上海政法學(xué)院《計(jì)算機(jī)成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》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(xiàn)…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)上海政法學(xué)院

《計(jì)算機(jī)成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》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、在一個(gè)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，采用頁(yè)面置換算法時(shí)，把最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面淘汰。已知系統(tǒng)為某進(jìn)程分配了3個(gè)物理頁(yè)框，頁(yè)面訪(fǎng)問(wèn)序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。假設(shè)初始時(shí)內(nèi)存為空，那么，缺頁(yè)次數(shù)是多少？（）A.9次B.10次C.11次D.12次2、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理采用分段和分頁(yè)相結(jié)合的方式。假設(shè)有一個(gè)進(jìn)程，其邏輯地址空間被分為三個(gè)段，每個(gè)段又被分為若干頁(yè)?，F(xiàn)在進(jìn)程要訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)邏輯地址，系統(tǒng)需要進(jìn)行多次地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于這種地址轉(zhuǎn)換過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到段內(nèi)的起始地址，然后再進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，得到最終的物理地址B.先進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，確定頁(yè)內(nèi)偏移量，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到物理地址C.段和頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行，通過(guò)計(jì)算得到最終的物理地址D.隨機(jī)選擇先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換或頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行另一個(gè)的轉(zhuǎn)換3、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）是用于存放文件相關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的訪(fǎng)問(wèn)控制信息等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)的FCB大小為64字節(jié)，磁盤(pán)塊大小為1KB，其中4字節(jié)用于磁盤(pán)塊指針。若采用直接索引方式，每個(gè)磁盤(pán)塊可存放16個(gè)FCB，則一個(gè)文件最多可以有多少個(gè)磁盤(pán)塊（）A.16B.256C.4096D.655364、在操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理中，頁(yè)面置換算法的選擇會(huì)影響系統(tǒng)的性能。假設(shè)系統(tǒng)采用最近最少使用（LRU）頁(yè)面置換算法。當(dāng)內(nèi)存已滿(mǎn)且需要置換頁(yè)面時(shí)，以下關(guān)于頁(yè)面選擇的描述，正確的是：（）A.會(huì)選擇最長(zhǎng)時(shí)間未被訪(fǎng)問(wèn)的頁(yè)面進(jìn)行置換B.隨機(jī)選擇一個(gè)頁(yè)面進(jìn)行置換C.選擇剛剛被訪(fǎng)問(wèn)過(guò)的頁(yè)面進(jìn)行置換D.選擇最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面進(jìn)行置換5、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3，它們的到達(dá)時(shí)間、服務(wù)時(shí)間分別為（0，8）、（1，4）、（2，9）（單位：毫秒）。采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，不考慮進(jìn)程切換的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。那么，進(jìn)程P1的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒6、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7、在虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，頁(yè)面置換算法的性能對(duì)系統(tǒng)的整體性能有很大影響。假設(shè)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出（FIFO）頁(yè)面置換算法。以下關(guān)于FIFO算法的特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.FIFO算法可能會(huì)把經(jīng)常使用的頁(yè)面置換出去，導(dǎo)致缺頁(yè)率增加B.FIFO算法總是選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最長(zhǎng)的頁(yè)面進(jìn)行置換C.FIFO算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但性能不如其他復(fù)雜的頁(yè)面置換算法D.FIFO算法不會(huì)產(chǎn)生Belady異?，F(xiàn)象8、在一個(gè)采用索引分配方式的文件系統(tǒng)中，一個(gè)文件的大小為100KB，盤(pán)塊大小為4KB，每個(gè)盤(pán)塊號(hào)占用4個(gè)字節(jié)。若采用一級(jí)索引，索引表項(xiàng)能夠容納的盤(pán)塊號(hào)數(shù)量為1024個(gè)。那么，該文件最多需要多少個(gè)索引塊？（）A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)9、在一個(gè)具有文件共享功能的操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)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(duì)文件進(jìn)行讀操作，并獲取了共享讀鎖，此時(shí)進(jìn)程P2想要對(duì)文件進(jìn)行寫(xiě)操作。那么，進(jìn)程P2會(huì)處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)，等待獲取寫(xiě)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(xiě)操作D.錯(cuò)誤狀態(tài)，不允許同時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)操作10、在操作系統(tǒng)中，文件的共享和保護(hù)是非常重要的問(wèn)題。文件共享可以提高系統(tǒng)資源的利用率，但也可能帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。