陽泉師范高等?？茖W(xué)?！队?jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁陽泉師范高等?？茖W(xué)校

《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在文件系統(tǒng)中，文件的訪問控制是保障數(shù)據(jù)安全的重要手段。假設(shè)一個文件系統(tǒng)對文件設(shè)置了不同的訪問權(quán)限，如讀、寫、執(zhí)行等。對于一個普通用戶創(chuàng)建的文件，以下關(guān)于訪問權(quán)限設(shè)置和繼承的描述，正確的是：（）A.該用戶對自己創(chuàng)建的文件具有完全的控制權(quán)限，包括修改訪問權(quán)限B.其他用戶默認(rèn)沒有對該文件的任何訪問權(quán)限，除非文件所有者明確授予C.當(dāng)該文件被移動到其他目錄時，其訪問權(quán)限會自動繼承新目錄的默認(rèn)權(quán)限D(zhuǎn).文件的訪問權(quán)限只能由系統(tǒng)管理員進(jìn)行修改，用戶無法自行更改2、在一個多任務(wù)操作系統(tǒng)中，多個進(jìn)程同時競爭CPU資源。假設(shè)系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個進(jìn)程被分配相同長度的時間片。當(dāng)一個進(jìn)程在其時間片內(nèi)未完成任務(wù)時，會被掛起并放入就緒隊(duì)列等待下一輪調(diào)度?，F(xiàn)在有三個進(jìn)程P1、P2和P3，它們的運(yùn)行時間分別為20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系統(tǒng)的時間片長度為10毫秒，那么這三個進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時間（從進(jìn)程開始到完成的時間）大約是多少？需要考慮進(jìn)程的切換時間和等待時間，并分析這種調(diào)度算法在不同場景下的優(yōu)缺點(diǎn)。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒3、在一個實(shí)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(dá)，請問哪個任務(wù)會先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時執(zhí)行4、考慮一個具有8個進(jìn)程的系統(tǒng)，每個進(jìn)程需要3個資源實(shí)例才能完成其任務(wù)。系統(tǒng)總共有18個資源實(shí)例可用。使用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果是，給出一個安全序列；如果不是，說明原因。（）A.是，安全序列為P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8B.是，安全序列為P2,P4,P1,P3,P5,P7,P6,P8C.否，資源不足D.否，存在進(jìn)程請求資源無法滿足導(dǎo)致死鎖5、在一個采用請求分頁存儲管理的操作系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，某進(jìn)程的邏輯地址空間為32GB。若該進(jìn)程的頁表項(xiàng)中，有效位為1表示頁面在內(nèi)存中，為0表示頁面不在內(nèi)存中。假設(shè)頁表存放在內(nèi)存中，每頁可存放1024個頁表項(xiàng)。那么，該進(jìn)程頁表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB6、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一個磁盤，其每個盤面有200個磁道，每個磁道有10個扇區(qū)，磁盤轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分鐘。若要讀取一個位于第50個磁道、第8個扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時間？（假設(shè)尋道時間為10ms，給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms7、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)于這個文件復(fù)制過程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制為4GB，所以無法直接復(fù)制這個10GB的文件B.文件復(fù)制時，簇大小的差異不會影響文件的內(nèi)容和存儲效率C.NTFS支持更多的文件屬性，復(fù)制過程中源文件系統(tǒng)中不支持的屬性會被自動丟棄D.復(fù)制過程中，文件系統(tǒng)會自動調(diào)整文件的存儲結(jié)構(gòu)以適應(yīng)目標(biāo)文件系統(tǒng)的要求，無需用戶干預(yù)8、在一個具有文件共享功能的操作系統(tǒng)中，多個進(jìn)程可以同時訪問同一個文件。為了保證文件數(shù)據(jù)的一致性，系統(tǒng)采用了文件鎖機(jī)制。有進(jìn)程P1正在對文件進(jìn)行讀操作，并獲取了共享讀鎖，此時進(jìn)程P2想要對文件進(jìn)行寫操作。那么，進(jìn)程P2會處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)，等待獲取寫鎖B.阻塞狀態(tài)，直到P1釋放讀鎖C.運(yùn)行狀態(tài)，可以直接進(jìn)行寫操作D.錯誤狀態(tài)，不允許同時進(jìn)行讀寫操作9、操作系統(tǒng)中的作業(yè)管理負(fù)責(zé)對用戶提交的作業(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)控制說明書組成。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)有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時間分別為8:00、8:30和9:00，運(yùn)行時間分別為2小時、1小時和0.5小時。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，且系統(tǒng)在10:00開始調(diào)度作業(yè)，那么平均等待時間為（）A.0.5小時B.1小時C.1.5小時D.2小時10、在一個采用分頁存儲管理的系統(tǒng)中，頁面大小為2KB，邏輯地址為32位。