學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)淄博職業(yè)學(xué)院

《計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、考慮一個(gè)具有8個(gè)進(jìn)程的系統(tǒng)，每個(gè)進(jìn)程需要3個(gè)資源實(shí)例才能完成其任務(wù)。系統(tǒng)總共有18個(gè)資源實(shí)例可用。使用銀行家算法來(lái)判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果是，給出一個(gè)安全序列；如果不是，說(shuō)明原因。（）A.是，安全序列為P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8B.是，安全序列為P2,P4,P1,P3,P5,P7,P6,P8C.否，資源不足D.否，存在進(jìn)程請(qǐng)求資源無(wú)法滿足導(dǎo)致死鎖2、在操作系統(tǒng)的設(shè)備管理中，緩沖技術(shù)可以提高設(shè)備與CPU之間的并行性。假設(shè)一個(gè)設(shè)備向緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，CPU從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。以下關(guān)于緩沖區(qū)的作用的描述，正確的是：（）A.緩沖區(qū)可以減少設(shè)備等待CPU處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，提高設(shè)備利用率B.緩沖區(qū)可以保證數(shù)據(jù)的順序一致性，避免數(shù)據(jù)混亂C.緩沖區(qū)可以增大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，提高?shù)據(jù)傳輸速度D.緩沖區(qū)可以消除設(shè)備與CPU之間的速度差異，實(shí)現(xiàn)同步工作3、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段式存儲(chǔ)管理和頁(yè)式存儲(chǔ)管理都有各自的特點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)程序被分為多個(gè)段，每個(gè)段的長(zhǎng)度不同。以下關(guān)于段式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.段的長(zhǎng)度可以根據(jù)程序的邏輯需要?jiǎng)討B(tài)改變，更便于程序的擴(kuò)展和修改B.由于段的長(zhǎng)度固定，內(nèi)存分配和管理更加簡(jiǎn)單高效C.段式存儲(chǔ)管理不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，提高了內(nèi)存利用率D.段式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換速度比頁(yè)式存儲(chǔ)管理更快4、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用了虛擬內(nèi)存技術(shù)，虛擬地址空間大小為4GB，物理內(nèi)存大小為2GB，頁(yè)面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁(yè)面置換算法，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生缺頁(yè)中斷時(shí)，需要替換的頁(yè)面在內(nèi)存中駐留的時(shí)間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請(qǐng)問(wèn)應(yīng)該替換哪個(gè)頁(yè)面？（）A.駐留時(shí)間為100ms的頁(yè)面B.駐留時(shí)間為200ms的頁(yè)面C.駐留時(shí)間為300ms的頁(yè)面D.駐留時(shí)間為400ms的頁(yè)面5、在一個(gè)具有多個(gè)緩沖區(qū)的I/O系統(tǒng)中，假定從磁盤(pán)把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的時(shí)間為T(mén)1，把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)的時(shí)間為T(mén)2，CPU對(duì)這一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)間為T(mén)3。若采用單緩沖技術(shù)，系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的總時(shí)間是多少？若采用雙緩沖技術(shù)呢？（請(qǐng)分別給出計(jì)算過(guò)程）（）A.T1+T2+T3和max(T1,T2)+T3B.T1+T2+T3和T1+max(T2,T3)C.T1+max(T2,T3)和T1+T2+T3D.max(T1,T2)+T3和T1+max(T2,T3)6、在一個(gè)具有快表的分頁(yè)系統(tǒng)中，假定頁(yè)表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)間為100ns，快表的查找時(shí)間為20ns。若一次內(nèi)存訪問(wèn)需要查找頁(yè)表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問(wèn)時(shí)間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns7、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理采用分段和分頁(yè)相結(jié)合的方式。假設(shè)有一個(gè)進(jìn)程，其邏輯地址空間被分為三個(gè)段，每個(gè)段又被分為若干頁(yè)?