學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁浙江中醫(yī)藥大學《計算機組成與體系結構實驗》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、在操作系統(tǒng)的進程通信中，消息傳遞是一種常見的方式。假設有兩個進程P1和P2通過消息隊列進行通信。P1向消息隊列發(fā)送了一條消息，P2從消息隊列接收消息。以下關于消息傳遞通信的描述中，正確的是：（）A.消息隊列是一種先進先出的結構，P2接收消息的順序一定與P1發(fā)送消息的順序相同B.當消息隊列已滿時，P1發(fā)送消息會被阻塞，直到隊列中有空間可用C.P2從消息隊列接收消息時，如果隊列為空，P2會一直等待，直到有消息到來D.消息傳遞通信只能在同一臺計算機上的進程之間使用，不能用于網(wǎng)絡環(huán)境中的進程通信2、某計算機系統(tǒng)采用DMA方式進行數(shù)據(jù)傳輸，DMA控制器每次能夠傳輸一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。若要傳輸1000字節(jié)的數(shù)據(jù)，DMA初始化設置的時間為100μs，DMA傳輸一個字節(jié)的時間為1μs，中斷處理的時間為50μs，請問完成這次數(shù)據(jù)傳輸總共需要多長時間？（）A.1150μsB.1550μsC.2050μsD.2150μs3、在一個操作系統(tǒng)中，進程間通信（IPC）是實現(xiàn)進程協(xié)作和數(shù)據(jù)交換的重要手段。假設有兩個進程P1和P2，它們需要頻繁地交換大量的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在有多種IPC機制可供選擇，如管道、消息隊列、共享內(nèi)存和信號量等。分析每種IPC機制在數(shù)據(jù)傳輸量、同步方式、通信效率和編程復雜性等方面的特點，并根據(jù)具體的應用場景選擇最合適的IPC機制。A.管道最適合B.消息隊列最適合C.共享內(nèi)存最適合D.應根據(jù)具體場景選擇4、某磁盤共有200個柱面，每個柱面有20個磁道，每個磁道有10個扇區(qū)。假定磁盤旋轉一圈的時間為20ms，磁頭在每個磁道上的平均移動時間為10ms。若要讀取一個位于第150柱面、第5磁道、第8扇區(qū)的數(shù)據(jù)，至少需要多少時間？（請說明計算過程）（）A.28msB.30msC.32msD.36ms5、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動過程包括硬件初始化、內(nèi)核加載、驅動程序加載和用戶空間服務啟動等階段。假設系統(tǒng)在啟動過程中出現(xiàn)故障，分析可能導致故障的原因，如硬件問題、配置錯誤、驅動程序不兼容等，并討論如何進行故障診斷和修復，以及如何優(yōu)化系統(tǒng)啟動過程以提高啟動速度。A.硬件問題是最常見的故障原因B.配置錯誤是最常見的故障原因C.驅動程序不兼容是最常見的故障原因D.不同故障原因在不同情況下都可能出現(xiàn)6、有一個文件系統(tǒng)，采用連續(xù)分配方式存儲文件。已知文件A從磁盤地址1000開始，占用了5個連續(xù)的磁盤塊，每個磁盤塊大小為512B。若要讀取文件A的第3個磁盤塊的內(nèi)容，需要訪問磁盤的物理地址是多少？（）A.2048B.2560C.3072D.35847、考慮一個具有8個進程的系統(tǒng)，每個進程需要3個資源實例才能完成其任務。系統(tǒng)總共有18個資源實例可用。使用銀行家算法來判斷系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。如果是，給出一個安全序列；如果不是，說明原因。（）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，存在進程請求資源無法滿足導致死鎖8、某操作系統(tǒng)采用樹形目錄結構，用戶A創(chuàng)建了一個文件/home/A/doc.txt，用戶B想要訪問該文件，但是沒有權限。若用戶A賦予用戶B對該文件的讀權限，用戶B應該如何訪問該文件？（）A./home/A/doc.txtB.~/A/doc.txtC./A/doc.txtD.以上都不對9、在文件系統(tǒng)中，文件的訪問控制是保障數(shù)據(jù)安全的重要手段。假設一個文件系統(tǒng)對文件設置了不同的訪問權限，如讀、寫、執(zhí)行等。對于一個普通用戶創(chuàng)建的文件，以下關于訪問權限設置和繼承的描述，正確的是：（）A.