為了實(shí)現(xiàn)文件共享，可以采用基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方式或者利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)共享。對(duì)于文件保護(hù)，常見(jiàn)的方法有訪(fǎng)問(wèn)控制列表（ACL）、口令保護(hù)和加密保護(hù)等?，F(xiàn)在有一個(gè)文件系統(tǒng)，多個(gè)用戶(hù)需要同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)共享文件，為了保證文件的安全性和一致性，采用的合適方法是（）A.為每個(gè)用戶(hù)設(shè)置不同的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限B.對(duì)文件進(jìn)行加密保護(hù)C.要求用戶(hù)輸入口令才能訪(fǎng)問(wèn)文件D.限制同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)的用戶(hù)數(shù)量11、在文件系統(tǒng)中，文件的訪(fǎng)問(wèn)控制是保障數(shù)據(jù)安全的重要手段。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)對(duì)文件設(shè)置了不同的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，如讀、寫(xiě)、執(zhí)行等。對(duì)于一個(gè)普通用戶(hù)創(chuàng)建的文件，以下關(guān)于訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限設(shè)置和繼承的描述，正確的是：（）A.該用戶(hù)對(duì)自己創(chuàng)建的文件具有完全的控制權(quán)限，包括修改訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限B.其他用戶(hù)默認(rèn)沒(méi)有對(duì)該文件的任何訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，除非文件所有者明確授予C.當(dāng)該文件被移動(dòng)到其他目錄時(shí)，其訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限會(huì)自動(dòng)繼承新目錄的默認(rèn)權(quán)限D(zhuǎn).文件的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限只能由系統(tǒng)管理員進(jìn)行修改，用戶(hù)無(wú)法自行更改12、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，系統(tǒng)為用戶(hù)進(jìn)程提供了2GB的虛擬地址空間，頁(yè)面大小為4KB，采用兩級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)。若頁(yè)目錄表和頁(yè)表中的每個(gè)表項(xiàng)均占4B，則頁(yè)目錄表和頁(yè)表分別最多包含多少個(gè)表項(xiàng)？（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和102413、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)。系統(tǒng)需要保證高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)能夠及時(shí)得到處理。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)任務(wù)T1、T2和T3，優(yōu)先級(jí)依次降低。當(dāng)T1和T2同時(shí)就緒時(shí)，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(huì)優(yōu)先調(diào)度T2執(zhí)行，以保證公平性B.T1和T2會(huì)按照一定的時(shí)間片輪流執(zhí)行C.操作系統(tǒng)會(huì)立即調(diào)度T1執(zhí)行，直到T1完成或阻塞D.由于T3優(yōu)先級(jí)最低，它將永遠(yuǎn)不會(huì)得到執(zhí)行機(jī)會(huì)14、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(lèi)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15、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一個(gè)磁盤(pán)，其每個(gè)盤(pán)面有200個(gè)磁道，每個(gè)磁道有10個(gè)扇區(qū)，磁盤(pán)轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分鐘。若要讀取一個(gè)位于第50個(gè)磁道、第8個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時(shí)間？（假設(shè)尋道時(shí)間為10ms，給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的用戶(hù)體驗(yàn)優(yōu)化？2、（本題5分）什么是系統(tǒng)容錯(cuò)級(jí)別？3、（本題5分）什么是系統(tǒng)升級(jí)策略？4、（本題5分）什么是中斷向量？它的作用是什么？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討在操作系統(tǒng)中，如何優(yōu)化磁盤(pán)I/O性能，包括磁盤(pán)調(diào)度算法的改進(jìn)、磁盤(pán)緩存的利用和文件系統(tǒng)的布局優(yōu)化。研究新型存儲(chǔ)技術(shù)（如SSD）對(duì)磁盤(pán)I/O優(yōu)化的影響。2、（本題5分）虛擬內(nèi)存技術(shù)在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。請(qǐng)全面論述虛擬內(nèi)存的概念、原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制，包括頁(yè)表結(jié)構(gòu)、頁(yè)面置換算法（如最佳置換算法、先進(jìn)先出置換算法、最近最少使用置換算法等），分析虛擬內(nèi)存對(duì)系統(tǒng)性能的影響，如內(nèi)存利用率、缺頁(yè)中斷處理等，以及如何根據(jù)系統(tǒng)資源和應(yīng)用需求優(yōu)化虛擬內(nèi)存的配置。3、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的索引節(jié)點(diǎn)（inode）管理，研究inode的結(jié)構(gòu)、分配和回收策略。分析inode對(duì)文件系統(tǒng)性能和空間利用率的影響。4、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，內(nèi)存映射文件是一種高效的文件訪(fǎng)問(wèn)方式。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述內(nèi)存映射文件的原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制，分析它與傳統(tǒng)文件讀寫(xiě)方式的性能差異，以及在什么情況下應(yīng)該使用內(nèi)存映射文件。5、（本題5分）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。請(qǐng)全面論述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，如任務(wù)的可預(yù)測(cè)性、響應(yīng)時(shí)間的