裝訂線裝訂線PAGE2第1頁(yè)，共3頁(yè)湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)》2025-2026學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、在一個(gè)采用段式存儲(chǔ)管理的操作系統(tǒng)中，某進(jìn)程的邏輯地址由段號(hào)和段內(nèi)偏移量組成。假設(shè)進(jìn)程有三個(gè)段，段號(hào)分別為0、1、2，段長(zhǎng)分別為1000、2000、3000，段內(nèi)偏移量分別為500、1500、2500。那么，對(duì)應(yīng)的物理地址分別是多少？同時(shí)，如果要進(jìn)行段的共享，需要滿足哪些條件？（）A.物理地址分別為500、1500、2500；段共享需要段的長(zhǎng)度相同且訪問(wèn)權(quán)限一致B.物理地址分別為500、3500、5500；段共享需要段的起始地址相同且訪問(wèn)屬性相同C.物理地址分別為500、1500、5500；段共享需要段的屬性相同且段內(nèi)偏移量相同D.物理地址分別為500、3500、8500；段共享需要段的名稱相同且段長(zhǎng)相同2、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，系統(tǒng)為用戶進(jìn)程提供了2GB的虛擬地址空間，頁(yè)面大小為4KB，采用兩級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)。若頁(yè)目錄表和頁(yè)表中的每個(gè)表項(xiàng)均占4B，則頁(yè)目錄表和頁(yè)表分別最多包含多少個(gè)表項(xiàng)？（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.512和1024B.1024和512C.512和512D.1024和10243、在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式會(huì)影響文件的讀寫(xiě)效率和存儲(chǔ)空間的利用。連續(xù)分配方式將文件存儲(chǔ)在連續(xù)的磁盤(pán)塊中，便于順序訪問(wèn)，但容易產(chǎn)生外部碎片；鏈?zhǔn)椒峙浞绞酵ㄟ^(guò)指針將文件的磁盤(pán)塊鏈接起來(lái)，解決了外部碎片問(wèn)題，但隨機(jī)訪問(wèn)效率較低；索引分配方式則通過(guò)索引表來(lái)管理文件的磁盤(pán)塊。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用索引分配方式，索引表項(xiàng)中包含直接地址和間接地址。每個(gè)磁盤(pán)塊大小為1KB，文件大小為100KB，直接地址項(xiàng)可以指向10個(gè)磁盤(pán)塊，一個(gè)一級(jí)間接地址項(xiàng)可以指向256個(gè)磁盤(pán)塊。那么，至少需要多少個(gè)一級(jí)間接地址（）項(xiàng)來(lái)存儲(chǔ)該文件（）A.0個(gè)B.1個(gè)C.2個(gè)D.3個(gè)4、在一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，有兩個(gè)周期性任務(wù)T1和T2，T1的周期為20ms，執(zhí)行時(shí)間為10ms；T2的周期為50ms，執(zhí)行時(shí)間為20ms。采用最早截止時(shí)間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法，在0時(shí)刻兩個(gè)任務(wù)同時(shí)到達(dá)，請(qǐng)問(wèn)哪個(gè)任務(wù)會(huì)先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時(shí)執(zhí)行5、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，有三個(gè)周期性任務(wù)T1、T2、T3，它們的周期分別為50ms、100ms、200ms，執(zhí)行時(shí)間分別為20ms、30ms、40ms。采用最早截止時(shí)間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法。在0時(shí)刻，三個(gè)任務(wù)同時(shí)到達(dá)。那么，在第一個(gè)200ms內(nèi)，T1任務(wù)被調(diào)度執(zhí)行的次數(shù)是多少？（）A.2次B.3次C.4次D.5次6、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7、在文件系統(tǒng)中，目錄的組織方式對(duì)文件的查找效率有很大影響。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)采用樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是：（）A.樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)文件的共享，但會(huì)增加文件查找的時(shí)間復(fù)雜度B.在樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)中，刪除一個(gè)目錄時(shí)，需要遞歸地刪除其所有子目錄和文件C.樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)不允許文件或目錄重名，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)混亂D.從根目錄到任何一個(gè)文件的路徑都是唯一的，這保證了文件的唯一性和可訪問(wèn)性8、在一個(gè)多道批處理系統(tǒng)中，有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間如下表所示：作業(yè)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)）J18:003J29:002J310:001假設(shè)系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計(jì)算三個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.4小時(shí)B.4.33小時(shí)C.4.67小時(shí)D.5小時(shí)9、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是用戶程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核之間的接口。假設(shè)用戶程序需要讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。以下關(guān)于系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.用戶程序通過(guò)陷入指令（trap）進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，內(nèi)核執(zhí)行相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程，完成文件讀取操作后返回用戶態(tài)B.