學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁廣東南華工商職業學院

《計算機組成與體系結構實驗》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1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、在一個單CPU的操作系統中，有四個進程P1、P2、P3和P4，它們的到達時間、運行時間和優先級如下表所示。進程到達時間運行時間（ms）優先級P1053P2142P3261P4334假設系統采用搶占式優先級調度算法，當時間片為2ms時，進程的平均周轉時間是多少？（給出詳細的計算過程）（）A.12.5msB.13.5msC.14.5msD.15.5ms2、在操作系統的存儲管理中，段式存儲管理將用戶程序按照邏輯分段，每個段具有不同的名字和長度。與分頁存儲管理相比，段式存儲管理更便于實現程序的模塊化和動態鏈接。假設一個段式存儲系統，地址空間為32位，其中段號占8位，段內偏移量占24位，每個段最大長度為2^24字節。那么，該系統最多可以有多少個段（）A.2^8個B.2^16個C.2^24個D.2^32個3、在一個具有多個線程的進程中，線程之間共享進程的資源，包括內存、文件描述符等。但每個線程有自己獨立的棧空間和線程控制塊。假設有線程T1、T2和T3，它們同時訪問一個全局變量X，X的初始值為0。T1執行X=X+1，T2執行X=X-2，T3執行X=X*3，請問最終X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能4、在操作系統的設備管理中，緩沖技術可以提高設備與CPU之間的并行性。假設一個設備向緩沖區寫入數據，CPU從緩沖區讀取數據。以下關于緩沖區的作用的描述，正確的是：（）A.緩沖區可以減少設備等待CPU處理數據的時間，提高設備利用率B.緩沖區可以保證數據的順序一致性，避免數據混亂C.緩沖區可以增大數據傳輸的帶寬，提高數據傳輸速度D.緩沖區可以消除設備與CPU之間的速度差異，實現同步工作5、某計算機系統中，有一個磁盤，其每個盤面有200個磁道，每個磁道有10個扇區，磁盤轉速為6000轉/分鐘。若要讀取一個位于第50個磁道、第8個扇區的數據，至少需要多少時間？（假設尋道時間為10ms，給出詳細的計算過程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms6、在一個采用死鎖檢測算法的系統中，資源分配圖中包含了四個進程P1、P2、P3和P4，以及三類資源R1、R2和R3。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源尚需資源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211請問該系統是否處于死鎖狀態？如果是，哪些進程處于死鎖中？（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P47、在操作系統中，進程的調度算法可以影響系統的性能和公平性。以下關于進程調度算法的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.先來先服務調度算法簡單直觀，但可能導致短作業等待時間過長B.短作業優先調度算法可以提高系統的吞吐量，但可能導致長作業饑餓C.時間片輪轉調度算法可以保證每個進程都有機會執行，但可能導致頻繁的上下文切換D.高響應比優先調度算法可以兼顧短作業和長作業的需求，但計算響應比的開銷較大，不適合實時系統8、在操作系統的進程調度中，常見的調度算法有先來先服務（FCFS）、短作業優先（SJF）、時間片輪轉（RR）和優先級調度等。假設系統中有四個進程P1、P2、P3和P4，它們的到達時間分別為0、1、2和3毫秒，運行時間分別為8、4、9和5毫秒。若采用短作業優先調度算法，那么平均周轉時間為（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒9、在一個支持多線程的操作系統中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設有兩個線程T1和T2共享一個全局變量count，初始值為0。T1負責對count進行加1操作，T2負責對count進行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機制。以下關于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進行加1操作，T2不需要獲取鎖進行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會導致線程的切換，從而降低系統性能D.