華南理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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)單CPU的操作系統(tǒng)中，有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們的到達(dá)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間和優(yōu)先級(jí)如下表所示。進(jìn)程到達(dá)時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（ms）優(yōu)先級(jí)P1053P2142P3261P4334假設(shè)系統(tǒng)采用搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，當(dāng)時(shí)間片為2ms時(shí)，進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.12.5msB.13.5msC.14.5msD.15.5ms2、在一個(gè)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的系統(tǒng)中，某進(jìn)程的工作集為當(dāng)前時(shí)刻t之前的10毫秒內(nèi)訪問過的頁面集合。若頁面訪問序列為1,2,3,1,4,5,2,1,6,3，頁面置換算法為工作集算法，工作集窗口大小為5毫秒，請(qǐng)問在t=10毫秒時(shí)，進(jìn)程的工作集中包含哪些頁面？（）A.1,2,3,4,5B.1,2,3,4,6C.2,3,4,5,6D.3,4,5,6,13、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有多個(gè)任務(wù)具有不同的截止時(shí)間和優(yōu)先級(jí)。任務(wù)T1的截止時(shí)間為100毫秒，優(yōu)先級(jí)為高；任務(wù)T2的截止時(shí)間為200毫秒，優(yōu)先級(jí)為中；任務(wù)T3的截止時(shí)間為300毫秒，優(yōu)先級(jí)為低。假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前處于空閑狀態(tài)，然后這三個(gè)任務(wù)依次到達(dá)。如果系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法，那么任務(wù)的執(zhí)行順序是怎樣的？同時(shí)分析這種調(diào)度算法在滿足實(shí)時(shí)任務(wù)截止時(shí)間方面的可靠性和可能存在的問題。A.T1->T2->T3B.T1->T3->T2C.T2->T1->T3D.T3->T2->T14、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(gè)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(gè)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(gè)10GB的文件B.文件復(fù)制時(shí)，簇大小的差異不會(huì)影響文件的內(nèi)容和存儲(chǔ)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(huì)被自動(dòng)丟棄D.復(fù)制過程中，文件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整文件的存儲(chǔ)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)5、在一個(gè)具有進(jìn)程優(yōu)先級(jí)調(diào)度的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)分為高、中、低三個(gè)級(jí)別。高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可以搶占中、低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的CPU資源，中優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可以搶占低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的CPU資源。當(dāng)前有三個(gè)進(jìn)程P1（高優(yōu)先級(jí)）、P2（中優(yōu)先級(jí)）、P3（低優(yōu)先級(jí)），P3正在運(yùn)行，P1和P2處于就緒狀態(tài)。此時(shí)，P1變?yōu)榫途w狀態(tài)，系統(tǒng)會(huì)如何調(diào)度？（）A.立即暫停P3，運(yùn)行P1B.等待P3運(yùn)行完當(dāng)前時(shí)間片，再運(yùn)行P1C.讓P1等待，直到P3主動(dòng)放棄CPUD.不確定，取決于系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)6、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通信是進(jìn)程之間交換信息的重要手段。常見的進(jìn)程通信方式有共享存儲(chǔ)、消息傳遞和管道通信等。共享存儲(chǔ)方式通過在內(nèi)存中開辟共享存儲(chǔ)區(qū)來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信；消息傳遞方式則通過發(fā)送和接收消息來完成；管道通信是一種半雙工的通信方式?，F(xiàn)在有兩個(gè)進(jìn)程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，為了提高通信效率，最適合采用的通信方式是（）A.共享存儲(chǔ)B.消息傳遞C.管道通信D.以上方式均可7、某文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，假設(shè)用戶要訪問文件/user/data/file.txt，且當(dāng)前工作目錄為/home，則該文件的相對(duì)路徑和絕對(duì)路徑分別是什么？