湖南理工职业技术学院《计算机组成与体系结构》2025-2026学年第一学期期末试卷

装订线装订线PAGE2第1页，共3页湖南理工职业技术学院《计算机组成与体系结构》2025-2026学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、在一个采用段式存储管理的操作系统中，某进程的逻辑地址由段号和段内偏移量组成。假设进程有三个段，段号分别为0、1、2，段长分别为1000、2000、3000，段内偏移量分别为500、1500、2500。那么，对应的物理地址分别是多少？同时，如果要进行段的共享，需要满足哪些条件？（）A.物理地址分别为500、1500、2500；段共享需要段的长度相同且访问权限一致B.物理地址分别为500、3500、5500；段共享需要段的起始地址相同且访问属性相同C.物理地址分别为500、1500、5500；段共享需要段的属性相同且段内偏移量相同D.物理地址分别为500、3500、8500；段共享需要段的名称相同且段长相同2、某计算机系统采用虚拟存储技术，系统为用户进程提供了2GB的虚拟地址空间，页面大小为4KB，采用两级页表结构。若页目录表和页表中的每个表项均占4B，则页目录表和页表分别最多包含多少个表项？（给出详细的计算过程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和10243、在操作系统的文件系统中，文件的存储方式会影响文件的读写效率和存储空间的利用。连续分配方式将文件存储在连续的磁盘块中，便于顺序访问，但容易产生外部碎片；链式分配方式通过指针将文件的磁盘块链接起来，解决了外部碎片问题，但随机访问效率较低；索引分配方式则通过索引表来管理文件的磁盘块。假设一个文件系统采用索引分配方式，索引表项中包含直接地址和间接地址。每个磁盘块大小为1KB，文件大小为100KB，直接地址项可以指向10个磁盘块，一个一级间接地址项可以指向256个磁盘块。那么，至少需要多少个一级间接地址（）项来存储该文件（）A.0个B.1个C.2个D.3个4、在一个实时系统中，有两个周期性任务T1和T2，T1的周期为20ms，执行时间为10ms；T2的周期为50ms，执行时间为20ms。采用最早截止时间优先（EDF）调度算法，在0时刻两个任务同时到达，请问哪个任务会先执行？（）A.T1B.T2C.不确定D.同时执行5、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6、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7、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8、在一个多道批处理系统中，有三个作业J1、J2和J3，它们的提交时间、运行时间如下表所示：作业提交时间运行时间（小时）J18:003J29:002J310:001假设系统采用短作业优先（SJF）调度算法，计算三个作业的平均周转时间。（给出详细的计算过程）（）A.4小时B.4.33小时C.4.67小时D.5小时9、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10、文件系统是操作系统中用于管理文件的重要组成部分。假设有一个文件系统，采用多级目录结构，文件的物理存储采用连续分配方式。当用户创建一个新文件时，以下关于文件分配和管理的描述，正确的是：（）A.系统会在磁盘上找到连续的空闲空间来存储新文件的数据B.新文件的目录项会立即被添加到父目录中，无论文件数据是否完全存储C.由于采用连续分配，文件的扩展可能会导致大量的数据移动D.文件的删除会立即释放其占用的所有磁盘空间，包括可能存在的碎片11、在文件系统中，文件的存储方式有连续存储、链式存储和索引存储等。假设一个文件系统主要处理大文件的存储和访问。以下关于存储方式选择的描述，正确的是：（）A.连续存储适合大文件，因为可以快速定位文件数据，读写效率高B.链式存储可以充分利用磁盘空间，适合存储大文件C.索引存储会增加文件的存储空间开销，不适合大文件存储D.对于大文件，应该随机选择一种存储方式，性能差异不大12、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13、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.15.5ms14、在一个具有虚拟内存的操作系统中，进程的地址空间被划分为逻辑地址和物理地址。