某進(jìn)程的頁表如下：頁號0對應(yīng)的物理塊號為5，頁號1對應(yīng)的物理塊號為8，頁號2對應(yīng)的物理塊號為10，頁號3對應(yīng)的物理塊號為12。當(dāng)進(jìn)程訪問的邏輯地址為0x8000時，對應(yīng)的物理地址是多少？（）A.0x10000B.0x18000C.0x20000D.0x2800011、某操作系統(tǒng)中，有三個進(jìn)程P1、P2和P3，它們共享兩個資源R1和R2。資源分配情況如下表所示：進(jìn)程已分配資源最大需求資源R1R2R1R2P11032P20121P31131系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如果是，給出一個安全序列。（請給出詳細(xì)的分析過程）（）A.是，P2、P1、P3B.是，P1、P2、P3C.否D.是，P3、P1、P212、假設(shè)一個操作系統(tǒng)的頁表項(xiàng)大小為4字節(jié)，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統(tǒng)的頁表需要占用多少內(nèi)存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB13、在一個具有緩存機(jī)制的操作系統(tǒng)中，為了提高磁盤I/O的性能，系統(tǒng)會在內(nèi)存中設(shè)置磁盤緩存。假設(shè)系統(tǒng)中有一個頻繁訪問的小文件，其數(shù)據(jù)可以完全存儲在磁盤緩存中。分析磁盤緩存的替換策略（如LRU、FIFO等）對緩存命中率和系統(tǒng)整體性能的影響，并討論如何根據(jù)文件的訪問模式選擇合適的緩存替換策略。A.LRU策略最優(yōu)B.FIFO策略最優(yōu)C.應(yīng)根據(jù)訪問模式選擇D.緩存替換策略影響不大14、在一個多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，多個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)進(jìn)程A正在執(zhí)行計(jì)算任務(wù)，進(jìn)程B正在進(jìn)行I/O操作，進(jìn)程C處于就緒狀態(tài)。此時，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度的說法中，正確的是：（）A.一定會將進(jìn)程C調(diào)度執(zhí)行，因?yàn)樗幱诰途w狀態(tài)B.可能會繼續(xù)讓進(jìn)程A執(zhí)行，因?yàn)樗谶M(jìn)行計(jì)算且未完成C.一定會優(yōu)先調(diào)度進(jìn)程B，因?yàn)镮/O操作通常具有較高的優(yōu)先級D.可能會選擇一個新的進(jìn)程進(jìn)入執(zhí)行，而不是在這三個進(jìn)程中進(jìn)行調(diào)度15、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(xiàng)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(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件實(shí)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16、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(diǎn)。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(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換B.先進(jìn)行頁的地址轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換C.段和頁的地址轉(zhuǎn)換同時進(jìn)行，以提高效率D.地址轉(zhuǎn)換過程只需要進(jìn)行一次，無需區(qū)分段和頁17、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個大型任務(wù)。假設(shè)系統(tǒng)中有節(jié)點(diǎn)A、B、C和D，它們分別承擔(dān)不同的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲任務(wù)?，F(xiàn)在節(jié)點(diǎn)A出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要進(jìn)行故障恢復(fù)和任務(wù)重新分配。在這種情況下，以下關(guān)于分布式操作系統(tǒng)的處理方式的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.系統(tǒng)會立即停止所有任務(wù)，等待節(jié)點(diǎn)A恢復(fù)正常后再繼續(xù)運(yùn)行B.其他節(jié)點(diǎn)會自動接管節(jié)點(diǎn)A的任務(wù)，并重新分配計(jì)算和存儲資源，保證任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行C.系統(tǒng)會將整個任務(wù)回滾到之前的一個檢查點(diǎn)，然后從該點(diǎn)重新開始執(zhí)行D.由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)點(diǎn)A的故障會導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰，無法恢復(fù)18、在一個實(shí)時操作系統(tǒng)中，對于周期性任務(wù)和非周期性任務(wù)都需要進(jìn)行合理的調(diào)度。假設(shè)系統(tǒng)中有一個周期性任務(wù)T1，周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms，還有一個非周期性任務(wù)T2，執(zhí)行時間為30ms。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會優(yōu)先調(diào)度周期性任務(wù)T1，確保其按時完成B.非周期性任務(wù)T2會在周期性任務(wù)T1的空閑時間執(zhí)行C.由于T2的執(zhí)行時間較長，可能會導(dǎo)致T1錯過周期D.操作系統(tǒng)會為T1和T2分配相同的時間片，輪流執(zhí)行19、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個任務(wù)。假設(shè)一個計(jì)算任務(wù)可以被分解為多個子任務(wù)，并分配到不同的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。