用戶程序直接在用戶態(tài)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，操作系統(tǒng)內(nèi)核監(jiān)測(cè)到后進(jìn)行相應(yīng)的處理C.用戶程序?qū)⑾到y(tǒng)調(diào)用請(qǐng)求發(fā)送到消息隊(duì)列，內(nèi)核從隊(duì)列中獲取請(qǐng)求并執(zhí)行D.用戶程序通過(guò)中斷信號(hào)通知內(nèi)核執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核暫停當(dāng)前任務(wù)進(jìn)行處理10、文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的重要組成部分。假設(shè)有一個(gè)文件系統(tǒng)，采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，文件的物理存儲(chǔ)采用連續(xù)分配方式。當(dāng)用戶創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，以下關(guān)于文件分配和管理的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)會(huì)在磁盤(pán)上找到連續(xù)的空閑空間來(lái)存儲(chǔ)新文件的數(shù)據(jù)B.新文件的目錄項(xiàng)會(huì)立即被添加到父目錄中，無(wú)論文件數(shù)據(jù)是否完全存儲(chǔ)C.由于采用連續(xù)分配，文件的擴(kuò)展可能會(huì)導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)移動(dòng)D.文件的刪除會(huì)立即釋放其占用的所有磁盤(pán)空間，包括可能存在的碎片11、在文件系統(tǒng)中，文件的存儲(chǔ)方式有連續(xù)存儲(chǔ)、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)和索引存儲(chǔ)等。假設(shè)一個(gè)文件系統(tǒng)主要處理大文件的存儲(chǔ)和訪問(wèn)。以下關(guān)于存儲(chǔ)方式選擇的描述，正確的是：（）A.連續(xù)存儲(chǔ)適合大文件，因?yàn)榭梢钥焖俣ㄎ晃募?shù)據(jù)，讀寫(xiě)效率高B.鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)可以充分利用磁盤(pán)空間，適合存儲(chǔ)大文件C.索引存儲(chǔ)會(huì)增加文件的存儲(chǔ)空間開(kāi)銷(xiāo)，不適合大文件存儲(chǔ)D.對(duì)于大文件，應(yīng)該隨機(jī)選擇一種存儲(chǔ)方式，性能差異不大12、在一個(gè)具有內(nèi)存保護(hù)機(jī)制的操作系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程都被分配了獨(dú)立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過(guò)硬件和軟件的結(jié)合來(lái)防止進(jìn)程訪問(wèn)其他進(jìn)程的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)進(jìn)程P1試圖訪問(wèn)進(jìn)程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)存訪問(wèn)違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護(hù)機(jī)制是如何實(shí)現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關(guān)處理邏輯，并討論內(nèi)存保護(hù)在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過(guò)硬件MMU實(shí)現(xiàn)，意義重大B.通過(guò)操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)，意義不大C.通過(guò)硬件和軟件共同實(shí)現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護(hù)機(jī)制作用有限，意義不大13、在一個(gè)單CPU的操作系統(tǒng)中，有四個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3和P4，它們的到達(dá)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間和優(yōu)先級(jí)如下表所示。進(jìn)程到達(dá)時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（ms）優(yōu)先級(jí)P1053P2142P3261P4334假設(shè)系統(tǒng)采用搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，當(dāng)時(shí)間片為2ms時(shí)，進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程）（）A.12.5msB.13.5msC.14.5msD.15.5ms14、在一個(gè)具有虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的地址空間被劃分為邏輯地址和物理地址。當(dāng)進(jìn)程訪問(wèn)一個(gè)虛擬地址時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)頁(yè)表將其轉(zhuǎn)換為物理地址。假設(shè)頁(yè)表的每個(gè)條目包含頁(yè)號(hào)、頁(yè)框號(hào)和一些訪問(wèn)控制位?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程，其邏輯地址空間大小為4GB，頁(yè)面大小為4KB，頁(yè)表項(xiàng)大小為4字節(jié)。如果系統(tǒng)為該進(jìn)程分配了1GB的物理內(nèi)存，那么頁(yè)表的大小至少是多少？同時(shí)考慮頁(yè)表的存儲(chǔ)方式和對(duì)內(nèi)存訪問(wèn)效率的影響。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB15、在一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的到達(dá)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間和優(yōu)先級(jí)如下表所示。假設(shè)系統(tǒng)采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，優(yōu)先級(jí)數(shù)值越大優(yōu)先級(jí)越高。