南京航空航天大学金城学院《计算机组成原理》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第2页，共2页南京航空航天大学金城学院《计算机组成原理》

2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题2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、以下关于操作系统中进程概念的描述，进程是程序在一个数据集合上的运行过程，它具有动态性、并发性等特征。在操作系统中，进程通常由程序段、数据段和进程控制块（PCB）组成。其中，PCB包含了进程的标识符、状态、优先级、程序计数器等重要信息。那么，进程与程序的本质区别在于（）A.进程是动态的，程序是静态的B.进程存储在内存，程序存储在外存C.进程能被多个程序共享，程序不能被多个进程共享D.进程有多个执行状态，程序只有一个执行状态2、某计算机系统采用固定分区存储管理方式，系统内存被划分为4个分区，大小分别为200KB、400KB、600KB和800KB。现有四个作业J1、J2、J3和J4，它们的大小分别为150KB、350KB、550KB和750KB。若采用首次适应算法分配内存，作业的装入顺序为J1、J2、J3、J4，请问哪个作业无法装入内存？（）A.J1B.J2C.J3D.J43、在一个操作系统中，磁盘调度算法采用最短寻道时间优先（SSTF）算法。当前磁头位于磁道50，磁道访问请求序列为80、40、90、10、60。那么，磁头移动的总距离是多少？（）A.150B.160C.170D.1804、假设一个操作系统的页表项大小为4字节，页面大小为4KB，逻辑地址空间大小为4GB。那么该系统的页表需要占用多少内存空间？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB5、文件系统的性能优化是提高系统整体性能的重要方面。以下关于文件系统性能优化的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件系统可以采用缓存技术来提高文件的访问速度B.文件系统可以采用预读和延迟写技术来减少磁盘I/O次数C.文件系统可以采用磁盘调度算法来优化磁盘的访问顺序D.文件系统的性能优化只需要考虑文件的读取操作，不需要考虑文件的写入操作6、在一个实时操作系统中，任务的截止时间是一个关键因素。假设系统中有一个硬实时任务T1，其截止时间为100ms，当前时间为50ms，任务已经执行了40ms，还剩下20ms的计算量。以下关于任务调度的描述中，正确的是：（）A.操作系统会暂停其他任务，优先保证T1在截止时间前完成B.如果此时有一个更高优先级的非实时任务就绪，操作系统会调度该任务执行C.由于T1已经花费了较多时间，操作系统会判定其无法按时完成，将其放弃D.实时操作系统不会对任务进行抢占式调度，以避免影响任务的执行进度7、在一个操作系统中，系统启动过程包括硬件初始化、内核加载、驱动程序加载和用户空间服务启动等阶段。假设系统在启动过程中出现故障，分析可能导致故障的原因，如硬件问题、配置错误、驱动程序不兼容等，并讨论如何进行故障诊断和修复，以及如何优化系统启动过程以提高启动速度。A.硬件问题是最常见的故障原因B.配置错误是最常见的故障原因C.驱动程序不兼容是最常见的故障原因D.不同故障原因在不同情况下都可能出现8、某操作系统支持多种文件系统，包括FAT32、NTFS和EXT4等。现在有一个文件需要在不同的文件系统之间进行复制，假设文件大小为10GB，源文件系统为FAT32，目标文件系统为NTFS。在复制过程中，需要考虑文件系统的特性，如最大文件大小限制、簇大小、文件属性支持等。以下关于这个文件复制过程的描述，哪一项是正确的？（）A.由于FAT32的最大文件大小限制为4GB，所以无法直接复制这个10GB的文件B.文件复制时，簇大小的差异不会影响文件的内容和存储效率C.NTFS支持更多的文件属性，复制过程中源文件系统中不支持的属性会被自动丢弃D.复制过程中，文件系统会自动调整文件的存储结构以适应目标文件系统的要求，无需用户干预9、在一个操作系统中，内存管理不仅要考虑进程的内存分配，还要处理内存碎片问题。假设系统采用了首次适应、最佳适应和最坏适应等内存分配算法，分析这些算法在产生内存碎片的数量、内存利用率和分配速度等方面的特点，并讨论如何通过算法的选择和优化来减少内存碎片的产生，提高内存管理的效率。A.首次适应算法最优B.最佳适应算法最优C.最坏适应算法最优D.不同算法在不同情况下各有优劣10、在一个具有虚拟存储管理的操作系统中，某进程的虚拟地址空间大小为4GB，其中用户空间为3GB，内核空间为1GB。系统采用请求分页存储管理方式，页面置换算法为最近最少使用（LRU）算法。假设当前系统物理内存为2GB，进程开始运行时，已将部分页面调入内存。在运行过程中，进程又需要访问一个新的页面，而此时内存中没有空闲页框。那么，操作系统会如何处理这种情况？（）A.立即终止该进程，因为内存不足无法满足其页面请求B.选择一个最近最少使用的页面换出到外存，将新页面调入内存C.随机选择一个页面换出到外存，将新页面调入内存D.拒绝该页面请求，等待用户释放其他页面后再进行调入11、在一个多处理器操作系统中，进程可以在不同的处理器上并行执行。假设系统中有四个处理器，进程P1、P2、P3和P4同时就绪。以下关于多处理器操作系统进程调度的描述中，正确的是：（）A.操作系统会将这四个进程平均分配到四个处理器上执行，以保证负载均衡B.进程调度的策略与单处理器操作系统完全相同，不需要考虑处理器的数量C.为了充分利用多处理器资源，操作系统可能会将一个进程的不同部分分配到不同的处理器上执行D.如果进程P1是计算密集型，而进程P2是I/O密集型，操作系统会优先将P1分配到处理器上执行12、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13、在一个操作系统中，进程的状态转换图如下：就绪->运行，运行->就绪，运行->阻塞，阻塞->就绪。假设当前有三个进程P1、P2、P3处于就绪状态，系统采用时间片轮转调度算法，时间片大小为10ms。进程P1首先获得CPU资源并开始运行，在运行5ms后，进程P1发生I/O操作进入阻塞状态。此时，系统会如何调度？（）A.从就绪队列中选择P2进程运行B.等待P1的I/O操作完成，继续运行P1C.重新选择P1进程运行，直到时间片用完D.暂停系统运行，等待其他进程进入就绪状态14、某磁盘的转速为7200转/分钟，平均寻道时间为8ms，每个磁道包含1000个扇区，传输速率为50MB/s。若要读取一个50MB的文件，其平均访问时间约为多少？（请给出详细的计算过程）（）A.18.4msB.20.4msC.22.4msD.24.4ms15、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二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释操作系统中的内存分段保护机制。2、（本题5分）简述操作系统的市场份额和竞争态势。3、（本题5分）操作系统如何优化磁盘I/O性能？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细论述操作系统中的内存屏障指令的作用和使用场景，分析内存屏障如何保证内存操作的顺序和可见性，以及在多线程编程和内核开发中的重要性。2、（本题5分）论述操作系统中的内核抢占机制，包括抢占点的设置、抢占的条件和对系统实时性的影响，分析如何平衡内核抢占带来的性能提升和系统稳定性。3、（本题5分）深入探讨在分布式操作系统中，分布式锁的实现和管理，分析分布式锁的一致性协议、容错机制和性能优化方法，以及在分布式并发控制中的应用。4、（本题5分）详细阐述操作系统中的内存泄漏检测和处理方法，探讨如何通过工具和技术发现内存泄漏的位置和原因。分析内存泄漏对系统稳定性和性能的危害，以及预防内存泄漏的编程实践。5、（本题5分）操作系统的文件系统负责数据的存储和管理。请全面论述