，F(xiàn)在進(jìn)程要訪問(wèn)一個(gè)邏輯地址，系統(tǒng)需要進(jìn)行多次地址轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于這種地址轉(zhuǎn)換過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.首先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到段內(nèi)的起始地址，然后再進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，得到最終的物理地址B.先進(jìn)行頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，確定頁(yè)內(nèi)偏移量，再進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換，得到物理地址C.段和頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行，通過(guò)計(jì)算得到最終的物理地址D.隨機(jī)選擇先進(jìn)行段的地址轉(zhuǎn)換或頁(yè)的地址轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行另一個(gè)的轉(zhuǎn)換8、在虛擬存儲(chǔ)管理中，頁(yè)面置換算法的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的性能。除了常見(jiàn)的LRU、FIFO等算法，還有最不經(jīng)常使用（LFU）算法。LFU算法根據(jù)頁(yè)面被訪問(wèn)的頻率來(lái)選擇淘汰頁(yè)面。假設(shè)系統(tǒng)為進(jìn)程分配了4個(gè)物理頁(yè)面，頁(yè)面訪問(wèn)序列為1、2、3、4、2、1、5、2、1、6、2、1、7、2、1，采用LFU算法進(jìn)行頁(yè)面置換。那么，缺頁(yè)次數(shù)至少為（）A.7次B.8次C.9次D.10次9、在一個(gè)采用多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法的操作系統(tǒng)中，設(shè)置了三個(gè)就緒隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)從高到低依次為Q1、Q2、Q3，時(shí)間片大小分別為2ms、4ms、8ms。進(jìn)程P首先進(jìn)入Q1隊(duì)列，在Q1中運(yùn)行1ms后未完成，被放入Q2隊(duì)列；在Q2中運(yùn)行3ms后未完成，被放入Q3隊(duì)列。那么，進(jìn)程P在Q3隊(duì)列中的時(shí)間片大小是多少？（）A.2msB.4msC.8msD.不確定，取決于系統(tǒng)設(shè)置10、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：就緒->運(yùn)行，運(yùn)行->就緒，運(yùn)行->阻塞，阻塞->就緒。假設(shè)當(dāng)前有三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時(shí)間片大小為10ms。進(jìn)程P1首先獲得CPU資源并開(kāi)始運(yùn)行，在運(yùn)行5ms后，進(jìn)程P1發(fā)生I/O操作進(jìn)入阻塞狀態(tài)。此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)如何調(diào)度？（）A.從就緒隊(duì)列中選擇P2進(jìn)程運(yùn)行B.等待P1的I/O操作完成，繼續(xù)運(yùn)行P1C.重新選擇P1進(jìn)程運(yùn)行，直到時(shí)間片用完D.暫停系統(tǒng)運(yùn)行，等待其他進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)11、在一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的上下文切換是經(jīng)常發(fā)生的。以下關(guān)于進(jìn)程上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)的描述，正確的是：（）A.進(jìn)程上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)主要包括保存和恢復(fù)寄存器的值、更新頁(yè)表等B.進(jìn)程上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)很小，可以忽略不計(jì)，不會(huì)影響系統(tǒng)性能C.上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)與進(jìn)程的數(shù)量成正比，進(jìn)程越多，開(kāi)銷(xiāo)越大D.減少進(jìn)程的數(shù)量可以完全消除上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)12、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)進(jìn)程A正在執(zhí)行計(jì)算任務(wù)，進(jìn)程B正在進(jìn)行I/O操作，進(jìn)程C處于就緒狀態(tài)。此時(shí)，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度的說(shuō)法中，正確的是：（）A.一定會(huì)將進(jìn)程C調(diào)度執(zhí)行，因?yàn)樗幱诰途w狀態(tài)B.可能會(huì)繼續(xù)讓進(jìn)程A執(zhí)行，因?yàn)樗谶M(jìn)行計(jì)算且未完成C.一定會(huì)優(yōu)先調(diào)度進(jìn)程B，因?yàn)镮/O操作通常具有較高的優(yōu)先級(jí)D.