裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁內蒙古大學

《計算機組成》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在文件系統中，文件目錄的組織方式對文件的查找效率有很大影響。常見的文件目錄組織方式有單級目錄、兩級目錄和多級目錄。單級目錄結構簡單，但不便于文件的分類管理；兩級目錄將用戶文件目錄和系統文件目錄分開，提高了安全性；多級目錄則形成了樹形結構，便于文件的分類和查找。假設一個文件系統采用多級目錄結構，目錄深度為3，每個目錄下最多有10個子目錄或文件。那么，該文件系統最多可以容納的文件和目錄數量為（）A.1000B.10000C.100000D.10000002、在操作系統的存儲管理中，段式存儲管理將用戶程序按照邏輯分段，每個段具有不同的名字和長度。與分頁存儲管理相比，段式存儲管理更便于實現程序的模塊化和動態鏈接。假設一個段式存儲系統，地址空間為32位，其中段號占8位，段內偏移量占24位，每個段最大長度為2^24字節。那么，該系統最多可以有多少個段（）A.2^8個B.2^16個C.2^24個D.2^32個3、在一個具有實時時鐘的操作系統中，時鐘中斷是系統進行時間管理和任務調度的重要依據。假設系統的時鐘中斷頻率為100Hz，分析時鐘中斷對系統性能的影響，包括中斷處理的開銷和對任務執行的干擾等，并討論如何合理設置時鐘中斷頻率以平衡系統的時間精度和性能，以及在不同應用場景下的最佳實踐。A.時鐘中斷頻率越高越好B.時鐘中斷頻率越低越好C.存在一個最優的時鐘中斷頻率D.時鐘中斷頻率的影響不大4、在一個多道程序設計系統中，有三個作業J1、J2和J3，它們的到達時間、運行時間和優先級如下表所示。假設系統采用優先級調度算法，優先級數值越大優先級越高。作業到達時間運行時間（分鐘）優先級J18:00305J28:10203J38:25154請問，作業的執行順序是什么？（）A.J3、J1、J2B.J1、J3、J2C.J3、J2、J1D.J1、J2、J35、在一個具有內存保護機制的操作系統中，每個進程都被分配了獨立的內存空間，并且系統通過硬件和軟件的結合來防止進程訪問其他進程的內存區域。假設進程P1試圖訪問進程P2的內存空間，系統會產生一個內存訪問違規的異常。分析這種內存保護機制是如何實現的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統的相關處理邏輯，并討論內存保護在系統安全性和穩定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實現，意義重大B.通過操作系統軟件實現，意義不大C.通過硬件和軟件共同實現，意義重大D.內存保護機制作用有限，意義不大6、某計算機系統采用了虛擬內存技術，虛擬地址空間大小為4GB，物理內存大小為2GB，頁面大小為4KB。若采用最近最少使用（LRU）頁面置換算法，當系統發生缺頁中斷時，需要替換的頁面在內存中駐留的時間分別為100ms、200ms、300ms和400ms，請問應該替換哪個頁面？（）A.駐留時間為100ms的頁面B.駐留時間為200ms的頁面C.駐留時間為300ms的頁面D.駐留時間為400ms的頁面7、文件系統的可靠性是保證數據安全的重要因素。以下關于文件系統可靠性的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件系統可以采用備份和恢復技術來保證數據的可靠性B.文件系統可以采用日志記錄技術來記錄文件的操作，以便在系統崩潰時進行恢復C.文件系統可以采用RAID（磁盤陣列）技術來提高數據的可靠性和可用性D.文件系統的可靠性只取決于硬件設備的質量，與軟件設計無關8、在一個支持多線程的操作系統中，線程的同步和互斥是常見的操作。假設有兩個線程T1和T2共享一個全局變量count，初始值為0。T1負責對count進行加1操作，T2負責對count進行減1操作。為了保證操作的正確性，需要使用鎖機制。以下關于鎖使用的描述，正確的是：（）A.T1和T2在操作count前都先獲取鎖，操作完成后釋放鎖B.只有T1需要獲取鎖進行加1操作，T2不需要獲取鎖進行減1操作C.鎖的獲取和釋放操作會導致線程的切換，從而降低系統性能D.可以使用多個鎖來分別保護count的加操作和減操作，提高并發度9、某文件系統采用索引節點（inode）來管理文件，每個inode包含12個直接地址指針、1個一級間接地址指針、1個二級間接地址指針和1個三級間接地址指針。每個盤塊大小為1KB，每個盤塊號占4B。若文件最大長度為4TB，則三級間接地址指針指向的盤塊數是多少？