長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(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頁長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院

《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(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、文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)和文件組織方式對文件的查找和訪問性能有很大影響。以下關(guān)于文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的描述，哪一項是不正確的？（）A.樹形目錄結(jié)構(gòu)便于文件的分類管理和層次組織，是大多數(shù)操作系統(tǒng)采用的目錄結(jié)構(gòu)B.哈希目錄結(jié)構(gòu)通過對文件名進(jìn)行哈希計算來確定文件的存儲位置，查找速度快，但可能存在哈希沖突C.索引節(jié)點（inode）是文件系統(tǒng)中用于存儲文件屬性和數(shù)據(jù)指針的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不同的文件系統(tǒng)inode的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容可能不同D.文件系統(tǒng)的布局優(yōu)化只需要考慮文件的存儲位置，不需要考慮目錄的組織和inode的分配2、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動程序的描述，正確的是：（）A.設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)與硬件設(shè)備之間的接口，不同類型的設(shè)備可以使用相同的驅(qū)動程序B.設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)簡單，不需要了解硬件設(shè)備的詳細(xì)工作原理和技術(shù)規(guī)格C.設(shè)備驅(qū)動程序的穩(wěn)定性和性能對整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要，需要經(jīng)過嚴(yán)格的測試和優(yōu)化D.設(shè)備驅(qū)動程序一旦開發(fā)完成，就不需要更新和維護(hù)，可以長期使用3、在計算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)中，以下哪種結(jié)構(gòu)能夠提高指令的并行執(zhí)行效率（）A.單指令單數(shù)據(jù)（SISD）B.單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）C.多指令單數(shù)據(jù)（MISD）D.多指令多數(shù)據(jù)（MIMD）4、在計算機(jī)圖形學(xué)中，光照模型用于模擬物體表面的光照效果，從而增強(qiáng)圖形的真實感。以下關(guān)于光照模型的描述中，錯誤的是：（）A.簡單的光照模型如Lambert光照模型只考慮漫反射，不考慮鏡面反射和環(huán)境光，適用于表現(xiàn)粗糙表面的物體B.Phong光照模型考慮了漫反射、鏡面反射和環(huán)境光，能夠產(chǎn)生更逼真的光照效果，但計算復(fù)雜度較高C.全局光照模型如光線追蹤和輻射度算法可以模擬光線在場景中的多次反射和折射，生成非常真實的光照效果，但計算量巨大，通常用于離線渲染D.光照模型對圖形的真實感沒有太大影響，只要物體的形狀和紋理繪制準(zhǔn)確，就可以呈現(xiàn)出令人滿意的圖形效果5、分布式文件系統(tǒng)在分布式環(huán)境中用于管理和存儲文件。以下關(guān)于分布式文件系統(tǒng)的描述，哪一項是錯誤的？（）A.HadoopHDFS是一種常用的分布式文件系統(tǒng)，它采用主從架構(gòu)，具有高容錯性和可擴(kuò)展性B.GlusterFS是一種分布式文件系統(tǒng)，它支持多種存儲后端和數(shù)據(jù)分布策略，適用于不同的應(yīng)用場景C.分布式文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)一致性通過副本機(jī)制和分布式協(xié)議來保證，副本數(shù)量越多，一致性越強(qiáng)D.分布式文件系統(tǒng)的性能主要取決于網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲節(jié)點的性能，與文件系統(tǒng)的架構(gòu)和算法關(guān)系不大6、操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用接口為應(yīng)用程序提供了與操作系統(tǒng)交互的途徑。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用接口的描述，錯誤的是（）A.系統(tǒng)調(diào)用接口定義了一組應(yīng)用程序可以使用的函數(shù)或方法，通過這些函數(shù)可以請求操作系統(tǒng)的服務(wù)B.應(yīng)用程序通過系統(tǒng)調(diào)用接口可以實現(xiàn)文件操作、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理等各種功能C.系統(tǒng)調(diào)用接口的實現(xiàn)通常涉及從用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)的切換，這會帶來一定的性能開銷D.系統(tǒng)調(diào)用接口是操作系統(tǒng)內(nèi)核的一部分，應(yīng)用程序可以直接修改和擴(kuò)展系統(tǒng)調(diào)用接口的功能7、在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)中，防火墻是常用的設(shè)備之一。以下哪種防火墻能夠根據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾和控制？（）A.包過濾防火墻B.狀態(tài)檢測防火墻C.應(yīng)用代理防火墻D.網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換防火墻8、操作系統(tǒng)中的進(jìn)程通信方式有多種，以下關(guān)于進(jìn)程通信方式的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.管道是一種半雙工的進(jìn)程通信方式，數(shù)據(jù)只能單向流動，通常用于父子進(jìn)程之間的通信B.