南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院《計(jì)算機(jī)組成原理》2021-2022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2頁(yè)，共2頁(yè)南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院《計(jì)算機(jī)組成原理》

2021-2022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2分，共30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、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(guò)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)2、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方式，系統(tǒng)內(nèi)存被劃分為4個(gè)分區(qū)，大小分別為200KB、400KB、600KB和800KB?，F(xiàn)有四個(gè)作業(yè)J1、J2、J3和J4，它們的大小分別為150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次適應(yīng)算法分配內(nèi)存，作業(yè)的裝入順序?yàn)镴1、J2、J3、J4，請(qǐng)問(wèn)哪個(gè)作業(yè)無(wú)法裝入內(nèi)存？（）A.J1B.J2C.J3D.J43、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，磁盤調(diào)度算法采用最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）算法。當(dāng)前磁頭位于磁道50，磁道訪問(wèn)請(qǐng)求序列為80、40、90、10、60。那么，磁頭移動(dòng)的總距離是多少？（）A.150B.160C.170D.1804、假設(shè)一個(gè)操作系統(tǒng)的頁(yè)表項(xiàng)大小為4字節(jié)，頁(yè)面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁(yè)表需要占用多少內(nèi)存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB5、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)讀和延遲寫技術(shù)來(lái)減少磁盤I/O次數(shù)C.文件系統(tǒng)可以采用磁盤調(diào)度算法來(lái)優(yōu)化磁盤的訪問(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入操作6、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的截止時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵因素。假設(shè)系統(tǒng)中有一個(gè)硬實(shí)時(shí)任務(wù)T1，其截止時(shí)間為100ms，當(dāng)前時(shí)間為50ms，任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行了40ms，還剩下20ms的計(jì)算量。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)暫停其他任務(wù)，優(yōu)先保證T1在截止時(shí)間前完成B.如果此時(shí)有一個(gè)更高優(yōu)先級(jí)的非實(shí)時(shí)任務(wù)就緒，操作系統(tǒng)會(huì)調(diào)度該任務(wù)執(zhí)行C.由于T1已經(jīng)花費(fèi)了較多時(shí)間，操作系統(tǒng)會(huì)判定其無(wú)法按時(shí)完成，將其放棄D.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不會(huì)對(duì)任務(wù)進(jìn)行搶占式調(diào)度，以避免影響任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度7、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程包括硬件初始化、內(nèi)核加載、驅(qū)動(dòng)程序加載和用戶空間服務(wù)啟動(dòng)等階段。假設(shè)系統(tǒng)在啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)故障，分析可能導(dǎo)致故障的原因，如硬件問(wèn)題、配置錯(cuò)誤、驅(qū)動(dòng)程序不兼容等，并討論如何進(jìn)行故障診斷和修復(fù)，以及如何優(yōu)化系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程以提高啟動(dòng)速度。A.硬件問(wèn)題是最常見(jiàn)的故障原因B.配置錯(cuò)誤是最常見(jiàn)的故障原因C.驅(qū)動(dòng)程序不兼容是最常見(jiàn)的故障原因D.不同故障原因在不同情況下都可能出現(xiàn)8、某操作系統(tǒng)支持多種文件系統(tǒng)，包括FAT32、NTFS和EXT4等?，F(xiàn)在有一個(gè)文件需要在不同的文件系統(tǒng)之間進(jìn)行復(fù)制，假設(shè)文件大小為10GB，源文件系統(tǒng)為FAT32，目標(biāo)文件系統(tǒng)為NTFS。在復(fù)制過(guò)程中，需要考慮文件系統(tǒng)的特性，如最大文件大小限制、簇大小、文件屬性支持等。以下關(guān)于這個(gè)文件復(fù)制過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制為4GB，所以無(wú)法直接復(fù)制這個(gè)10GB的文件B.文件復(fù)制時(shí)，簇大小的差異不會(huì)影響文件的內(nèi)容和存儲(chǔ)效率C.NTFS支持更多的文件屬性，復(fù)制過(guò)程中源文件系統(tǒng)中不支持的屬性會(huì)被自動(dòng)丟棄D.復(fù)制過(guò)程中，文件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以適應(yīng)目標(biāo)文件系統(tǒng)的要求，無(wú)需用戶干預(yù)9、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理不僅要考慮進(jìn)程的內(nèi)存分配，還要處理內(nèi)存碎片問(wèn)題。