当进程访问一个虚拟地址时，系统通过页表将其转换为物理地址。假设页表的每个条目包含页号、页框号和一些访问控制位。现在有一个进程，其逻辑地址空间大小为4GB，页面大小为4KB，页表项大小为4字节。如果系统为该进程分配了1GB的物理内存，那么页表的大小至少是多少？同时考虑页表的存储方式和对内存访问效率的影响。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB15、在一个多道程序设计系统中，有三个作业J1、J2和J3，它们的到达时间、运行时间和优先级如下表所示。假设系统采用优先级调度算法，优先级数值越大优先级越高。作业到达时间运行时间（分钟）优先级J18:00305J28:10203J38:25154请问，作业的执行顺序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J316、设备管理中的设备驱动程序是连接操作系统和设备的桥梁。以下关于设备驱动程序的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备驱动程序负责将操作系统的命令转换为设备能够理解的指令B.设备驱动程序可以分为内核态驱动程序和用户态驱动程序两种类型C.设备驱动程序需要考虑设备的特性和操作系统的接口规范D.设备驱动程序一旦安装就不能修改，否则会导致系统崩溃17、在一个操作系统中，虚拟文件系统（VFS）为不同类型的文件系统提供了统一的接口。假设系统同时支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系统，分析VFS的层次结构和工作机制，包括文件操作的转换和不同文件系统的适配，并讨论VFS在支持多种文件系统和提高系统可扩展性方面的作用。A.VFS作用显著，提高了可扩展性B.VFS作用有限，对可扩展性影响不大C.VFS增加了系统复杂性，得不偿失D.取决于系统的应用场景和用户需求18、在一个操作系统中，虚拟内存技术使得进程可以使用比实际物理内存更大的地址空间。假设系统的物理内存为4GB，采用分页式存储管理，页面大小为4KB，进程的虚拟地址空间为8GB。现在进程需要访问一个虚拟地址，系统通过页表进行地址转换。分析在这种情况下，页表的结构和大小，以及如何通过页表项中的标志位（如有效位、修改位等）来管理页面的状态，并讨论虚拟内存技术对系统性能和内存使用效率的影响。A.虚拟内存技术提高了性能和效率B.虚拟内存技术降低了性能和效率C.虚拟内存技术在某些情况下提高，某些情况下降低D.取决于系统的负载和应用程序的特点19、在操作系统中，虚拟存储技术可以扩大程序的可用内存空间。以下关于虚拟存储的描述中，哪个选项是错误的？（）A.虚拟存储技术将硬盘空间作为内存的扩展，当内存不足时，将部分页面换出到硬盘上B.虚拟存储技术可以提高程序的并发度，因为多个程序可以共享硬盘空间作为虚拟内存C.虚拟存储技术需要硬件支持，如MMU（内存管理单元）D.虚拟存储技术可以完全替代物理内存，使得程序可以在没有物理内存的情况下运行20、在操作系统的存储管理中，段页式存储管理结合了段式存储和页式存储的优点。它将程序先分段，然后再将每个段分页。假设一个段页式系统，地址空间为32位，其中段号占10位，页号占10位，页内偏移量占12位。每个段最大为4MB，每页大小为4KB。那么，该系统中一个进程最多可以有多少个页（）A.1024B.4096C.1048576D.4194304二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）简述操作系统中的安全认证机制。2、（本题5分）文件系统的目录结构对性能有何影响？3、（本题5分）操作系统中线程和进程有什么区别？4、（本题5分）操作系统如何进行用户接口管理？5、（本题5分）解释直接内存访问（DMA）的特点和工作原理。三、综合分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）研究操作系统如何管理系统的软中断和硬中断处理。2、（本题5分）分析操作系统的引导过程中各个阶段的主要任务和关键技术。3、（本题5分）研究操作系统中的内存管理的内存映射文件的文件锁定。4、（本题5分）研究操作系统中的虚拟内存管理的页面错误的处理开销分析。5、（本题5分）研究操作系统如何支持不同类型的文件系统加密模式和其性能权衡。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在操作系统中，设备驱动