嘉興學(xué)院《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______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2、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)3、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4、操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理負(fù)責(zé)對(duì)用戶提交的作業(yè)進(jìn)行組織、調(diào)度和控制。作業(yè)通常由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制說(shuō)明書(shū)組成。作業(yè)調(diào)度算法的性能直接影響系統(tǒng)的效率和用戶的滿意度。假設(shè)有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間分別為8:00、8:30和9:00，運(yùn)行時(shí)間分別為2小時(shí)、1小時(shí)和0.5小時(shí)。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，且系統(tǒng)在10:00開(kāi)始調(diào)度作業(yè)，那么平均等待時(shí)間為（）A.0.5小時(shí)B.1小時(shí)C.1.5小時(shí)D.2小時(shí)5、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。假設(shè)系統(tǒng)同時(shí)支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系統(tǒng)，分析VFS的層次結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制，包括文件操作的轉(zhuǎn)換和不同文件系統(tǒng)的適配，并討論VFS在支持多種文件系統(tǒng)和提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴(kuò)展性B.VFS作用有限，對(duì)可擴(kuò)展性影響不大C.VFS增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，得不償失D.取決于系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景和用戶需求6、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7、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式采用鏈接分配。假設(shè)一個(gè)文件由5個(gè)盤(pán)塊組成，盤(pán)塊號(hào)依次為100、50、120、80、20。如果要?jiǎng)h除這個(gè)文件，需要進(jìn)行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項(xiàng)B.依次釋放5個(gè)盤(pán)塊C.從后向前依次釋放盤(pán)塊，并修改前一個(gè)盤(pán)塊的指針D.從前向后依次釋放盤(pán)塊，并修改后一個(gè)盤(pán)塊的指針8、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問(wèn)硬件資源，但需要通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運(yùn)行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運(yùn)行在用戶模式下9、文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對(duì)于文件的組織和管理非常重要。以下關(guān)于目錄結(jié)構(gòu)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)只有一個(gè)目錄，所有文件都放在這個(gè)目錄中B.兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將文件分為用戶文件和系統(tǒng)文件，分別放在不同的目錄中C.樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)可以將文件組織成層次結(jié)構(gòu)，方便管理和查找D.無(wú)環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)可以允許文件有多個(gè)父目錄，增加了文件的靈活性10、在一個(gè)采用樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，有一個(gè)根目錄/，其下有子目錄A和B，A目錄下有文件file1和子目錄C，B目錄下有文件file2?，F(xiàn)在要從根目錄開(kāi)始查找文件file1，以下哪種查找方式效率最高？（）A.順序查找B.二分查找C.哈希查找D.基于索引的查找11、在一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)CPU資源。假設(shè)系統(tǒng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個(gè)進(jìn)程被分配相同長(zhǎng)度的時(shí)間片。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在其時(shí)間片內(nèi)未完成任務(wù)時(shí)，會(huì)被掛起并放入就緒隊(duì)列等待下一輪調(diào)度?，F(xiàn)在有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們的運(yùn)行時(shí)間分別為20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系統(tǒng)的時(shí)間片長(zhǎng)度為10毫秒，那么這三個(gè)進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間（從進(jìn)程開(kāi)始到完成的時(shí)間）大約是多少？需要考慮進(jìn)程的切換時(shí)間和等待時(shí)間，并分析這種調(diào)度算法在不同場(chǎng)景下的優(yōu)缺點(diǎn)。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒12、在虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，頁(yè)面置換算法的選擇對(duì)系統(tǒng)性能有很大影響。除了前面提到的最近最久未使用（LRU）算法，還有先進(jìn)先出（FIFO）算法和時(shí)鐘（Clock）算法等。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了三個(gè)物理頁(yè)面，頁(yè)面訪問(wèn)序列為7、0、1、2、0、3、0、4、2、3、0、3、2、1、2、0、1、7、0、1。若采用先進(jìn)先出（FIFO）頁(yè)面置換算法，則發(fā)生的缺頁(yè)次數(shù)為（）A.9次B.10次C.11次D.12次13、在操作系統(tǒng)中，線程同步的方式有多種，如互斥鎖、條件變量、信號(hào)量等。