盐城工业职业技术学院《计算机组成原理与系统结构》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《计算机组成原理与系统结构》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、在一个采用请求分页存储管理的操作系统中，页面大小为4KB，某进程的逻辑地址空间为32GB。若该进程的页表项中，有效位为1表示页面在内存中，为0表示页面不在内存中。假设页表存放在内存中，每页可存放1024个页表项。那么，该进程页表的大小是多少？（）A.4MBB.8MBC.16MBD.32MB2、在操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统内核进行交互的接口。假设有一个用户程序需要读取一个文件的内容，通过系统调用实现。以下关于系统调用执行过程的描述，正确的是：（）A.用户程序直接访问文件系统的相关数据结构，完成文件读取操作B.用户程序通过陷入内核模式，执行内核提供的文件读取函数C.系统调用会导致用户程序被阻塞，直到文件读取完成后才能继续执行D.系统调用的执行速度非常快，对用户程序的性能几乎没有影响3、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.J44、在一个单核CPU的操作系统中，同时有多个进程处于就绪状态。假设系统采用先来先服务（FCFS）的调度算法，进程P1、P2、P3、P4、P5的到达时间和服务时间如下表所示：（）进程到达时间服务时间P1010P228P346P464P582那么，平均等待时间和平均周转时间分别是多少？A.平均等待时间为8，平均周转时间为14B.平均等待时间为6，平均周转时间为12C.平均等待时间为4，平均周转时间为10D.平均等待时间为2，平均周转时间为85、在操作系统的设备驱动程序中，负责与硬件设备进行通信和控制。假设一个设备驱动程序需要处理设备的中断请求。以下关于中断处理的描述，正确的是：（）A.设备中断发生时，操作系统会立即暂停当前正在执行的进程，转去处理中断B.中断处理程序的执行时间应该尽量短，以免影响系统的实时性C.设备驱动程序在处理中断时，可以阻塞其他设备的中断请求D.中断处理完成后，操作系统会自动选择一个高优先级的进程进行调度执行6、在一个具有虚拟内存的操作系统中，系统采用请求调页的方式将页面调入内存。当一个进程访问一个不在内存中的页面时，会产生缺页中断。假设页面置换算法为最近最久未使用（LRU）算法，系统为该进程分配了4个页框。进程的页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5，初始时4个页框均为空。那么，在这个过程中发生的缺页次数是多少？（）A.7次B.8次C.9次D.10次7、在计算机操作系统中，内存管理是一项关键任务。假设系统采用分页存储管理方式，页面大小为4KB，某进程的逻辑地址空间为32GB。则该进程的页表项数量至少为：（）A.8MB.2MC.1MD.4M8、在一个操作系统中，设备管理是一项重要的功能。假设有一个磁盘设备，其传输速率为100MB/s，平均寻道时间为10毫秒，旋转延迟为5毫秒。现在有一个进程需要连续读取100个大小均为4KB的数据块。分析在不同的磁盘调度算法（如先来先服务、最短寻道时间优先、电梯算法等）下，进程完成数据读取所需的时间，并比较这些算法在磁盘I/O性能方面的优劣。A.先来先服务算法最优B.最短寻道时间优先算法最优C.电梯算法最优D.不同算法在不同情况下各有优劣9、操作系统的内核是系统的核心部分，负责管理系统的资源和提供基本的服务。以下关于内核的描述中，哪个选项是错误的？（）A.内核可以分为微内核和宏内核两种类型，微内核结构更加灵活，但性能较低B.内核的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理等C.内核可以直接访问硬件资源，但需要通过驱动程序来实现对设备的控制D.内核是操作系统中唯一运行在特权模式下的部分，其他部分都运行在用户模式下10、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11、操作系统的安全机制可以保护系统的资源和数据不被非法访问和破坏。以下关于操作系统安全机制的描述中，哪个选项是错误的？（）A.操作系统可以采用用户认证和授权机制来控制用户对系统资源的访问B.操作系统可以采用加密技术来保护文件和数据的安全C.操作系统可以采用访问控制列表（ACL）来实现对文件和目录的访问控制D.操作系统的安全机制只需要在软件层面实现，不需要考虑硬件设备的安全性12、在一个具有实时时钟的操作系统中，时钟中断是系统进行时间管理和任务调度的重要依据。假设系统的时钟中断频率为100Hz，分析时钟中断对系统性能的影响，包括中断处理的开销和对任务执行的干扰等，并讨论如何合理设置时钟中断频率以平衡系统的时间精度和性能，以及在不同应用场景下的最佳实践。A.时钟中断频率越高越好B.时钟中断频率越低越好C.存在一个最优的时钟中断频率D.时钟中断频率的影响不大13、在操作系统的文件系统中，索引节点（inode）是用于存储文件属性和磁盘地址等信息的数据结构。假设一个文件系统采用直接索引和间接索引相结合的方式来存储文件数据的磁盘地址。对于一个较大的文件，以下关于磁盘地址存储和访问的描述，正确的是：（）A.直接索引部分可以存储较多的磁盘地址，足以满足大部分文件的需求B.间接索引部分通过指针指向多个磁盘块，用于存储更多的磁盘地址C.读取文件数据时，首先查找直接索引部分，若找不到再查找间接索引部分D.间接索引会增加文件的读取时间，因此应尽量减少间接索引的使用14、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15、在一个采用请求调页存储管理的系统中，某进程在运行过程中要访问的页面序列为：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5。若系统分配给该进程的物理块数为3，且初始时进程的页面都不在内存中。当进程访问页面3时发生缺页中断，采用先进先出（FIFO）页面置换算法，此时被淘汰的页面是哪个？（）A.1B.2C.4D.5二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释加密技术在操作系统安全中的应用。2、（本题5分）简述操作系统的自适应性和智能化发展趋势。3、（本题5分）解释作业调度和进程调度的区别。4、（本题5分）什么是实时操作系统？其特点是什么？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）随着区块链技术的兴起，其在操作系统中的应用受到关注。论述区块链技术在操作系统中的潜在应用场景，如数据完整性验证、身份认证等，分析区块链与操作系统结合所面临的技术难题，探讨如何利用区块链提升操作系统的安全性和可信性。2、（本题5分）操作系统的启动过程是系统运行的基础。论述操作系统从硬件加电到系统完全启动的详细步骤，包括BIOS自检、引导加载程序、内核初始化等，分析每个阶段的作用和关键技术，探讨操作系统启动过程中的故障诊断和恢复方法。3、（本题5分）论述操作系统中的作业管理，包括作业的提交、调度和控制。分析作业调度算法与进程调度算法的关系，以及如何提高作业的执行效率和系统的资源利用率。4、（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。5、（本题5分）详细探讨操作系统中的实时时钟和定时器管理，分析它们