消息隊列是一種消息的鏈表，進(jìn)程可以向隊列中發(fā)送消息，也可以從隊列中接收消息，實現(xiàn)了進(jìn)程間的異步通信C.共享內(nèi)存是進(jìn)程間通信中效率最高的方式，多個進(jìn)程可以直接訪問同一塊內(nèi)存區(qū)域，但需要使用同步機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的一致性D.信號量主要用于進(jìn)程的同步，而不是進(jìn)程間的通信，它不能傳遞具體的數(shù)據(jù)信息9、在分布式系統(tǒng)中，一致性哈希算法常用于解決數(shù)據(jù)分布和負(fù)載均衡問題。以下關(guān)于一致性哈希算法的描述，不正確的是哪一項？（）A.當(dāng)節(jié)點增加或減少時，數(shù)據(jù)遷移量較小B.可以有效地避免數(shù)據(jù)傾斜C.哈希函數(shù)的選擇對算法性能沒有影響D.能夠?qū)崿F(xiàn)較好的負(fù)載均衡10、在計算機(jī)系統(tǒng)中，（）是指一段時間內(nèi)CPU用于執(zhí)行進(jìn)程的時間與總時間的比值。A.CPU利用率B.系統(tǒng)吞吐量C.周轉(zhuǎn)時間D.響應(yīng)時間11、實時操作系統(tǒng)對任務(wù)的響應(yīng)時間和確定性有嚴(yán)格的要求。以下關(guān)于實時操作系統(tǒng)的描述，不正確的是（）A.硬實時任務(wù)必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成，否則會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，如航空航天控制系統(tǒng)B.軟實時任務(wù)允許在一定程度上錯過截止時間，但仍然需要盡快完成，如多媒體播放系統(tǒng)C.實時操作系統(tǒng)通常采用搶占式調(diào)度算法，以確保高優(yōu)先級的任務(wù)能夠及時獲得CPU資源D.實時操作系統(tǒng)不需要考慮系統(tǒng)的資源利用率和公平性，只關(guān)注任務(wù)的實時性12、在計算機(jī)系統(tǒng)中，（）是指進(jìn)程在執(zhí)行過程中由于自身進(jìn)展情況或外界環(huán)境的變化而暫時停止執(zhí)行。A.阻塞B.掛起C.喚醒D.切換13、在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信中，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)封裝成幀進(jìn)行傳輸。以下哪種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議常用于局域網(wǎng)？（）A.PPPB.HDLCC.EthernetD.ATM14、內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的切換在操作系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生，以下關(guān)于內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)切換的描述，哪一項是不正確的？（）A.系統(tǒng)調(diào)用會導(dǎo)致從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，以獲取操作系統(tǒng)提供的服務(wù)B.中斷和異常也會觸發(fā)內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的切換，以便操作系統(tǒng)進(jìn)行處理C.內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的切換會帶來一定的開銷，應(yīng)盡量減少不必要的切換D.內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的切換對系統(tǒng)性能沒有影響，不需要進(jìn)行優(yōu)化15、在計算機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)多個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時，可能會出現(xiàn)進(jìn)程之間相互等待對方所占用的資源，從而導(dǎo)致所有進(jìn)程都無法繼續(xù)推進(jìn)的情況，這種現(xiàn)象被稱為？（）A.饑餓B.死鎖C.活鎖D.競爭條件二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）說明計算機(jī)系統(tǒng)中操作系統(tǒng)的系統(tǒng)信息獲取方法。2、（本題5分）闡述計算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)程通信的方式。3、（本題5分）簡述計算機(jī)中計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的VPN技術(shù)。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討在計算機(jī)系統(tǒng)的虛擬化網(wǎng)絡(luò)中，虛擬交換機(jī)和虛擬路由器的實現(xiàn)和管理，分析如何優(yōu)化虛擬化網(wǎng)絡(luò)的性能和可擴(kuò)展性。2、（本題5分）某計算機(jī)系統(tǒng)采用NUMA（非一致內(nèi)存訪問）架構(gòu)。分析NUMA架構(gòu)的特點和對系統(tǒng)性能的影響，討論在編程中如何優(yōu)化對NUMA系統(tǒng)的內(nèi)存訪問。3、（本題5分）如果一個計算機(jī)系統(tǒng)需要處理大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的實現(xiàn)原理和優(yōu)化策略，如數(shù)據(jù)包的接收與發(fā)送、流量控制、擁塞控制等。4、（本題5分）分析操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存頁面置換算法的改進(jìn)策略。探討如何根據(jù)工作集模型、訪問局部性等原理優(yōu)化頁面置換算法，提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)性能。5、（本題5分）分析在文件系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的權(quán)限管理模型，如Unix權(quán)限模型和Windows權(quán)限模型，討論它們的差異和應(yīng)用。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）詳細(xì)探討計算機(jī)系統(tǒng)中的內(nèi)存分配算法，如首次適