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《計算機組成原理》2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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2分，共30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、在一個操作系統中，文件的訪問控制列表（ACL）可以提供更精細的訪問權限控制。假設一個文件有多個用戶和組的訪問權限設置，分析ACL的工作原理和實現方式，包括權限的定義、繼承和沖突解決等，并討論與傳統的用戶/組權限模式相比，ACL在靈活性和管理復雜性方面的特點。A.ACL更靈活但更復雜B.ACL不如傳統模式靈活但更簡單C.ACL和傳統模式在靈活性和復雜性上相當D.取決于文件系統的類型和應用需求2、在操作系統的虛擬存儲管理中，頁面置換算法的選擇對系統性能有很大影響。假設系統采用最近未使用（NRU）頁面置換算法，以下關于NRU算法的描述中，正確的是：（）A.NRU算法根據頁面最近是否被使用以及是否被修改來選擇置換頁面B.NRU算法總是選擇最長時間未被使用的頁面進行置換C.NRU算法在選擇置換頁面時，不考慮頁面的訪問頻率D.NRU算法比先進先出（FIFO）算法更能避免Belady異常現象3、在操作系統中，進程的狀態轉換是一個重要的概念。假設一個進程處于阻塞狀態，等待I/O操作完成。以下關于進程狀態轉換的描述中，正確的是：（）A.當I/O操作完成后，進程會直接從阻塞狀態轉換為運行狀態B.進程從阻塞狀態轉換為就緒狀態后，一定會立即被調度執行C.在阻塞狀態的進程不會因為時間片用完而被切換到其他狀態D.如果有更高優先級的進程進入就緒狀態，阻塞狀態的進程可能會被長期擱置4、在一個分布式操作系統中，多個計算機通過網絡連接在一起，共同完成一個大型任務。假設系統中有節點A、B、C和D，它們分別承擔不同的計算任務和數據存儲任務。現在節點A出現故障，系統需要進行故障恢復和任務重新分配。在這種情況下，以下關于分布式操作系統的處理方式的描述，哪一項是正確的？（）A.系統會立即停止所有任務，等待節點A恢復正常后再繼續運行B.其他節點會自動接管節點A的任務，并重新分配計算和存儲資源，保證任務繼續進行C.系統會將整個任務回滾到之前的一個檢查點，然后從該點重新開始執行D.由于分布式系統的復雜性，節點A的故障會導致整個系統崩潰，無法恢復5、某計算機系統采用分頁存儲管理方式，頁面大小為4KB，邏輯地址為32位。若某進程的頁表如下所示：頁號物理塊號021528311則邏輯地址0x12345678對應的物理地址是多少？（請給出詳細的計算過程）（）A.0x52345678B.0x82345678C.0x11345678D.0x223456786、在一個采用樹形目錄結構的文件系統中，有一個根目錄/，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。現在要從根目錄開始查找文件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7、在一個具有進程優先級調度的操作系統中，進程的優先級分為高、中、低三個級別。高優先級進程可以搶占中、低優先級進程的CPU資源，中優先級進程可以搶占低優先級進程的CPU資源。當前有三個進程P1（高優先級）、P2（中優先級）、P3（低優先級），P3正在運行，P1和P2處于就緒狀態。此時，P1變為就緒狀態，系統會如何調度？（）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，取決于系統的具體實現8、在一個操作系統中，進程的創建和銷毀是常見的操作。假設一個應用程序需要頻繁創建和銷毀大量的短生命周期進程，分析這種操作對系統性能的影響，包括內存分配、資源消耗和上下文切換等，并討論如何通過進程池、線程池等技術來優化這種情況，以及這些技術的適用場景和限制。A.頻繁創建和銷毀進程總是有害的B.頻繁創建和銷毀進程在某些情況下無害C.可以通過進程池或線程池完全解決性能問題D.進程池和線程池有適用場景和限制9、在一個實時操作系統中，任務的調度不僅要考慮任務的優先級，還要滿足任務的時間約束。假設有一個周期性任務，其執行周期為50毫秒，每次執行時間為20毫秒。