（）A.../user/data/file.txt和/user/data/file.txtB.user/data/file.txt和/user/data/file.txtC.../../user/data/file.txt和/user/data/file.txtD.../../../user/data/file.txt和/user/data/file.txt8、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，進(jìn)程管理模塊負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止等操作。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程由于等待資源而進(jìn)入阻塞狀態(tài)。以下關(guān)于阻塞進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的描述，正確的是：（）A.當(dāng)所需資源可用時(shí)，阻塞進(jìn)程會(huì)直接轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)B.阻塞進(jìn)程首先轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，然后等待調(diào)度程序分配CPUC.阻塞進(jìn)程會(huì)一直保持阻塞狀態(tài)，直到系統(tǒng)強(qiáng)制終止D.阻塞進(jìn)程在等待一段時(shí)間后會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)9、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核之間的接口。假設(shè)用戶程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，通過系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.用戶程序通過陷入指令（trap）進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，內(nèi)核執(zhí)行相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程，完成文件讀取操作后返回用戶態(tài)B.用戶程序直接在用戶態(tài)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，操作系統(tǒng)內(nèi)核監(jiān)測(cè)到后進(jìn)行相應(yīng)的處理C.用戶程序?qū)⑾到y(tǒng)調(diào)用請(qǐng)求發(fā)送到消息隊(duì)列，內(nèi)核從隊(duì)列中獲取請(qǐng)求并執(zhí)行D.用戶程序通過中斷信號(hào)通知內(nèi)核執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核暫停當(dāng)前任務(wù)進(jìn)行處理10、在操作系統(tǒng)中，線程是比進(jìn)程更小的執(zhí)行單位。以下關(guān)于線程的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.線程是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行路徑，共享進(jìn)程的地址空間和資源B.線程的創(chuàng)建和銷毀比進(jìn)程更快，因?yàn)榫€程不需要分配獨(dú)立的內(nèi)存空間C.多線程可以提高程序的并發(fā)性，但也會(huì)增加程序的復(fù)雜性和調(diào)試難度D.線程之間的通信可以通過共享內(nèi)存和消息傳遞兩種方式進(jìn)行，其中共享內(nèi)存方式效率更高，但也更容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)問題11、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運(yùn)行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運(yùn)行在用戶模式下12、假設(shè)有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其直接索引指針指向10個(gè)磁盤塊，一級(jí)間接索引指針指向一個(gè)包含256個(gè)磁盤塊地址的索引表，二級(jí)間接索引指針指向一個(gè)包含256個(gè)一級(jí)間接索引表地址的索引表。每個(gè)磁盤塊大小為4KB，請(qǐng)問該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.10MB+1GB+256GBB.40KB+1MB+256MBC.40KB+1MB+64GBD.10MB+256MB+64GB13、在一個(gè)采用動(dòng)態(tài)分區(qū)存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)中，初始時(shí)內(nèi)存為空?，F(xiàn)有作業(yè)J1、J2、J3、J4、J5依次請(qǐng)求裝入內(nèi)存，它們所需的內(nèi)存空間大小分別為200KB、150KB、100KB、50KB、250KB。若采用最佳適應(yīng)算法分配內(nèi)存，請(qǐng)問作業(yè)J5能否裝入內(nèi)存？（）A.能B.不能C.不確定D.以上都不對(duì)14、在一個(gè)具有虛擬存儲(chǔ)功能的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的部分頁面被換出到外存。當(dāng)該進(jìn)程再次訪問這些被換出的頁面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺頁中斷。以下關(guān)于缺頁中斷處理的說法，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)立即將所需頁面從外存調(diào)入內(nèi)存，然后恢復(fù)進(jìn)程的執(zhí)行B.缺頁中斷處理過程中，進(jìn)程會(huì)被一直阻塞，直到頁面調(diào)入完成C.