上海体育大学《计算机组成原理课程设计》2023-2024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1页，共3页上海体育大学《计算机组成原理课程设计》

2023-2024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25个小题，每小题1分，共25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、假设有一个文件系统，采用混合索引分配方式，其直接索引指针指向10个磁盘块，一级间接索引指针指向一个包含256个磁盘块地址的索引表，二级间接索引指针指向一个包含256个一级间接索引表地址的索引表。每个磁盘块大小为4KB，请问该文件系统能够支持的最大文件大小是多少？（）A.10MB+1GB+256GBB.40KB+1MB+256MBC.40KB+1MB+64GBD.10MB+256MB+64GB2、在一个分时操作系统中，多个用户通过终端同时与系统交互。假设系统的时间片大小为20毫秒，用户进程A在一个时间片内完成了一部分计算任务，还需要继续执行。以下关于分时操作系统和进程调度的描述中，正确的是：（）A.在下一个时间片，操作系统一定会调度进程A继续执行B.由于时间片较短，用户会感觉到系统的响应非常迅速，好像每个用户都在独占系统C.如果在进程A等待调度的过程中有更高优先级的进程进入就绪状态，进程A可能会被延迟调度D.时间片的大小对系统的吞吐量没有影响，只影响用户的响应时间3、在一个操作系统中，文件系统采用了日志结构（Journaling）来提高文件操作的可靠性。当进行文件写入操作时，系统首先将操作记录在日志中，然后再实际更新文件数据和元数据。分析这种日志结构文件系统在面对系统崩溃或电源故障时如何保证文件系统的一致性，以及与传统文件系统相比在性能和存储空间使用方面的特点。A.日志结构文件系统性能更好，空间使用更优B.日志结构文件系统性能较差，空间使用较多C.日志结构文件系统性能和空间使用与传统文件系统相当D.取决于具体的应用和系统配置4、文件系统是操作系统提供的重要功能之一。以下关于文件系统的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件系统负责管理计算机中的文件和目录，提供文件的存储、检索和访问控制等功能B.常见的文件系统有FAT、NTFS、EXT等C.文件系统可以采用不同的存储结构，如顺序存储、链式存储和索引存储等D.文件系统中的文件一旦创建，其大小就不能再改变5、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6、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7、在一个操作系统中，内存管理采用分段和分页相结合的方式。假设有一个进程，其逻辑地址空间被分为三个段，每个段又被分为若干页。现在进程要访问一个逻辑地址，系统需要进行多次地址转换。以下关于这种地址转换过程的描述，哪一项是正确的？（）A.首先进行段的地址转换，得到段内的起始地址，然后再进行页的地址转换，得到最终的物理地址B.先进行页的地址转换，确定页内偏移量，再进行段的地址转换，得到物理地址C.段和页的地址转换同时进行，通过计算得到最终的物理地址D.随机选择先进行段的地址转换或页的地址转换，然后再进行另一个的转换8、在内存管理中，页面置换算法用于决定当内存不足时替换哪些页面。假设系统采用先进先出（FIFO）页面置换算法，物理内存页面数量为3，页面引用序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。以下关于页面置换过程的描述中，正确的是：（）A.FIFO算法可能会导致Belady异常，即增加物理内存页面数量反而会增加缺页次数B.在这个引用序列中，FIFO算法的缺页次数一定比最近最少使用（LRU）算法少C.FIFO算法总是替换最早进入内存的页面，而不考虑页面的使用频率D.当物理内存已满时，新页面进入一定会导致一个页面被置换出去9、在一个具有三级页表的分页存储系统中，页面大小为4KB，逻辑地址空间为64GB。若各级页表的长度均为4B，则页表占用的内存空间是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB10、在操作系统的设备管理中，I/O控制方式有多种，如程序控制I/O、中断驱动I/O、DMA方式和通道控制方式。假设一个磁盘正在进行数据传输，以下关于不同I/O控制方式的描述中，正确的是：（）A.程序控制I/O方式下，CPU会一直等待I/O操作完成，导致CPU利用率很低B.中断驱动I/O方式中，CPU在I/O操作开始后可以去执行其他任务，直到收到中断信号C.DMA方式下，数据的传输完全由DMA控制器控制，CPU无需参与D.通道控制方式是最复杂的I/O控制方式，因此在实际应用中很少使用11、在一个具有进程通信机制的操作系统中，有进程P1和P2，它们通过消息队列进行通信。P1向消息队列发送了5条消息，P2从消息队列中接收消息。假设消息队列遵循先进先出的原则，且P2接收消息的速度比P1发送消息的速度慢。当P2开始接收消息时，消息队列中已有3条消息。那么，P2最多能接收到几条消息？（）A.3条B.5条C.8条D.不确定，取决于P2接收消息的时间和P1发送消息的情况12、某计算机系统采用固定分区存储管理方式，将内存分为4个分区，大小分别为200KB、400KB、600KB和800KB。现有4个进程P1、P2、P3和P4，它们所需的内存空间分别为350KB、200KB、500KB和450KB。请问采用首次适应算法，这些进程能否全部装入内存？如果能，给出装入的分区情况；如果不能，说明原因。（）A.能，P1装入第3分区，P2装入第1分区，P3装入第4分区，P4装入第2分区B.