广东南华工商职业学院《计算机组成与体系结构实验》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《计算机组成与体系结构实验》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在一个单CPU的操作系统中，有四个进程P1、P2、P3和P4，它们的到达时间、运行时间和优先级如下表所示。进程到达时间运行时间（ms）优先级P1053P2142P3261P4334假设系统采用抢占式优先级调度算法，当时间片为2ms时，进程的平均周转时间是多少？（给出详细的计算过程）（）A.12.5msB.13.5msC.14.5msD.15.5ms2、在操作系统的存储管理中，段式存储管理将用户程序按照逻辑分段，每个段具有不同的名字和长度。与分页存储管理相比，段式存储管理更便于实现程序的模块化和动态链接。假设一个段式存储系统，地址空间为32位，其中段号占8位，段内偏移量占24位，每个段最大长度为2^24字节。那么，该系统最多可以有多少个段（）A.2^8个B.2^16个C.2^24个D.2^32个3、在一个具有多个线程的进程中，线程之间共享进程的资源，包括内存、文件描述符等。但每个线程有自己独立的栈空间和线程控制块。假设有线程T1、T2和T3，它们同时访问一个全局变量X，X的初始值为0。T1执行X=X+1，T2执行X=X-2，T3执行X=X*3，请问最终X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能4、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以提高设备与CPU之间的并行性。假设一个设备向缓冲区写入数据，CPU从缓冲区读取数据。以下关于缓冲区的作用的描述，正确的是：（）A.缓冲区可以减少设备等待CPU处理数据的时间，提高设备利用率B.缓冲区可以保证数据的顺序一致性，避免数据混乱C.缓冲区可以增大数据传输的带宽，提高数据传输速度D.缓冲区可以消除设备与CPU之间的速度差异，实现同步工作5、某计算机系统中，有一个磁盘，其每个盘面有200个磁道，每个磁道有10个扇区，磁盘转速为6000转/分钟。若要读取一个位于第50个磁道、第8个扇区的数据，至少需要多少时间？（假设寻道时间为10ms，给出详细的计算过程）（）A.21.67msB.23.33msC.25msD.26.67ms6、在一个采用死锁检测算法的系统中，资源分配图中包含了四个进程P1、P2、P3和P4，以及三类资源R1、R2和R3。资源分配情况如下表所示：进程已分配资源尚需资源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211请问该系统是否处于死锁状态？如果是，哪些进程处于死锁中？（请给出详细的分析过程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P47、在操作系统中，进程的调度算法可以影响系统的性能和公平性。以下关于进程调度算法的描述中，哪个选项是错误的？（）A.先来先服务调度算法简单直观，但可能导致短作业等待时间过长B.短作业优先调度算法可以提高系统的吞吐量，但可能导致长作业饥饿C.时间片轮转调度算法可以保证每个进程都有机会执行，但可能导致频繁的上下文切换D.高响应比优先调度算法可以兼顾短作业和长作业的需求，但计算响应比的开销较大，不适合实时系统8、在操作系统的进程调度中，常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）和优先级调度等。假设系统中有四个进程P1、P2、P3和P4，它们的到达时间分别为0、1、2和3毫秒，运行时间分别为8、4、9和5毫秒。若采用短作业优先调度算法，那么平均周转时间为（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒9、在一个支持多线程的操作系统中，线程的同步和互斥是常见的操作。假设有两个线程T1和T2共享一个全局变量count，初始值为0。T1负责对count进行加1操作，T2负责对count进行减1操作。为了保证操作的正确性，需要使用锁机制。以下关于锁使用的描述，正确的是：（）A.T1和T2在操作count前都先获取锁，操作完成后释放锁B.只有T1需要获取锁进行加1操作，T2不需要获取锁进行减1操作C.锁的获取和释放操作会导致线程的切换，从而降低系统性能D.可以使用多个锁来分别保护count的加操作和减操作，提高并发度10、在操作系统的内存分配策略中，首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法是常见的方法。