上海外国语大学《计算机组成与系统结构》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页上海外国语大学

《计算机组成与系统结构》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15个小题，每小题1分，共15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2、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3、某计算机采用虚拟存储技术，系统为用户进程提供了4GB的虚拟地址空间，页面大小为4KB。假设某进程的虚拟页面访问序列为1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若采用最佳页面置换算法（OPT），则发生缺页中断的次数是多少？（请详细分析计算过程）（）A.7B.8C.9D.104、在操作系统的安全机制中，用户认证和授权是重要的环节。假设一个系统中有多个用户，每个用户具有不同的权限。以下关于用户认证和授权的描述中，正确的是：（）A.用户认证只需要在用户登录时进行一次，后续操作无需再次认证B.授权是确定用户可以访问哪些资源和执行哪些操作的过程C.一旦用户通过认证，就拥有对系统所有资源的完全访问权限D.用户认证和授权的信息通常存储在操作系统的内核中，以提高安全性5、在一个采用请求分段存储管理的系统中，某进程的段表如下：段号0对应的段长为500，段起始地址为1000；段号1对应的段长为800，段起始地址为2000；段号2对应的段长为1000，段起始地址为5000。当进程访问的逻辑地址为1，600时，会发生什么情况？（）A.越界中断B.正常访问C.缺段中断D.地址转换错误6、在一个操作系统中，系统调用是用户程序与内核进行交互的接口。假设一个用户程序需要读取一个文件的内容，它通过系统调用向内核发起请求。分析系统调用的执行过程，包括从用户态切换到内核态、内核的处理逻辑以及返回结果给用户态的机制，并讨论系统调用的开销和如何减少系统调用的次数以提高程序的性能。A.系统调用开销小，无需优化B.系统调用开销大，可通过缓存优化C.系统调用开销大，可通过合并调用优化D.系统调用开销适中，无需特别优化7、在一个操作系统中，文件的访问控制列表（ACL）可以提供更精细的访问权限控制。假设一个文件有多个用户和组的访问权限设置，分析ACL的工作原理和实现方式，包括权限的定义、继承和冲突解决等，并讨论与传统的用户/组权限模式相比，ACL在灵活性和管理复杂性方面的特点。A.ACL更灵活但更复杂B.ACL不如传统模式灵活但更简单C.ACL和传统模式在灵活性和复杂性上相当D.取决于文件系统的类型和应用需求8、在一个请求分页存储管理系统中，若系统分配给某进程的物理块数为3，开始时进程的页面访问序列为7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1。采用最近最久未使用（LRU）页面置换算法，当进程访问页面4时产生缺页中断，此时应淘汰的页面是哪个？（）A.7B.0C.1D.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10、在一个具有快表的分页系统中，假定页表存放在内存中，内存访问时间为100ns，快表的查找时间为20ns。若一次内存访问需要查找页表，而快表命中的概率为80%。则有效访问时间是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns11、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12、在一个具有进程优先级调度的操作系统中，进程的优先级分为高、中、低三个级别。高优先级进程可以抢占中、低优先级进程的CPU资源，中优先级进程可以抢占低优先级进程的CPU资源。当前有三个进程P1（高优先级）、P2（中优先级）、P3（低优先级），P3正在运行，P1和P2处于就绪状态。此时，P1变为就绪状态，系统会如何调度？（）A.立即暂停P3，运行P1B.等待P3运行完当前时间片，再运行P1C.让P1等待，直到P3主动放弃CPUD.不确定，取决于系统的具体实现13、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14、在一个具有快表的分页存储管理系统中，快表的命中率为80%，访问快表的时间为10ns，访问主存的时间为100ns。若要访问的页面在快表中，那么一次有效地址转换所需的平均时间是多少？若页面不在快表中呢？（）A.20ns，110nsB.18ns，110nsC.20ns，120nsD.18ns，120ns15、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.同时执行二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）什么是操作系统的合作伙伴关系和生态系统？2、（本题5分）解释操作系统中的内存池技术。3、（本题5分）什么是系统可移植性？4、（本题5分）什么是设备驱动程序？它的作用是什么？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在实时操作系统中，任务调度的可预测性是至关重要的。请深入探讨实时任务调度算法的可预测性分析方法，包括基于周期、截止时间和优先级的调度算法，分析影响调度可预测性的因素，如任务执行时间的不确定性、资源竞争等，研究如何通过调度算法的设计和参数调整提高实时任务调度的可预测性。2、（本题5分）在多线程编程环境下，操作系统需要提供有效的线程同步和通信机制。请深入探讨多线程环境下的同步问题，如竞态条件、数据不一致等，分析常用的线程同步工具，如互斥锁、条件变量、读写锁等的使用方法和适用场景，以及如何避免多线程编程中的常见错误。3、（本题5分）深入探讨在分布式操作系统中，数据一致性模型（如强一致性、弱一致性、最终一致性）的选择和应用，分析不同模型对系统性能、可用性和容错性的影响。4、（本题5分）操作系统的性能评估是优化系统的重要依据。论述操作系统性能评估的指标和方法，如响应时间、吞吐量、资源利用率等，分析性能评估工具和技术的应用，探讨如何根据性能评估结果进行系统调优和改进。5、（本题5分）操作系统的网络功能对于支持网络应用和通信至关重要。论述操作系统中的网络协议栈实现、网络接口管理和网络资源分配，分析操作