能，P1装入第4分区，P2装入第1分区，P3装入第3分区，P4装入第2分区C.否，没有足够大的连续分区满足P3的需求D.否，没有足够大的连续分区满足P4的需求13、操作系统的进程通信可以实现不同进程之间的数据交换和同步。以下关于进程通信的描述中，哪个选项是错误的？（）A.进程通信可以分为共享内存、消息传递和管道等方式B.共享内存方式速度快，但需要解决同步和互斥问题C.消息传递方式比较灵活，但开销较大D.管道是一种单向通信方式，只能用于父子进程之间的通信14、某计算机系统采用了虚拟内存技术，虚拟地址空间大小为4GB，物理内存大小为2GB，页面大小为4KB。若采用最近最少使用（LRU）页面置换算法，当系统发生缺页中断时，需要替换的页面在内存中驻留的时间分别为100ms、200ms、300ms和400ms，请问应该替换哪个页面？（）A.驻留时间为100ms的页面B.驻留时间为200ms的页面C.驻留时间为300ms的页面D.驻留时间为400ms的页面15、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以有效地提高I/O操作的效率。缓冲池是一种常见的缓冲技术，它由多个缓冲区组成，可以用于输入、输出和中间转换。假设一个系统中有三个缓冲池，分别用于输入、输出和中间转换，每个缓冲池包含10个缓冲区。现在有一个进程进行数据输入和输出操作，输入数据量为50KB，输出数据量为30KB，每个缓冲区大小为1KB。那么，至少需要多少个缓冲区才能满足操作需求（）A.80个B.70个C.60个D.50个16、在一个多道程序设计的操作系统中，有三个进程P1、P2、P3，它们的到达时间、服务时间分别为（0，8）、（1，4）、（2，9）（单位：毫秒）。采用短作业优先（SJF）调度算法，不考虑进程切换的时间开销。那么，进程P1的平均周转时间是多少？（）A.8毫秒B.9毫秒C.10毫秒D.11毫秒17、在一个实时操作系统中，有三个任务T1、T2和T3，它们的周期分别为50ms、100ms和200ms，每个任务的执行时间分别为20ms、30ms和40ms。假设采用基于优先级的抢占式调度算法，优先级从高到低依次为T1、T2、T3。那么，在一个长时间的运行过程中，任务的响应时间和截止时间是否能够得到保证？（）A.由于优先级设置合理，三个任务的响应时间和截止时间都能够得到保证B.T3的响应时间可能会超过其周期，导致截止时间无法保证C.T2可能会因为T1的抢占而导致响应时间延迟，无法保证截止时间D.优先级设置可能导致低优先级任务长时间得不到执行，从而无法保证所有任务的截止时间18、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19、某操作系统采用分段存储管理方式，用户程序分为三个段：代码段、数据段和堆栈段。其中代码段的段地址为0x1000，段长2KB；数据段的段地址为0x2000，段长1KB；堆栈段的段地址为0x3000，段长0.5KB。若系统地址空间为4GB，且段表存放在内存中，每个段表项占用4B。则段表的最大长度是多少？（）A.1024B.2048C.4096D.819220、在一个具有多个进程的系统中，进程之间通过消息传递进行通信。假设进程P1向进程P2发送了一条消息，消息在发送过程中可能会出现丢失、重复或乱序的情况。为了保证消息传递的可靠性，通常需要采取哪些措施？（）A.为消息添加序列号、确认机制和超时重传B.使用共享内存进行通信C.增加缓冲区大小D.提高网络带宽21、操作系统的进程调度算法对于系统性能有很大影响。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按照进程到达的先后顺序进行调度B.短作业优先调度算法优先调度执行时间短的进程C.时间片轮转调度算法将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程轮流执行一个时间片D.高响应比优先调度算法只考虑进程的等待时间，不考虑执行时间22、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23、在操作系统的存储管理中，段式存储管理和页式存储管理是两种常见的方式。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和页式存储管理的比较中，正确的是：（）A.段式存储管理更便于实现程序和数据的共享，因为段是按照逻辑划分的B.页式存储管理的内存碎片问题比段式存储管理更严重C.段式存储管理的地址转换速度比页式存储管理快，因为段的长度是固定的D.页式存储管理比段式存储管理更适合处理大程序，因为页的大小是固定的24、在一个支持虚拟内存的操作系统中，当一个进程发生缺页中断时，操作系统需要从磁盘中将所需的页面调入内存。假设页面置换算法为先进先出（FIFO）算法，当前内存中有三个页面，分别是页面A、B、C，最近访问的顺序为B、C、A。现在需要调入页面D，而内存已满，那么会置换出哪个页面？（）A.页面A，因为它是最早进入内存的页面B.页面B，因为它是最近访问的页面C.页面C，因为它在中间位置D.随机选择一个页面进行置换25、在一个实时操作系统中，任务具有不同的优先级。假设系统中有三个实时任务T1、T2和T3，优先级依次降低。当多个任务同时就绪时，以下关于实时操作系统任务调度的描述中，正确的是：（）A.总是调度优先级最高的任务T1执行，直到它完成或阻塞B.如果任务T1正在执行，而更高优先级的任务T2就绪，操作系统会立即抢占T1并调度T2执行C.实时操作系统只考虑任务的优先级，不考虑任务的执行时间和资源需求D.低优先级的任务T3永远不会得到执行机会，除非高优先级的任务都处于阻塞状态二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释页面置换算法的工作原理。2、（本题5分）操作系统如