分析在不同的調度算法（如單調速率調度、最早截止時間優先等）下，如何保證該任務能夠按時完成，并討論這些調度算法在處理周期性任務時的優缺點。A.單調速率調度算法最優B.最早截止時間優先算法最優C.兩種算法在不同情況下各有優劣D.取決于任務的具體特點和系統負載10、在操作系統的文件系統中，文件控制塊（FCB）是用于存放文件相關信息的數據結構。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的訪問控制信息等。假設一個文件系統的FCB大小為64字節，磁盤塊大小為1KB，其中4字節用于磁盤塊指針。若采用直接索引方式，每個磁盤塊可存放16個FCB，則一個文件最多可以有多少個磁盤塊（）A.16B.256C.4096D.6553611、在一個文件系統中，文件的物理結構采用鏈接分配方式。每個磁盤塊大小為512字節，文件的起始地址為1000塊，文件長度為5000字節。請問該文件占用了多少個磁盤塊？（）A.10B.11C.12D.1312、假設一個操作系統的頁表項大小為4字節，頁面大小為4KB，邏輯地址空間大小為4GB。那么該系統的頁表需要占用多少內存空間？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB13、在文件系統中，目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。假設一個文件系統采用樹形目錄結構，以下關于樹形目錄結構的描述中，正確的是：（）A.樹形目錄結構可以方便地實現文件的共享，但會增加文件查找的時間復雜度B.在樹形目錄結構中，刪除一個目錄時，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹形目錄結構不允許文件或目錄重名，否則會導致系統混亂D.從根目錄到任何一個文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪問性14、在文件系統中，文件目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。常見的文件目錄組織方式有單級目錄、兩級目錄和多級目錄。單級目錄結構簡單，但不便于文件的分類管理；兩級目錄將用戶文件目錄和系統文件目錄分開，提高了安全性；多級目錄則形成了樹形結構，便于文件的分類和查找。假設一個文件系統采用多級目錄結構，目錄深度為3，每個目錄下最多有10個子目錄或文件。那么，該文件系統最多可以容納的文件和目錄數量為（）A.1000B.10000C.100000D.100000015、在操作系統的文件系統中，索引節點（inode）是用于存儲文件屬性和磁盤地址等信息的數據結構。假設一個文件系統采用直接索引和間接索引相結合的方式來存儲文件數據的磁盤地址。對于一個較大的文件，以下關于磁盤地址存儲和訪問的描述，正確的是：（）A.直接索引部分可以存儲較多的磁盤地址，足以滿足大部分文件的需求B.間接索引部分通過指針指向多個磁盤塊，用于存儲更多的磁盤地址C.讀取文件數據時，首先查找直接索引部分，若找不到再查找間接索引部分D.間接索引會增加文件的讀取時間，因此應盡量減少間接索引的使用二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述操作系統中的分布式對象存儲。2、（本題5分）什么是邊緣計算中的操作系統需求？3、（本題5分）解釋操作系統的性能調優工具和技術。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述在操作系統中，文件系統的日志記錄技術，分析日志在文件系統一致性維護、恢復操作和性能優化方面的作用，比較不同日志模式的優缺點。2、（本題5分）在實時操作系統中，任務的優先級反轉是一個需要解決的問題。詳細論述優先級反轉的現象、產生原因和解決方法，分析優先級繼承、優先級天花板等機制在解決優先級反轉問題中的作用，研究如何在實時系統設計中避免和處理優先級反轉，以及優先級反轉對系統實時性的影響。3、（本題5分）論述在操作系統中，進程同步與互斥的概念、實現機制以及它們在多進程環境下的重要性。分析常見的同步工具如信號量、互斥鎖等的工作原理，并舉例說明在實際應用中如何避免死鎖的發生。4、（本題5分）詳細探討操作系統中的文件系統，包括常見的文件系統類型（如FAT、NTFS、EXT等），分析它們的結構、數據組織方式以及在數據存儲、檢索和安全性方面的特點。5、（本題5分