在任務(wù)執(zhí)行過程中，需要進(jìn)行進(jìn)程間的通信和同步。以下哪種方式最適合用于進(jìn)程間的通信？（）A.共享內(nèi)存B.消息傳遞C.信號量D.管道20、操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度算法對于系統(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，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.先來先服務(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)行時間短的進(jìn)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(jìn)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(jìn)程的等待時間，不考慮執(zhí)行時間21、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信中，消息傳遞是一種常見的方式。假設(shè)有兩個進(jìn)程P1和P2通過消息隊(duì)列進(jìn)行通信。P1向消息隊(duì)列發(fā)送了一條消息，P2從消息隊(duì)列接收消息。以下關(guān)于消息傳遞通信的描述中，正確的是：（）A.消息隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的結(jié)構(gòu)，P2接收消息的順序一定與P1發(fā)送消息的順序相同B.當(dāng)消息隊(duì)列已滿時，P1發(fā)送消息會被阻塞，直到隊(duì)列中有空間可用C.P2從消息隊(duì)列接收消息時，如果隊(duì)列為空，P2會一直等待，直到有消息到來D.消息傳遞通信只能在同一臺計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程之間使用，不能用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的進(jìn)程通信22、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)提供的重要功能之一。以下關(guān)于文件系統(tǒng)的描述中，哪個選項(xiàng)是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)中的文件和目錄，提供文件的存儲、檢索和訪問控制等功能B.常見的文件系統(tǒng)有FAT、NTFS、EXT等C.文件系統(tǒng)可以采用不同的存儲結(jié)構(gòu)，如順序存儲、鏈?zhǔn)酱鎯退饕鎯Φ菵.文件系統(tǒng)中的文件一旦創(chuàng)建，其大小就不能再改變23、某操作系統(tǒng)中，有三個并發(fā)進(jìn)程P1、P2和P3，都需要使用同類資源R，每個進(jìn)程需要的資源數(shù)分別為3、4和5。系統(tǒng)共有10個該類資源。若采用銀行家算法，當(dāng)進(jìn)程P1申請1個資源時，系統(tǒng)是否會為其分配資源？（請?jiān)敿?xì)分析）（）A.會B.不會C.不確定D.以上都不對24、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)核負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的核心資源和提供基本的服務(wù)。假設(shè)有兩種內(nèi)核結(jié)構(gòu)：微內(nèi)核和宏內(nèi)核。微內(nèi)核將系統(tǒng)的核心功能放在內(nèi)核空間，而將大部分服務(wù)放在用戶空間；宏內(nèi)核則將更多的功能集成在內(nèi)核空間。分析微內(nèi)核和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)性能、可擴(kuò)展性、安全性和開發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，并討論在不同應(yīng)用場景下哪種內(nèi)核結(jié)構(gòu)更合適。A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)B.宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)C.兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無法確定哪種結(jié)構(gòu)更好25、在一個實(shí)時操作系統(tǒng)中，任務(wù)的截止時間是一個關(guān)鍵因素。假設(shè)系統(tǒng)中有一個硬實(shí)時任務(wù)T1，其截止時間為100ms，當(dāng)前時間為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)會暫停其他任務(wù)，優(yōu)先保證T1在截止時間前完成B.如果此時有一個更高優(yōu)先級的非實(shí)時任務(wù)就緒，操作系統(tǒng)會調(diào)度該任務(wù)執(zhí)行C.由于T1已經(jīng)花費(fèi)了較多時間，操作系統(tǒng)會判定其無法按時完成，將其放棄D.實(shí)時操作系統(tǒng)不會對任務(wù)進(jìn)行搶占式調(diào)度，以避免影響任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)如何優(yōu)化磁盤空間的利用？2、（本題5分）操作系統(tǒng)如何支持文件的版本控制？3、（本題5分）解釋操作系統(tǒng)中的內(nèi)存回收策略。4、（本題5分）簡述移動操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和主流平臺。三、綜合分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的文件刪除的安全考慮。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的配額管理和實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對文件系統(tǒng)的加密文件的共享和訪問控制。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的日志結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢。5、（本題5分）探討操作系統(tǒng)如何處理進(jìn)程間通信中的消息傳遞的可靠性和順序性。四、論述題（本大題共3個小題，共3