假设系统中有一系列空闲内存块，大小分别为100KB、200KB、50KB、150KB、300KB。当一个进程请求120KB内存时，以下关于不同内存分配算法的描述中，正确的是：（）A.首次适应算法会选择第一个满足要求的空闲块，即100KB的块，并将其分割B.最佳适应算法会选择大小最接近请求大小的空闲块，即150KB的块，并将其分割C.最坏适应算法会选择最大的空闲块，即300KB的块，并将其分割D.不同的内存分配算法在不同的场景下可能会有不同的性能表现，没有一种算法总是最优的11、在一个多道程序设计系统中，多个进程并发执行。进程A正在使用CPU进行计算，进程B正在等待I/O操作完成，进程C处于就绪状态。此时，操作系统进行进程调度。以下关于进程调度的描述，正确的是：（）A.操作系统可能会将CPU分配给进程C，暂停进程A的执行B.由于进程B正在等待I/O操作，所以它会被立即调度执行C.进程A会一直占用CPU直到其计算任务完成，不会被调度切换D.操作系统一定会选择等待时间最长的进程进行调度12、在操作系统的存储管理中，段式存储管理和页式存储管理都有各自的特点。假设一个程序被分为多个段，每个段的长度不同。以下关于段式存储管理的优点的描述，正确的是：（）A.段的长度可以根据程序的逻辑需要动态改变，更便于程序的扩展和修改B.由于段的长度固定，内存分配和管理更加简单高效C.段式存储管理不会产生内存碎片，提高了内存利用率D.段式存储管理的地址转换速度比页式存储管理更快13、在一个采用索引分配方式的文件系统中，一个文件的大小为100KB，盘块大小为4KB，每个盘块号占用4个字节。若采用一级索引，索引表项能够容纳的盘块号数量为1024个。那么，该文件最多需要多少个索引块？（）A.1个B.2个C.3个D.4个14、在一个采用位示图进行磁盘空间管理的操作系统中，磁盘共有1000个物理块，位示图中每个字长为32位。那么，位示图需要占用多少个磁盘块来存储？（）A.10B.11C.32D.3315、在文件系统中，目录的组织方式对文件的查找效率有很大影响。假设一个文件系统采用树形目录结构，以下关于树形目录结构的描述中，正确的是：（）A.树形目录结构可以方便地实现文件的共享，但会增加文件查找的时间复杂度B.在树形目录结构中，删除一个目录时，需要递归地删除其所有子目录和文件C.树形目录结构不允许文件或目录重名，否则会导致系统混乱D.从根目录到任何一个文件的路径都是唯一的，这保证了文件的唯一性和可访问性16、在一个操作系统中，有一个进程正在进行大量的文件读写操作。为了提高文件系统的性能，操作系统采用了缓存机制，将经常访问的文件数据缓存在内存中。以下关于文件缓存的描述，哪一项是正确的？（）A.文件缓存可以减少磁盘I/O操作的次数，提高文件访问的速度，但会占用大量的内存B.文件缓存中的数据会自动与磁盘中的文件保持同步，无需额外的操作C.当内存不足时，文件缓存中的数据会被立即清除，以释放内存给其他进程使用D.文件缓存只对顺序读取文件有效，对随机读取文件没有帮助17、在一个实时操作系统中，对于周期性任务和非周期性任务都需要进行合理的调度。假设系统中有一个周期性任务T1，周期为50ms，执行时间为20ms，还有一个非周期性任务T2，执行时间为30ms。以下关于任务调度的描述，正确的是：（）A.操作系统会优先调度周期性任务T1，确保其按时完成B.非周期性任务T2会在周期性任务T1的空闲时间执行C.由于T2的执行时间较长，可能会导致T1错过周期D.操作系统会为T1和T2分配相同的时间片，轮流执行18、在一个具有实时时钟的操作系统中，时钟中断的频率为100Hz。进程P需要在每隔50ms执行一次特定操作。为了实现这个功能，可以采用以下哪种方法？（）A.设置一个定时器，在定时时间到达时触发操作B.在时钟中断处理程序中判断时间间隔，执行操作C.利用系统调用，在需要执行操作的时刻主动请求执行D.以上方法均可19、在一个分布式操作系统中，进程迁移是一种常见的操作，用于实现负载均衡和资源优化。假设一个进程需要从一个节点迁移到另一个节点，分析进程迁移过程中需要考虑的因素，如进程状态的保存和恢复、资源的重新分配、网络通信开销等，并讨论如何减少进程迁移的开销和对系统性能的影响。A.进程迁移总是有益的B.进程迁移总是有害的C.进程迁移在某些情况下有益，某些情况下有害D.取决于系统的负载和资源分布20、在一个多处理器操作系统中，进程可以在多个处理器上并行执行。假设系统中有四个处理器P1、P2、P3和P4，一个进程被分解为多个线程。以下关于线程分配和执行的描述，正确的是：（）A.操作系统会将线程平均分配到四个处理器上执行，以充分利用资源B.线程可以根据其优先级和处理器的负载情况动态分配到不同的处理器上C.同一个进程的线程一定会在同一个处理器上执行，以减少通信开销D.