福州外語(yǔ)外貿(mào)學(xué)院《計(jì)算機(jī)組成原理》2023-2024學(xué)年第二學(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)福州外語(yǔ)外貿(mào)學(xué)院

《計(jì)算機(jī)組成原理》2023-2024學(xué)年第二學(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，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行交互的接口。假設(shè)有一個(gè)用戶程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行過(guò)程的描述，正確的是：（）A.用戶程序直接訪問(wèn)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(guò)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(huì)導(dǎo)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?？?，對(duì)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(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(gè)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(gè)系統(tǒng)中有三個(gè)緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個(gè)緩沖池包含10個(gè)緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)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(gè)緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個(gè)緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個(gè)B.70個(gè)C.60個(gè)D.50個(gè)4、某操作系統(tǒng)采用了文件的加密技術(shù)，對(duì)文件的內(nèi)容進(jìn)行加密存儲(chǔ)。在讀取文件時(shí)，需要先進(jìn)行解密操作。假設(shè)加密和解密算法的時(shí)間復(fù)雜度相同，且均為O(n)，其中n為文件的大小。如果讀取一個(gè)10MB的文件，加密算法的執(zhí)行時(shí)間為5秒，那么解密這個(gè)文件大約需要多長(zhǎng)時(shí)間？（）A.5秒B.10秒C.15秒D.20秒5、在一個(gè)具有內(nèi)存管理功能的操作系統(tǒng)中，采用分段和分頁(yè)相結(jié)合的存儲(chǔ)管理方式。進(jìn)程的邏輯地址由段號(hào)、段內(nèi)頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移量組成。假設(shè)段表項(xiàng)中包含段的起始地址、段長(zhǎng)和頁(yè)表起始地址，頁(yè)表項(xiàng)中包含頁(yè)框號(hào)。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)邏輯地址為（2，1，500）時(shí)（假設(shè)段號(hào)、段內(nèi)頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移量均從0開始計(jì)數(shù)），系統(tǒng)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。已知段表中第2段的起始地址為10000，段長(zhǎng)為5000，頁(yè)表起始地址為2000，頁(yè)表中第1頁(yè)對(duì)應(yīng)的頁(yè)框號(hào)為3。那么，對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？（）A.10500B.12500C.15500D.185006、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7、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段頁(yè)式存儲(chǔ)管理結(jié)合了段式和頁(yè)式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段又被分為多個(gè)頁(yè)。以下關(guān)于段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換過(guò)程的描述，正確的是：（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換B.先進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過(guò)程只需要進(jìn)行一次，無(wú)需區(qū)分段和頁(yè)8、設(shè)備管理中的設(shè)備獨(dú)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(dú)立性的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備獨(dú)立性可以通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和邏輯設(shè)備表來(lái)實(shí)現(xiàn)B.設(shè)備獨(dú)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(dú)立性可以提高設(shè)備的利用率，因?yàn)椴煌某绦蚩梢怨蚕碓O(shè)備D.設(shè)備獨(dú)立性只對(duì)輸入設(shè)備有效，對(duì)輸出設(shè)備沒有作用9、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，有進(jìn)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(wú)法確定D.以上都不對(duì)10、在虛擬存儲(chǔ)管理中，頁(yè)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(yè)面被訪問(wèn)的頻率來(lái)選擇淘汰頁(yè)面。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了4個(gè)物理頁(yè)面，頁(yè)面訪問(wèn)序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進(jìn)行頁(yè)面置換。那么，缺頁(yè)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(jìn)程調(diào)度算法對(duì)于系統(tǒng)性能有很大影響。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)度算法按照進(jìn)程到達(dá)的先后順序進(jìn)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(shí)間短的進(jìn)程C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法將CPU時(shí)間劃分為固定大小的時(shí)間片，每個(gè)進(jìn)程輪流執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法只考慮進(jìn)程的等待時(shí)間，不考慮執(zhí)行時(shí)間12、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.140ns13、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中的一個(gè)任務(wù)需要在多個(gè)節(jié)點(diǎn)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(huì)被自動(dòng)分配到負(fù)載最輕的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡B.每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)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(jìng)爭(zhēng)和死鎖問(wèn)題，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)相互獨(dú)立D.任務(wù)在節(jié)點(diǎn)之間的遷移不會(huì)影響其執(zhí)行進(jìn)度和結(jié)果14、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是一個(gè)重要的概念。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程處于阻塞狀態(tài)，等待I/O操作完成。以下關(guān)于進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)I/O操作完成后，進(jìn)程會(huì)直接從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)B.進(jìn)程從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)后，一定會(huì)立即被調(diào)度執(zhí)行C.在阻塞狀態(tài)的進(jìn)程不會(huì)因?yàn)闀r(shí)間片用完而被切換到其他狀態(tài)D.如果有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，阻塞狀態(tài)的進(jìn)程可能會(huì)被長(zhǎng)期擱置15、在一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的上下文切換是經(jīng)常發(fā)生的。以下關(guān)于進(jìn)程上下文切換的開銷的描述，正確的是：（）A.進(jìn)程上下文切換的開銷主要包括保存和恢復(fù)寄存器的值、更新頁(yè)表等B.進(jìn)程上下文切換的開銷很小，可以忽略不計(jì)，不會(huì)影響系統(tǒng)性能C.上下文切換的開銷與進(jìn)程的數(shù)量成正比，進(jìn)程越多，開銷越大D.減少進(jìn)程的數(shù)量可以完全消除上下文切換的開銷二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）進(jìn)程的調(diào)度策略如何適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)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(jìn)行用戶接口管理？4、（本題5分）簡(jiǎn)述文件目錄的組織方式。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)的截止時(shí)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(shí)間進(jìn)行調(diào)度決策，分析截止時(shí)間對(duì)任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)整的影響，探討如何在復(fù)雜實(shí)時(shí)系統(tǒng)中保證任務(wù)按時(shí)完成。2、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的安全機(jī)制，包括用戶認(rèn)證、訪問(wèn)控制、加密技術(shù)等。探討如何防止非法入侵、保護(hù)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(chǔ)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(chǔ)結(jié)構(gòu)等，分析它們對(duì)磁盤訪問(wèn)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(wèn)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(xì)論述設(shè)備管理的主要任務(wù)和方法，包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)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(dòng)、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(shuō)明在復(fù)雜設(shè)備環(huán)境下的管理策略。5、（本題5分）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的資源預(yù)留是保證實(shí)時(shí)任務(wù)按時(shí)完成的重要手段。請(qǐng)深入探討資源預(yù)留的概念、方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，分析資源預(yù)