操作系統(tǒng)會(huì)先選擇一個(gè)合適的頁面進(jìn)行置換，然后將所需頁面調(diào)入內(nèi)存D.缺頁中斷的處理優(yōu)先級(jí)低于其他硬件中斷，會(huì)在其他中斷處理完成后再進(jìn)行15、文件系統(tǒng)的文件共享是指多個(gè)用戶可以同時(shí)訪問同一個(gè)文件。以下關(guān)于文件共享的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件共享可以提高文件的利用率和系統(tǒng)的效率B.文件共享可以通過硬鏈接和軟鏈接兩種方式實(shí)現(xiàn)C.文件共享需要解決文件的同步和一致性問題D.文件共享只對(duì)文本文件有效，對(duì)二進(jìn)制文件沒有作用16、有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13個(gè)地址項(xiàng)，其中0-9個(gè)地址項(xiàng)為直接地址，第10個(gè)地址項(xiàng)為一次間接地址，第11個(gè)地址項(xiàng)為二次間接地址，第12個(gè)地址項(xiàng)為三次間接地址。若每個(gè)盤塊的大小為512B，每個(gè)盤塊號(hào)占4B，則該文件系統(tǒng)允許的最大文件長(zhǎng)度是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.10+512+512×512+512×512×512B.10×512+512×512+512×512×512C.10×512+512×512+512×512×512×512D.10+512×512+512×512×512+512×512×512×51217、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)是操作系統(tǒng)中用于擴(kuò)展內(nèi)存容量的重要手段。在請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，當(dāng)訪問的頁面不在內(nèi)存時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺頁中斷。假設(shè)系統(tǒng)的頁面置換算法為最近最久未使用（LRU）算法，某進(jìn)程的頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，系統(tǒng)分配給該進(jìn)程的物理頁面數(shù)為3。那么，缺頁次數(shù)至少為（）A.6次B.7次C.8次D.9次18、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有一臺(tái)打印機(jī)被多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)使用。為了保證打印結(jié)果的正確，系統(tǒng)應(yīng)采用何種技術(shù)？（）A.進(jìn)程互斥B.進(jìn)程同步C.進(jìn)程通信D.死鎖避免19、在操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信中，共享內(nèi)存是一種高效的方式。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2通過共享內(nèi)存進(jìn)行通信，以下關(guān)于共享內(nèi)存通信的描述中，正確的是：（）A.共享內(nèi)存區(qū)域的大小是固定的，不能動(dòng)態(tài)調(diào)整B.進(jìn)程P1和P2對(duì)共享內(nèi)存的訪問是互斥的，避免了數(shù)據(jù)沖突C.共享內(nèi)存通信需要操作系統(tǒng)提供額外的同步機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的一致性D.共享內(nèi)存通信只適用于同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程，不能用于不同計(jì)算機(jī)之間的進(jìn)程通信20、文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對(duì)于文件的組織和管理非常重要。以下關(guān)于目錄結(jié)構(gòu)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)只有一個(gè)目錄，所有文件都放在這個(gè)目錄中B.兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將文件分為用戶文件和系統(tǒng)文件，分別放在不同的目錄中C.樹形目錄結(jié)構(gòu)可以將文件組織成層次結(jié)構(gòu)，方便管理和查找D.無環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)可以允許文件有多個(gè)父目錄，增加了文件的靈活性21、在一個(gè)分時(shí)操作系統(tǒng)中，多個(gè)用戶通過終端同時(shí)與系統(tǒng)交互。假設(shè)系統(tǒng)的時(shí)間片大小為20毫秒，用戶進(jìn)程A在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)完成了一部分計(jì)算任務(wù)，還需要繼續(xù)執(zhí)行。以下關(guān)于分時(shí)操作系統(tǒng)和進(jìn)程調(diào)度的描述中，正確的是：（）A.在下一個(gè)時(shí)間片，操作系統(tǒng)一定會(huì)調(diào)度進(jìn)程A繼續(xù)執(zhí)行B.由于時(shí)間片較短，用戶會(huì)感覺到系統(tǒng)的響應(yīng)非常迅速，好像每個(gè)用戶都在獨(dú)占系統(tǒng)C.如果在進(jìn)程A等待調(diào)度的過程中有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，進(jìn)程A可能會(huì)被延遲調(diào)度D.時(shí)間片的大小對(duì)系統(tǒng)的吞吐量沒有影響，只影響用戶的響應(yīng)時(shí)間22、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，文件的訪問控制列表（ACL）可以提供更精細(xì)的訪問權(quán)限控制。