可能會(huì)選擇一個(gè)新的進(jìn)程進(jìn)入執(zhí)行，而不是在這三個(gè)進(jìn)程中進(jìn)行調(diào)度13、考慮一個(gè)具有多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法的系統(tǒng)，共設(shè)置3個(gè)隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)依次降低。第1隊(duì)列時(shí)間片為2ms，第2隊(duì)列時(shí)間片為4ms，第3隊(duì)列時(shí)間片為8ms。若有進(jìn)程P1到達(dá)時(shí)進(jìn)入第1隊(duì)列，運(yùn)行1ms后未完成，被放入第2隊(duì)列；進(jìn)程P2到達(dá)時(shí)進(jìn)入第2隊(duì)列，運(yùn)行3ms后未完成，被放入第3隊(duì)列。請(qǐng)問(wèn)當(dāng)P1再次獲得CPU時(shí)，它已經(jīng)等待了多長(zhǎng)時(shí)間？（）A.4msB.5msC.6msD.7ms14、在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的調(diào)度算法可以影響系統(tǒng)的性能和公平性。以下關(guān)于進(jìn)程調(diào)度算法的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法簡(jiǎn)單直觀，但可能導(dǎo)致短作業(yè)等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)B.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法可以提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能導(dǎo)致長(zhǎng)作業(yè)饑餓C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可以保證每個(gè)進(jìn)程都有機(jī)會(huì)執(zhí)行，但可能導(dǎo)致頻繁的上下文切換D.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法可以兼顧短作業(yè)和長(zhǎng)作業(yè)的需求，但計(jì)算響應(yīng)比的開(kāi)銷(xiāo)較大，不適合實(shí)時(shí)系統(tǒng)15、在一個(gè)具有進(jìn)程同步機(jī)制的操作系統(tǒng)中，有兩個(gè)進(jìn)程P和Q，它們共享一個(gè)緩沖區(qū)。P進(jìn)程負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，Q進(jìn)程負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫(xiě)，使用了一個(gè)信號(hào)量S，初始值為1。當(dāng)P進(jìn)程準(zhǔn)備向緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行P(S)操作；寫(xiě)入完成后，執(zhí)行V(S)操作。當(dāng)Q進(jìn)程準(zhǔn)備從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行P(S)操作；讀取完成后，執(zhí)行V(S)操作。假設(shè)當(dāng)前Q進(jìn)程正在讀取數(shù)據(jù)，P進(jìn)程準(zhǔn)備寫(xiě)入數(shù)據(jù)。那么，P進(jìn)程會(huì)處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)B.阻塞狀態(tài)C.運(yùn)行狀態(tài)D.掛起狀態(tài)二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）什么是文件的順序訪問(wèn)和隨機(jī)訪問(wèn)？2、（本題5分）解釋請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中的缺頁(yè)中斷處理流程。3、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)中的訪問(wèn)控制矩陣。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）文件系統(tǒng)的緩存管理對(duì)于提高文件訪問(wèn)速度和系統(tǒng)性能至關(guān)重要。請(qǐng)全面論述文件系統(tǒng)緩存的工作原理、緩存替換策略、緩存一致性的維護(hù)等方面的問(wèn)題，分析緩存管理在不同文件操作中的作用和效果，以及如何根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載和文件訪問(wèn)模式進(jìn)行緩存參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化。2、（本題5分）操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)快照技術(shù)可以用于數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)。請(qǐng)深入探討文件系統(tǒng)快照的原理和實(shí)現(xiàn)方式，分析快照的創(chuàng)建、管理和恢復(fù)過(guò)程，以及如何在不同的文件系統(tǒng)中應(yīng)用快照技術(shù)。3、（本題5分）詳細(xì)論述操作系統(tǒng)中的虛擬地址轉(zhuǎn)換的硬件加速技術(shù)，如TLB（TranslationLookasideBuffer）的工作原理和優(yōu)化方法，分析硬件加速對(duì)地址轉(zhuǎn)換性能的提升。4、（本題5分）探討在多核環(huán)境下操作系統(tǒng)的線程調(diào)度策略，分析如何充分利用多核資源，避免線程競(jìng)爭(zhēng)和負(fù)載不均衡。研究同步機(jī)制和緩存一致性在多核環(huán)境下的優(yōu)化方法。5、（本題5分）在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程間的通信開(kāi)銷(xiāo)會(huì)影響