假設(shè)一個(gè)線程需要等待另一個(gè)線程完成某個(gè)操作后才能繼續(xù)執(zhí)行。以下關(guān)于線程同步方式選擇的描述，正確的是：（）A.如果只是簡(jiǎn)單的互斥訪問(wèn)資源，使用條件變量更合適B.信號(hào)量適合用于多個(gè)線程對(duì)多個(gè)資源的同步訪問(wèn)C.互斥鎖適用于線程之間需要復(fù)雜的交互和等待條件的情況D.條件變量通常與互斥鎖配合使用，以實(shí)現(xiàn)線程的等待和喚醒14、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)任務(wù)T1、T2和T3，它們的周期分別為50ms、100ms和200ms，每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms和40ms。假設(shè)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法，優(yōu)先級(jí)從高到低依次為T(mén)1、T2、T3。那么，在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過(guò)程中，任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間和截止時(shí)間是否能夠得到保證？（）A.由于優(yōu)先級(jí)設(shè)置合理，三個(gè)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間和截止時(shí)間都能夠得到保證B.T3的響應(yīng)時(shí)間可能會(huì)超過(guò)其周期，導(dǎo)致截止時(shí)間無(wú)法保證C.T2可能會(huì)因?yàn)門(mén)1的搶占而導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間延遲，無(wú)法保證截止時(shí)間D.優(yōu)先級(jí)設(shè)置可能導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)任務(wù)長(zhǎng)時(shí)間得不到執(zhí)行，從而無(wú)法保證所有任務(wù)的截止時(shí)間15、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用連續(xù)分配方式。已知一個(gè)文件的起始物理塊號(hào)為100，文件長(zhǎng)度為50個(gè)物理塊。如果要在文件中間插入10個(gè)物理塊的內(nèi)容，需要進(jìn)行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長(zhǎng)度B.將文件后半部分內(nèi)容向后移動(dòng)10個(gè)物理塊的位置，然后插入新內(nèi)容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內(nèi)容和新內(nèi)容一起寫(xiě)入D.無(wú)法在連續(xù)分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式16、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.140ns17、在一個(gè)單處理機(jī)系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3，它們的優(yōu)先級(jí)分別為3、2和1（數(shù)值越大優(yōu)先級(jí)越高），到達(dá)時(shí)間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時(shí)間分別為5、3和4毫秒。若采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，且非搶占式，那么平均等待時(shí)間是多少？（）A.3毫秒B.4毫秒C.5毫秒D.6毫秒18、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19、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.32MB20、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備與CPU之間的并行性。假設(shè)一個(gè)設(shè)備向緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，CPU從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。以下關(guān)于緩沖區(qū)的作用的描述，正確的是：（）A.緩沖區(qū)可以減少設(shè)備等待CPU處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，提高設(shè)備利用率B.緩沖區(qū)可以保證數(shù)據(jù)的順序一致性，避免數(shù)據(jù)混亂C.緩沖區(qū)可以增大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，提高?shù)據(jù)傳輸速度D.緩沖區(qū)可以消除設(shè)備與CPU之間的速度差異，實(shí)現(xiàn)同步工作二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25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)的故障診斷和排除方法。3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的作業(yè)和作業(yè)調(diào)度。4、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的用戶需求收集和分析？5、（本題5分）文件系統(tǒng)的備份策略有哪些？三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析死鎖避免算法在復(fù)雜系統(tǒng)中的應(yīng)用和可能存在的局限性。2、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持不同類型的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)和其數(shù)據(jù)一致性保障。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的內(nèi)存泄漏的動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件系統(tǒng)掛載點(diǎn)選擇原則。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)在處理多核環(huán)境下的內(nèi)存共享和同步機(jī)制的改進(jìn)。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，操作系統(tǒng)在資源管理方面面臨著越來(lái)越多的挑戰(zhàn)。論述操作系統(tǒng)如何有效地管理內(nèi)存資源，包括內(nèi)存分配策略、頁(yè)面置換算法等，并分析它們?cè)诓煌瑧?yīng)用場(chǎng)景下的優(yōu)缺點(diǎn)和適用情況。2、（