作業(yè)到達(dá)時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（分鐘）優(yōu)先級(jí)J18:00305J28:10203J38:25154請(qǐng)問(wèn)，作業(yè)的執(zhí)行順序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J316、設(shè)備管理中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是連接操作系統(tǒng)和設(shè)備的橋梁。以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)的命令轉(zhuǎn)換為設(shè)備能夠理解的指令B.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以分為內(nèi)核態(tài)驅(qū)動(dòng)程序和用戶態(tài)驅(qū)動(dòng)程序兩種類(lèi)型C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要考慮設(shè)備的特性和操作系統(tǒng)的接口規(guī)范D.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一旦安裝就不能修改，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰17、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，虛擬文件系統(tǒng)（VFS）為不同類(lèi)型的文件系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的接口。假設(shè)系統(tǒng)同時(shí)支持EXT4、NTFS和FAT32等文件系統(tǒng)，分析VFS的層次結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制，包括文件操作的轉(zhuǎn)換和不同文件系統(tǒng)的適配，并討論VFS在支持多種文件系統(tǒng)和提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性方面的作用。A.VFS作用顯著，提高了可擴(kuò)展性B.VFS作用有限，對(duì)可擴(kuò)展性影響不大C.VFS增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，得不償失D.取決于系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景和用戶需求18、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，虛擬內(nèi)存技術(shù)使得進(jìn)程可以使用比實(shí)際物理內(nèi)存更大的地址空間。假設(shè)系統(tǒng)的物理內(nèi)存為4GB，采用分頁(yè)式存儲(chǔ)管理，頁(yè)面大小為4KB，進(jìn)程的虛擬地址空間為8GB?，F(xiàn)在進(jìn)程需要訪問(wèn)一個(gè)虛擬地址，系統(tǒng)通過(guò)頁(yè)表進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。分析在這種情況下，頁(yè)表的結(jié)構(gòu)和大小，以及如何通過(guò)頁(yè)表項(xiàng)中的標(biāo)志位（如有效位、修改位等）來(lái)管理頁(yè)面的狀態(tài)，并討論虛擬內(nèi)存技術(shù)對(duì)系統(tǒng)性能和內(nèi)存使用效率的影響。A.虛擬內(nèi)存技術(shù)提高了性能和效率B.虛擬內(nèi)存技術(shù)降低了性能和效率C.虛擬內(nèi)存技術(shù)在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于系統(tǒng)的負(fù)載和應(yīng)用程序的特點(diǎn)19、在操作系統(tǒng)中，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以擴(kuò)大程序的可用內(nèi)存空間。以下關(guān)于虛擬存儲(chǔ)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)將硬盤(pán)空間作為內(nèi)存的擴(kuò)展，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，將部分頁(yè)面換出到硬盤(pán)上B.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以提高程序的并發(fā)度，因?yàn)槎鄠€(gè)程序可以共享硬盤(pán)空間作為虛擬內(nèi)存C.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)需要硬件支持，如MMU（內(nèi)存管理單元）D.虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以完全替代物理內(nèi)存，使得程序可以在沒(méi)有物理內(nèi)存的情況下運(yùn)行20、在操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，段頁(yè)式存儲(chǔ)管理結(jié)合了段式存儲(chǔ)和頁(yè)式存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)。它將程序先分段，然后再將每個(gè)段分頁(yè)。假設(shè)一個(gè)段頁(yè)式系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號(hào)占10位，頁(yè)號(hào)占10位，頁(yè)內(nèi)偏移量占12位。每個(gè)段最大為4MB，每頁(yè)大小為4KB。那么，該系統(tǒng)中一個(gè)進(jìn)程最多可以有多少個(gè)頁(yè)（）A.1024B.4096C.1048576D.4194304二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)中的安全認(rèn)證機(jī)制。2、（本題5分）文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)對(duì)性能有何影響？3、（本題5分）操作系統(tǒng)中線程和進(jìn)程有什么區(qū)別？4、（本題5分）操作系統(tǒng)如何進(jìn)行用戶接口管理？5、（本題5分）解釋直接內(nèi)存訪問(wèn)（DMA）的特點(diǎn)和工作原理。三、綜合分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何管理系統(tǒng)的軟中斷和硬中斷處理。2、（本題5分）分析操作系統(tǒng)的引導(dǎo)過(guò)程中各個(gè)階段的主要任務(wù)和關(guān)鍵技術(shù)。3、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的內(nèi)存映射文件的文件鎖定。4、（本題5分）研究操作系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存管理的頁(yè)面錯(cuò)誤的處理開(kāi)銷(xiāo)分析。5、（本題5分）研究操作系統(tǒng)如何支持不同類(lèi)型的文件系統(tǒng)加密模式和其性能權(quán)衡。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)