处理器之间无法共享线程的上下文信息，每个处理器独立执行线程21、在一个文件系统中，文件的物理结构采用链接分配方式。每个磁盘块大小为512字节，文件的起始地址为1000块，文件长度为5000字节。请问该文件占用了多少个磁盘块？（）A.10B.11C.12D.1322、某计算机系统中，有一台打印机被多个进程竞争使用。为了保证打印结果的正确，系统应采用何种技术？（）A.进程互斥B.进程同步C.进程通信D.死锁避免23、设备管理中的缓冲技术可以提高设备的I/O性能。以下关于缓冲技术的描述中，哪个选项是错误的？（）A.缓冲技术可以减少设备和CPU之间的数据传输次数，提高系统的吞吐量B.缓冲技术可以分为单缓冲、双缓冲和循环缓冲等不同类型C.缓冲技术可以通过硬件实现，也可以通过软件实现D.缓冲技术只对输入设备有效，对输出设备没有作用24、在一个具有内存保护机制的操作系统中，每个进程都被分配了独立的内存空间，并且系统通过硬件和软件的结合来防止进程访问其他进程的内存区域。假设进程P1试图访问进程P2的内存空间，系统会产生一个内存访问违规的异常。分析这种内存保护机制是如何实现的，包括硬件支持（如MMU）和操作系统的相关处理逻辑，并讨论内存保护在系统安全性和稳定性方面的重要意义。A.通过硬件MMU实现，意义重大B.通过操作系统软件实现，意义不大C.通过硬件和软件共同实现，意义重大D.内存保护机制作用有限，意义不大25、在一个实时操作系统中，有三个周期性任务T1、T2、T3，它们的周期分别为50ms、100ms、200ms，执行时间分别为20ms、30ms、40ms。采用最早截止时间优先（EDF）调度算法。在0时刻，三个任务同时到达。那么，在第一个200ms内，T1任务被调度执行的次数是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次26、考虑一个具有8个进程的系统，每个进程需要3个资源实例才能完成其任务。系统总共有18个资源实例可用。使用银行家算法来判断系统是否处于安全状态。如果是，给出一个安全序列；如果不是，说明原因。（）A.是，安全序列为P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8B.是，安全序列为P2,P4,P1,P3,P5,P7,P6,P8C.否，资源不足D.否，存在进程请求资源无法满足导致死锁27、文件系统的文件访问控制可以限制用户对文件的访问权限。以下关于文件访问控制的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件访问控制可以通过用户认证和授权机制来实现B.文件访问控制可以限制用户对文件的读、写、执行等操作C.文件访问控制可以采用访问控制列表（ACL）或能力列表等方式实现D.文件访问控制只对本地文件系统有效，对网络文件系统没有作用28、在操作系统的进程调度中，优先级调度算法可以根据进程的优先级来决定其执行顺序。优先级可以是静态的，在进程创建时确定；也可以是动态的，根据进程的运行情况进行调整。假设系统中有三个进程P1、P2和P3，它们的静态优先级分别为3、5和7，当前时刻P1正在运行，P2和P3在就绪队列中等待。突然，P1发生I/O等待，P2和P3的优先级不变。那么，接下来应该被调度执行的进程是（）A.P2B.P3C.继续等待P1完成I/O操作D.不确定，取决于系统的具体实现29、在一个操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统内核之间的接口。假设用户程序需要读取一个文件的内容，通过系统调用实现这个功能。以下关于系统调用的执行过程的描述，哪一项是正确的？（）A.用户程序通过陷入指令（trap）进入内核态，内核执行相应的系统调用服务例程，完成文件读取操作后返回用户态B.用户程序直接在用户态执行系统调用，操作系统内核监测到后进行相应的处理C.用户程序将系统调用请求发送到消息队列，内核从队列中获取请求并执行D.用户程序通过中断信号通知内核执行系统调用，内核暂停当前任务进行处理30、在一个具有虚拟存储功能的操作系统中，某进程的部分页面被换出到外存。当该进程再次访问这些被换出的页面时，会产生缺页中断。以下关于缺页中断处理的说法，正确的是：（）A.操作系统会立即将所需页面从外存调入内存，然后恢复进程的执行B.缺页中断处理过程中，进程会被一直阻塞，直到页面调入完成C.操作系统会先选择一个合适的页面进行置换，然后将所需页面调入内存D.缺页中断的处理优先级低于其他硬件中断，会在其他中断处理完成后再进行二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在操作系统中，内核模块的动态加载和卸载为系统功能的扩展和定制提供了便利。请综合论述内核模块的管理机制，包括加载、卸载、依赖关系处理