（請詳細計算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^2610、操作系統的死鎖檢測和恢復是解決死鎖問題的重要手段。以下關于死鎖檢測和恢復的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.死鎖檢測可以通過資源分配圖或矩陣等方法來實現B.死鎖恢復可以通過剝奪資源、終止進程等方式來解決死鎖問題C.死鎖檢測和恢復可以在系統運行過程中自動進行，不需要人工干預D.死鎖檢測和恢復可能會導致系統性能下降，因為需要占用一定的系統資源11、操作系統的死鎖問題是一個需要重點關注和解決的難題。假設有四個進程P1、P2、P3和P4，它們分別申請了資源R1、R2、R3和R4。目前的資源分配情況導致了死鎖的發生。以下關于死鎖檢測和解除的說法，正確的是：（）A.可以通過資源分配圖來檢測死鎖是否發生，如果存在環路則表示發生了死鎖B.一旦檢測到死鎖，操作系統會立即終止所有涉及死鎖的進程，以解除死鎖C.死鎖解除時，通常會選擇優先級最低的進程進行終止，釋放其占用的資源D.為了避免死鎖，操作系統應該禁止進程申請多個資源12、在一個具有多個緩沖區的I/O系統中，從用戶進程向緩沖區寫入數據和從緩沖區向設備輸出數據可以并行操作。假設從用戶進程向緩沖區寫入一個數據的平均時間為T1，從緩沖區向設備輸出一個數據的平均時間為T2，緩沖區的數量為N。若要使系統的并行度最高，T1和T2應滿足什么關系？（）A.T1>T2B.T1<T2C.T1=T2D.以上都不對13、在操作系統的文件系統中，文件控制塊（FCB）是用于存放文件相關信息的數據結構。FCB通常包含文件的基本信息、文件的位置信息和文件的訪問控制信息等。假設一個文件系統的FCB大小為64字節，磁盤塊大小為1KB，其中4字節用于磁盤塊指針。若采用直接索引方式，每個磁盤塊可存放16個FCB，則一個文件最多可以有多少個磁盤塊（）A.16B.256C.4096D.6553614、在一個單核CPU的操作系統中，同時有多個進程處于就緒狀態。假設系統采用先來先服務（FCFS）的調度算法，進程P1、P2、P3、P4、P5的到達時間和服務時間如下表所示：（）進程到達時間服務時間P1010P228P346P464P582那么，平均等待時間和平均周轉時間分別是多少？A.平均等待時間為8，平均周轉時間為14B.平均等待時間為6，平均周轉時間為12C.平均等待時間為4，平均周轉時間為10D.平均等待時間為2，平均周轉時間為815、在一個操作系統中，文件系統負責管理存儲在磁盤上的文件和目錄。假設使用的是一種索引節點（inode）結構的文件系統，每個文件都有一個對應的inode，其中包含了文件的屬性信息和指向文件數據塊的指針。現在有一個大文件，其數據分布在多個不連續的磁盤塊上。當讀取這個文件時，文件系統需要通過inode中的指針來定位數據塊。分析這種文件系統在處理大文件時的性能特點，包括磁盤尋道時間、數據傳輸速度和文件訪問的效率，并探討如何優化文件系統以提高大文件的訪問性能。A.讀取大文件時性能較好，無需優化B.讀取大文件時性能較差，可采用連續分配方式優化C.讀取大文件時性能較差，可采用更大的磁盤緩存優化D.讀取大文件時性能較差，可采用更高效的磁盤調度算法優化二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）操作系統如何管理多核處理器？2、（本題5分）簡述操作系統中的訪問控制標記。3、（本題5分）進程的同步錯誤會導致什么后果？4、（本題5分）什么是操作系統的用戶體驗優化？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在實時操作系統中，時間觸發調度與事件觸發調度是兩種常見的調度方式。詳細論述這兩種調度方式的原理、特點和適用場景，分析它們在實時性、確定性和資源利用率方面的優劣，研究如何在實際系統中根據任務的特性和需求選擇合適的調度方式，以及如何實現時間觸發和事件觸發調度的混合使用。2、（本題5分）操作系統中的虛擬網絡功能（VNF）為網絡服務的提供和管理帶來了靈活性。請全面論述虛擬網絡功能的實現原理、部署方式和管理策略，分析虛擬網絡功能在軟件定義網絡（SDN）環境中的應用，探討如何利用虛擬網絡功能實現網絡功能的虛擬化和服務鏈的構建，以及虛擬網絡功能對網絡性能和資源利用的影響。3、（本題5分）論述操作系統中的網絡通信機制，包括套接字編程、網絡協議棧的實現和網絡資源管理，分析操作系統在網絡環境中的作用和性能優化方法。4、（本題5分）論述操作系統中的文件壓縮技術在文件系統中的應用，研究壓縮算法的選擇、壓縮文件的存儲和訪問方式。分析文件壓縮對存儲空間和文件訪問性能的影響。5、（本題5分）操作系統中的內核搶占機制對于提高系統的響應性和實時性具有重要作用。全面論述內核搶占的條件、實現方式