可以使用多個鎖來分別保護count的加操作和減操作，提高并發度10、在操作系統的內存分配策略中，首次適應算法、最佳適應算法和最壞適應算法是常見的方法。假設系統中有一系列空閑內存塊，大小分別為100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。當一個進程請求120KB內存時，以下關于不同內存分配算法的描述中，正確的是：（）A.首次適應算法會選擇第一個滿足要求的空閑塊，即100KB的塊，并將其分割B.最佳適應算法會選擇大小最接近請求大小的空閑塊，即150KB的塊，并將其分割C.最壞適應算法會選擇最大的空閑塊，即300KB的塊，并將其分割D.不同的內存分配算法在不同的場景下可能會有不同的性能表現，沒有一種算法總是最優的11、在一個多道程序設計系統中，多個進程并發執行。進程A正在使用CPU進行計算，進程B正在等待I/O操作完成，進程C處于就緒狀態。此時，操作系統進行進程調度。以下關于進程調度的描述，正確的是：（）A.操作系統可能會將CPU分配給進程C，暫停進程A的執行B.由于進程B正在等待I/O操作，所以它會被立即調度執行C.進程A會一直占用CPU直到其計算任務完成，不會被調度切換D.操作系統一定會選擇等待時間最長的進程進行調度12、在操作系統的存儲管理中，段式存儲管理和頁式存儲管理都有各自的特點。假設一個程序被分為多個段，每個段的長度不同。以下關于段式存儲管理的優點的描述，正確的是：（）A.段的長度可以根據程序的邏輯需要動態改變，更便于程序的擴展和修改B.由于段的長度固定，內存分配和管理更加簡單高效C.段式存儲管理不會產生內存碎片，提高了內存利用率D.段式存儲管理的地址轉換速度比頁式存儲管理更快13、在一個采用索引分配方式的文件系統中，一個文件的大小為100KB，盤塊大小為4KB，每個盤塊號占用4個字節。若采用一級索引，索引表項能夠容納的盤塊號數量為1024個。那么，該文件最多需要多少個索引塊？（）A.1個B.2個C.3個D.4個14、在一個采用位示圖進行磁盤空間管理的操作系統中，磁盤共有1000個物理塊，位示圖中每個字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.3315、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16、在一個操作系統中，有一個進程正在進行大量的文件讀寫操作。為了提高文件系統的性能，操作系統采用了緩存機制，將經常訪問的文件數據緩存在內存中。以下關于文件緩存的描述，哪一項是正確的？（）A.文件緩存可以減少磁盤I/O操作的次數，提高文件訪問的速度，但會占用大量的內存B.文件緩存中的數據會自動與磁盤中的文件保持同步，無需額外的操作C.當內存不足時，文件緩存中的數據會被立即清除，以釋放內存給其他進程使用D.文件緩存只對順序讀取文件有效，對隨機讀取文件沒有幫助17、在一個實時操作系統中，對于周期性任務和非周期性任務都需要進行合理的調度。假設系統中有一個周期性任務T1，周期為50ms，執行時間為20ms，還有一個非周期性任務T2，執行時間為30ms。以下關于任務調度的描述，正確的是：（）A.操作系統會優先調度周期性任務T1，確保其按時完成B.非周期性任務T2會在周期性任務T1的空閑時間執行C.由于T2的執行時間較長，可能會導致T1錯過周期D.操作系統會為T1和T2分配相同的時間片，輪流執行18、在一個具有實時時鐘的操作系統中，時鐘中斷的頻率為100Hz。進程P需要在每隔50ms執行一次特定操作。為了實現這個功能，可以采用以下哪種方法？（）A.設置一個定時器，在定時時間到達時觸發操作B.在時鐘中斷處理程序中判斷時間間隔，執行操作C.利用系統調用，在需要執行操作的時刻主動請求執行D.以上方法均可19、在一個分布式操作系統中，進程遷移是一種常見的操作，用于實現負載均衡和資源優化。假設一個進程需要從一個節點遷移到另一個節點，分析進程遷移過程中需要考慮的因素，如進程狀態的保存和恢復、資源的重新分配、網絡通信開銷等，并討論如何減少進程遷移的開銷和對系統性能的影響。A.進程遷移總是有益的B.進程遷移總是有害的C.進程遷移在某些情況下有益，某些情況下有害D.取決于系統的負載和資源分布20、在一個多處理器操作系統中，進程可以在多個處理器上并行執行。假設系統中有四個處理器P1、P2、P3和P4，一個進程被分解為多個線程。以下關于線程分配和執行的描述，正確的是：（）A.操作系統會將線程平均分配到四個處理器上執行，以充分利用資源B.線程可以根據其優先級和處理器的負載情況動態分配到不同的處理器上C.