固定大小的時間片，每個進程輪流執(zhí)行一個時間片D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法只考慮進程的等待時間，不考慮執(zhí)行時間12、在一個具有快表的分頁系統(tǒng)中，假定頁表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內(nèi)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.140ns13、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中的一個任務(wù)需要在多個節(jié)點上并行執(zhí)行。以下關(guān)于分布式任務(wù)調(diào)度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務(wù)會被自動分配到負載最輕的節(jié)點上執(zhí)行，以實現(xiàn)負載均衡B.每個節(jié)點獨立進行任務(wù)調(diào)度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統(tǒng)中不存在資源競爭和死鎖問題，因為節(jié)點相互獨立D.任務(wù)在節(jié)點之間的遷移不會影響其執(zhí)行進度和結(jié)果14、在操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是一個重要的概念。假設(shè)一個進程處于阻塞狀態(tài)，等待I/O操作完成。以下關(guān)于進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.當I/O操作完成后，進程會直接從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為運行狀態(tài)B.進程從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)后，一定會立即被調(diào)度執(zhí)行C.在阻塞狀態(tài)的進程不會因為時間片用完而被切換到其他狀態(tài)D.如果有更高優(yōu)先級的進程進入就緒狀態(tài)，阻塞狀態(tài)的進程可能會被長期擱置15、在一個多任務(wù)操作系統(tǒng)中，進程的上下文切換是經(jīng)常發(fā)生的。以下關(guān)于進程上下文切換的開銷的描述，正確的是：（）A.進程上下文切換的開銷主要包括保存和恢復寄存器的值、更新頁表等B.進程上下文切換的開銷很小，可以忽略不計，不會影響系統(tǒng)性能C.上下文切換的開銷與進程的數(shù)量成正比，進程越多，開銷越大D.減少進程的數(shù)量可以完全消除上下文切換的開銷二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）進程的調(diào)度策略如何適應(yīng)不同的應(yīng)用場景？2、（本題5分）什么是系統(tǒng)可移植性？3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何進行用戶接口管理？4、（本題5分）簡述文件目錄的組織方式。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(wù)的截止時間約束是調(diào)度的重要依據(jù)。論述如何根據(jù)任務(wù)的截止時間進行調(diào)度決策，分析截止時間對任務(wù)優(yōu)先級調(diào)整的影響，探討如何在復雜實時系統(tǒng)中保證任務(wù)按時完成。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的安全機制，包括用戶認證、訪問控制、加密技術(shù)等。探討如何防止非法入侵、保護系統(tǒng)資源和用戶數(shù)據(jù)的安全，以及安全策略的制定和管理。3、（本題5分）操作系統(tǒng)的存儲管理不僅涉及內(nèi)存，還包括外存。論述外存管理的策略和技術(shù)，如磁盤調(diào)度算法、文件存儲結(jié)構(gòu)等，分析它們對磁盤訪問性能和文件系統(tǒng)效率的影響，探討如何提高外存的利用率和數(shù)據(jù)訪問速度。4、（本題5分）設(shè)備管理是操作系統(tǒng)與硬件設(shè)備交互的重要環(huán)節(jié)。詳細論述設(shè)備管理的主要任務(wù)和方法，包括設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計與實現(xiàn)、設(shè)備分配策略、I/O控制方式（如程序直接控制、中斷驅(qū)動、DMA、通道控制等），分析不同設(shè)備管理策略在系統(tǒng)性能、資源利用率和可靠性方面的影響，并舉例說明在復雜設(shè)備環(huán)境下的管理策略。5、（本題5分）實時操作系統(tǒng)中的資源預留是保證實時任務(wù)按時完成的重要手段。請深入探討資源預留的概念、方法和實現(xiàn)技術(shù)，分析資源預