假設(shè)系統(tǒng)采用了首次適應(yīng)、最佳適應(yīng)和最壞適應(yīng)等內(nèi)存分配算法，分析這些算法在產(chǎn)生內(nèi)存碎片的數(shù)量、內(nèi)存利用率和分配速度等方面的特點(diǎn)，并討論如何通過(guò)算法的選擇和優(yōu)化來(lái)減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，提高內(nèi)存管理的效率。A.首次適應(yīng)算法最優(yōu)B.最佳適應(yīng)算法最優(yōu)C.最壞適應(yīng)算法最優(yōu)D.不同算法在不同情況下各有優(yōu)劣10、在一個(gè)具有虛擬存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的虛擬地址空間大小為4GB，其中用戶空間為3GB，內(nèi)核空間為1GB。系統(tǒng)采用請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，頁(yè)面置換算法為最近最少使用（LRU）算法。假設(shè)當(dāng)前系統(tǒng)物理內(nèi)存為2GB，進(jìn)程開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，已將部分頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存。在運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)程又需要訪問(wèn)一個(gè)新的頁(yè)面，而此時(shí)內(nèi)存中沒(méi)有空閑頁(yè)框。那么，操作系統(tǒng)會(huì)如何處理這種情況？（）A.立即終止該進(jìn)程，因?yàn)閮?nèi)存不足無(wú)法滿足其頁(yè)面請(qǐng)求B.選擇一個(gè)最近最少使用的頁(yè)面換出到外存，將新頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存C.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面換出到外存，將新頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存D.拒絕該頁(yè)面請(qǐng)求，等待用戶釋放其他頁(yè)面后再進(jìn)行調(diào)入11、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12、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一臺(tái)打印機(jī)被多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)使用。為了保證打印結(jié)果的正確，系統(tǒng)應(yīng)采用何種技術(shù)？（）A.進(jìn)程互斥B.進(jìn)程同步C.進(jìn)程通信D.死鎖避免13、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：就緒->運(yùn)行，運(yùn)行->就緒，運(yùn)行->阻塞，阻塞->就緒。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時(shí)間片大小為10ms。進(jìn)程P1首先獲得CPU資源并開(kāi)始運(yùn)行，在運(yùn)行5ms后，進(jìn)程P1發(fā)生I/O操作進(jìn)入阻塞狀態(tài)。此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)如何調(diào)度？（）A.從就緒隊(duì)列中選擇P2進(jìn)程運(yùn)行B.等待P1的I/O操作完成，繼續(xù)運(yùn)行P1C.重新選擇P1進(jìn)程運(yùn)行，直到時(shí)間片用完D.暫停系統(tǒng)運(yùn)行，等待其他進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)14、某磁盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分鐘，平均尋道時(shí)間為8ms，每個(gè)磁道包含1000個(gè)扇區(qū)，傳輸速率為50MB/s。若要讀取一個(gè)50MB的文件，其平均訪問(wèn)時(shí)間約為多少？（請(qǐng)給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms15、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)有作用二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存分段保護(hù)機(jī)制。2、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的市場(chǎng)份額和競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。3、（本題5分）操作系統(tǒng)如何優(yōu)化磁盤I/O性能？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)論述操作系統(tǒng)中的內(nèi)存屏障指令的作用和使用場(chǎng)景，分析內(nèi)存屏障如何保證內(nèi)存操作的順序和可見(jiàn)性，以及在多線程編程和內(nèi)核開(kāi)發(fā)中的重要性。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的內(nèi)核搶占機(jī)制，包括搶占點(diǎn)的設(shè)置、搶占的條件和對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的影響，分析如何平衡內(nèi)核搶占帶來(lái)的性能提升和系統(tǒng)穩(wěn)定性。3、（本題5分）深入探討在分布式操作系統(tǒng)中，分布式鎖的實(shí)現(xiàn)和管理，分析分布式鎖的一致性協(xié)議、容錯(cuò)機(jī)制和性能優(yōu)化方法，以及在分布式并發(fā)控制中的應(yīng)用。4、（本題5分）詳細(xì)闡述操作系統(tǒng)中的內(nèi)存泄漏檢測(cè)和處理方法，探討如何通過(guò)工具和技術(shù)發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄漏的位置和原因。分析內(nèi)存泄漏對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能的危害，以及預(yù)防內(nèi)存泄漏的編程實(shí)踐。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。請(qǐng)全面論述