同一個進程的線程一定會在同一個處理器上執行，以減少通信開銷D.處理器之間無法共享線程的上下文信息，每個處理器獨立執行線程21、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.1322、某計算機系統中，有一臺打印機被多個進程競爭使用。為了保證打印結果的正確，系統應采用何種技術？（）A.進程互斥B.進程同步C.進程通信D.死鎖避免23、設備管理中的緩沖技術可以提高設備的I/O性能。以下關于緩沖技術的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.緩沖技術可以減少設備和CPU之間的數據傳輸次數，提高系統的吞吐量B.緩沖技術可以分為單緩沖、雙緩沖和循環緩沖等不同類型C.緩沖技術可以通過硬件實現，也可以通過軟件實現D.緩沖技術只對輸入設備有效，對輸出設備沒有作用24、在一個具有內存保護機制的操作系統中，每個進程都被分配了獨立的內存空間，并且系統通過硬件和軟件的結合來防止進程訪問其他進程的內存區域。假設進程P1試圖訪問進程P2的內存空間，系統會產生一個內存訪問違規的異常。分析這種內存保護機制是如何實現的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統的相關處理邏輯，并討論內存保護在系統安全性和穩定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實現，意義重大B.通過操作系統軟件實現，意義不大C.通過硬件和軟件共同實現，意義重大D.內存保護機制作用有限，意義不大25、在一個實時操作系統中，有三個周期性任務T1、T2、T3，它們的周期分別為50ms、100ms、200ms，執行時間分別為20ms、30ms、40ms。采用最早截止時間優先（EDF）調度算法。在0時刻，三個任務同時到達。那么，在第一個200ms內，T1任務被調度執行的次數是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次26、考慮一個具有8個進程的系統，每個進程需要3個資源實例才能完成其任務。系統總共有18個資源實例可用。使用銀行家算法來判斷系統是否處于安全狀態。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，存在進程請求資源無法滿足導致死鎖27、文件系統的文件訪問控制可以限制用戶對文件的訪問權限。以下關于文件訪問控制的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件訪問控制可以通過用戶認證和授權機制來實現B.文件訪問控制可以限制用戶對文件的讀、寫、執行等操作C.文件訪問控制可以采用訪問控制列表（ACL）或能力列表等方式實現D.文件訪問控制只對本地文件系統有效，對網絡文件系統沒有作用28、在操作系統的進程調度中，優先級調度算法可以根據進程的優先級來決定其執行順序。優先級可以是靜態的，在進程創建時確定；也可以是動態的，根據進程的運行情況進行調整。假設系統中有三個進程P1、P2和P3，它們的靜態優先級分別為3、5和7，當前時刻P1正在運行，P2和P3在就緒隊列中等待。突然，P1發生I/O等待，P2和P3的優先級不變。那么，接下來應該被調度執行的進程是（）A.P2B.P3C.繼續等待P1完成I/O操作D.不確定，取決于系統的具體實現29、在一個操作系統中，系統調用是用戶程序與操作系統內核之間的接口。假設用戶程序需要讀取一個文件的內容，通過系統調用實現這個功能。以下關于系統調用的執行過程的描述，哪一項是正確的？（）A.用戶程序通過陷入指令（trap）進入內核態，內核執行相應的系統調用服務例程，完成文件讀取操作后返回用戶態B.用戶程序直接在用戶態執行系統調用，操作系統內核監測到后進行相應的處理C.用戶程序將系統調用請求發送到消息隊列，內核從隊列中獲取請求并執行D.用戶程序通過中斷信號通知內核執行系統調用，內核暫停當前任務進行處理30、在一個具有虛擬存儲功能的操作系統中，某進程的部分頁面被換出到外存。當該進程再次訪問這些被換出的頁面時，會產生缺頁中斷。以下關于缺頁中斷處理的說法，正確的是：（）A.操作系統會立即將所需頁面從外存調入內存，然后恢復進程的執行B.缺頁中斷處理過程中，進程會被一直阻塞，直到頁面調入完成C.操作系統會先選擇一個合適的頁面進行置換，然后將所需頁面調入內存D.缺頁中斷的處理優先級低于其他硬件中斷，會在其他中斷處理完成后再進行二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在操作系統中，內核模塊的動態加載和卸載為系統功能的擴展和定制提供了便利。請綜合論述內核模塊的管理機制，包括加載、卸載、依賴關系處理