假設(shè)一個(gè)文件有多個(gè)用戶和組的訪問權(quán)限設(shè)置，分析ACL的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式，包括權(quán)限的定義、繼承和沖突解決等，并討論與傳統(tǒng)的用戶/組權(quán)限模式相比，ACL在靈活性和管理復(fù)雜性方面的特點(diǎn)。A.ACL更靈活但更復(fù)雜B.ACL不如傳統(tǒng)模式靈活但更簡(jiǎn)單C.ACL和傳統(tǒng)模式在靈活性和復(fù)雜性上相當(dāng)D.取決于文件系統(tǒng)的類型和應(yīng)用需求23、在一個(gè)具有內(nèi)存壓縮功能的操作系統(tǒng)中，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)部分內(nèi)存頁面進(jìn)行壓縮以節(jié)省空間。分析內(nèi)存壓縮的原理和實(shí)現(xiàn)方式，包括壓縮算法的選擇、壓縮和解壓縮的開銷等，并討論內(nèi)存壓縮在提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)性能方面的效果，以及在什么情況下內(nèi)存壓縮可能不適用。A.內(nèi)存壓縮總是提高性能和利用率B.內(nèi)存壓縮總是降低性能和利用率C.內(nèi)存壓縮在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統(tǒng)的內(nèi)存壓力和應(yīng)用程序的特點(diǎn)24、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段頁式存儲(chǔ)管理結(jié)合了段式和頁式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段又被分為多個(gè)頁。以下關(guān)于段頁式存儲(chǔ)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(shí)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25、在虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，頁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)常使用的頁面置換出去，導(dǎo)致缺頁率增加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)雜的頁面置換算法D.FIFO算法不會(huì)產(chǎn)生Belady異?，F(xiàn)象26、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）包含了文件的各種屬性信息，如文件名、文件大小、文件創(chuàng)建時(shí)間等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)中有1000個(gè)文件，每個(gè)文件的FCB占用128字節(jié)，磁盤塊大小為1024字節(jié)。那么，存儲(chǔ)這些文件的FCB至少需要多少個(gè)磁盤塊？（）A.125B.128C.256D.51227、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共同完成一個(gè)任務(wù)。假設(shè)一個(gè)計(jì)算任務(wù)可以被分解為多個(gè)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(hào)量D.管道28、在一個(gè)文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式采用鏈接分配。假設(shè)一個(gè)文件由5個(gè)盤塊組成，盤塊號(hào)依次為100、50、120、80、20。如果要?jiǎng)h除這個(gè)文件，需要進(jìn)行哪些操作？（）A.直接刪除文件的目錄項(xiàng)B.依次釋放5個(gè)盤塊C.從后向前依次釋放盤塊，并修改前一個(gè)盤塊的指針D.從前向后依次釋放盤塊，并修改后一個(gè)盤塊的指針29、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以擴(kuò)大程序的可用內(nèi)存空間。以下關(guān)于虛擬存儲(chǔ)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)將硬盤空間作為內(nèi)存的擴(kuò)展，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，將部分頁面換出到硬盤上B.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以提高程序的并發(fā)度，因?yàn)槎鄠€(gè)程序可以共享硬盤空間作為虛擬內(nèi)存C.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）D.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以完全替代物理內(nèi)存，使得程序可以在沒有物理內(nèi)存的情況下運(yùn)行30、操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和同步。以下關(guān)于進(jìn)程通信的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.進(jìn)程通信可以分為共享內(nèi)存、消息傳遞和管道等方式B.共享內(nèi)存方式速度快，但需要解決同步和互斥問題C.消息傳遞方式比較靈活，但開銷較大D.管道是一種單向通信方式，只能用于父子進(jìn)程之間的通信二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）操作系統(tǒng)的電源管理對(duì)于移動(dòng)設(shè)備和節(jié)能型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)至關(guān)重要。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述操作系統(tǒng)在電源管理方面的策略和技術(shù)