上海外國語大學(xué)《計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)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頁上海外國語大學(xué)

《計算機組成與系統(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，進程的調(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)度算法簡單直觀，但可能導(dǎo)致短作業(yè)等待時間過長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)致長作業(yè)饑餓C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個進程都有機會執(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)和長作業(yè)的需求，但計算響應(yīng)比的開銷較大，不適合實時系統(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，哪個選項是錯誤的？（）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)可以通過硬件實現(xiàn)，也可以通過軟件實現(xiàn)D.緩沖技術(shù)只對輸入設(shè)備有效，對輸出設(shè)備沒有作用3、某計算機采用虛擬存儲技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進程提供了4GB的虛擬地址空間，頁面大小為4KB。假設(shè)某進程的虛擬頁面訪問序列為1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳頁面置換算法（OPT），則發(fā)生缺頁中斷的次數(shù)是多少？（請詳細分析計算過程）（）A.7B.8C.9D.104、在操作系統(tǒng)的安全機制中，用戶認證和授權(quán)是重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)一個系統(tǒng)中有多個用戶，每個用戶具有不同的權(quán)限。以下關(guān)于用戶認證和授權(quán)的描述中，正確的是：（）A.用戶認證只需要在用戶登錄時進行一次，后續(xù)操作無需再次認證B.授權(quán)是確定用戶可以訪問哪些資源和執(zhí)行哪些操作的過程C.一旦用戶通過認證，就擁有對系統(tǒng)所有資源的完全訪問權(quán)限D(zhuǎn).用戶認證和授權(quán)的信息通常存儲在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，以提高安全性5、在一個采用請求分段存儲管理的系統(tǒng)中，某進程的段表如下：段號0對應(yīng)的段長為500，段起始地址為1000；段號1對應(yīng)的段長為800，段起始地址為2000；段號2對應(yīng)的段長為1000，段起始地址為5000。當進程訪問的邏輯地址為1，600時，會發(fā)生什么情況？（）A.越界中斷B.正常訪問C.缺段中斷D.地址轉(zhuǎn)換錯誤6、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與內(nèi)核進行交互的接口。假設(shè)一個用戶程序需要讀取一個文件的內(nèi)容，它通過系統(tǒng)調(diào)用向內(nèi)核發(fā)起請求。分析系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程，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，無需優(yōu)化B.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過緩存優(yōu)化C.系統(tǒng)調(diào)用開銷大，可通過合并調(diào)用優(yōu)化D.系統(tǒng)調(diào)用開銷適中，無需特別優(yōu)化7、在一個操作系統(tǒng)中，文件的訪問控制列表（ACL）可以提供更精細的訪問權(quán)限控制。假設(shè)一個文件有多個用戶和組的訪問權(quán)限設(shè)置，分析ACL的工作原理和實現(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/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。A.ACL更靈活但更復(fù)雜B.ACL不如傳統(tǒng)模式靈活但更簡單C.ACL和傳統(tǒng)模式在靈活性和復(fù)雜性上相當D.取決于文件系統(tǒng)的類型和應(yīng)用需求8、在一個請求分頁存儲管理系統(tǒng)中，若系統(tǒng)分配給某進程的物理塊數(shù)為3，開始時進程的頁面訪問序列為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）頁面置換算法，當進程訪問頁面4時產(chǎn)生缺頁中斷，此時應(yīng)淘汰的頁面是哪個？（）A.7B.0C.1D.29、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核之間的接口。假設(shè)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)這個功能。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程的描述，哪一項是正確的？（）A.用戶程序通過陷入指令（trap）進入內(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態(tài)B.用戶程序直接在用戶態(tài)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，操作系統(tǒng)內(nèi)核監(jiān)測到后進行相應(yīng)的處理C.用戶程序?qū)⑾到y(tǒng)調(diào)用請求發(fā)送到消息隊列，內(nèi)核從隊列中獲取請求并執(zhí)行D.用戶程序通過中斷信號通知內(nèi)核執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核暫停當前任務(wù)進行處理10、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.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，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)可以采用緩存技術(shù)來提高文件的訪問速度B.文件系統(tǒng)可以采用預(yù)讀和延遲寫技術(shù)來減少磁盤I/O次數(shù)C.文件系統(tǒng)可以采用磁盤調(diào)度算法來優(yōu)化磁盤的訪問順序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12、在一個具有進程優(yōu)先級調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進程的優(yōu)先級分為高、中、低三個級別。高優(yōu)先級進程可以搶占中、低優(yōu)先級進程的CPU資源，中優(yōu)先級進程可以搶占低優(yōu)先級進程的CPU資源。當前有三個進程P1（高優(yōu)先級）、P2（中優(yōu)先級）、P3（低優(yōu)先級），P3正在運行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運行P1B.等待P3運行完當前時間片，再運行P1C.讓P1等待，直到P3主動放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實現(xiàn)13、某計算機系統(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，頁面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法，當系統(tǒng)發(fā)生缺頁中斷時，需要替換的頁面在內(nèi)存中駐留的時間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請問應(yīng)該替換哪個頁面？（）A.駐留時間為100ms的頁面B.駐留時間為200ms的頁面C.駐留時間為300ms的頁面D.駐留時間為400ms的頁面14、在一個具有快表的分頁存儲管理系統(tǒng)中，快表的命中率為80%，訪問快表的時間為10ns，訪問主存的時間為100ns。若要訪問的頁面在快表中，那么一次有效地址轉(zhuǎn)換所需的平均時間是多少？若頁面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns15、在一個實時系統(tǒng)中，有兩個周期性任務(wù)T1和T2，T1的周期為20ms，執(zhí)行時間為10ms；T2的周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法，在0時刻兩個任務(wù)同時到達，請問哪個任務(wù)會先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時執(zhí)行二、簡答題（本大題共4個小題，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)動程序？它的作用是什么？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)調(diào)度的可預(yù)測性是至關(guān)重要的。請深入探討實時任務(wù)調(diào)度算法的可預(yù)測性分析方法，包括基于周期、截止時間和優(yōu)先級的調(diào)度算法，分析影響調(diào)度可預(yù)測性的因素，如任務(wù)執(zhí)行時間的不確定性、資源競爭等，研究如何通過調(diào)度算法的設(shè)計和參數(shù)調(diào)整提高實時任務(wù)調(diào)度的可預(yù)測性。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制。請深入探討多線程環(huán)境下的同步問題，如競態(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、讀寫鎖等的使用方法和適用場景，以及如何避免多線程編程中的常見錯誤。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，分析不同模型對系統(tǒng)性能、可用性和容錯性的影響。4、（本題5分）操作系統(tǒng)的性能評估是優(yōu)化系統(tǒng)的重要依據(jù)。論述操作系統(tǒng)性能評估的指標和方法，如響應(yīng)時間、吞吐量、資源利用率等，分析性能評估工具和技術(shù)的應(yīng)用，探討如何根據(jù)性能評估結(jié)果進行系統(tǒng)調(diào)優(yōu)和改進。5、（本題5分）操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能對于支持網(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)議棧實現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)接口管理和網(wǎng)絡(luò)資源分配，分析操作