該用戶對自己創(chuàng)建的文件具有完全的控制權限，包括修改訪問權限B.其他用戶默認沒有對該文件的任何訪問權限，除非文件所有者明確授予C.當該文件被移動到其他目錄時，其訪問權限會自動繼承新目錄的默認權限D.文件的訪問權限只能由系統(tǒng)管理員進行修改，用戶無法自行更改10、在一個文件系統(tǒng)中，文件控制塊（FCB）包含了文件的各種屬性信息，如文件名、文件大小、文件創(chuàng)建時間等。假設一個文件系統(tǒng)中有1000個文件，每個文件的FCB占用128字節(jié)，磁盤塊大小為1024字節(jié)。那么，存儲這些文件的FCB至少需要多少個磁盤塊？（）A.125B.128C.256D.51211、在計算機操作系統(tǒng)中，進程管理是核心功能之一。以下關于進程狀態(tài)的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.就緒狀態(tài)表示進程已經(jīng)準備好執(zhí)行，但還需要等待CPU分配時間片B.運行狀態(tài)表示進程正在CPU上執(zhí)行C.阻塞狀態(tài)表示進程因為等待某個事件而暫停執(zhí)行D.終止狀態(tài)表示進程已經(jīng)完成執(zhí)行，但還占用系統(tǒng)資源12、在一個實時系統(tǒng)中，有兩個周期性任務T1和T2，T1的周期為20ms，執(zhí)行時間為10ms；T2的周期為50ms，執(zhí)行時間為20ms。采用最早截止時間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法，在0時刻兩個任務同時到達，請問哪個任務會先執(zhí)行？（）A.T1B.T2C.不確定D.同時執(zhí)行13、在一個多任務操作系統(tǒng)中，多個進程同時競爭CPU資源。假設系統(tǒng)采用時間片輪轉調(diào)度算法，每個進程被分配相同長度的時間片。當一個進程在其時間片內(nèi)未完成任務時，會被掛起并放入就緒隊列等待下一輪調(diào)度?，F(xiàn)在有三個進程P1、P2和P3，它們的運行時間分別為20毫秒、10毫秒和30毫秒。如果系統(tǒng)的時間片長度為10毫秒，那么這三個進程的平均周轉時間（從進程開始到完成的時間）大約是多少？需要考慮進程的切換時間和等待時間，并分析這種調(diào)度算法在不同場景下的優(yōu)缺點。A.20毫秒B.23.33毫秒C.26.67毫秒D.30毫秒14、在一個操作系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)轉換圖如下：就緒->運行，運行->就緒，運行->阻塞，阻塞->就緒。假設當前有三個進程P1、P2、P3處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)采用時間片輪轉調(diào)度算法，時間片大小為10ms。進程P1首先獲得CPU資源并開始運行，在運行5ms后，進程P1發(fā)生I/O操作進入阻塞狀態(tài)。此時，系統(tǒng)會如何調(diào)度？（）A.從就緒隊列中選擇P2進程運行B.等待P1的I/O操作完成，繼續(xù)運行P1C.重新選擇P1進程運行，直到時間片用完D.暫停系統(tǒng)運行，等待其他進程進入就緒狀態(tài)15、在一個操作系統(tǒng)中，進程的創(chuàng)建和銷毀是常見的操作。假設一個應用程序需要頻繁創(chuàng)建和銷毀大量的短生命周期進程，分析這種操作對系統(tǒng)性能的影響，包括內(nèi)存分配、資源消耗和上下文切換等，并討論如何通過進程池、線程池等技術來優(yōu)化這種情況，以及這些技術的適用場景和限制。A.頻繁創(chuàng)建和銷毀進程總是有害的B.頻繁創(chuàng)建和銷毀進程在某些情況下無害C.可以通過進程池或線程池完全解決性能問題D.進程池和線程池有適用場景和限制二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的安全意識培訓和教育？2、（本題5分）什么是操作系統(tǒng)的用戶行為分析和個性化服務？3、（本題5分）什么是內(nèi)存緊縮？在什么情況下需要進行？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(tǒng)中，任務的優(yōu)先級反轉是一個需要解決的問題。論述優(yōu)先級反轉的產(chǎn)生原因和解決方法，如優(yōu)先級繼承、優(yōu)先級上限協(xié)議等，分析這些方法在實際系統(tǒng)中的應用效果，探討如何避免優(yōu)先級反轉對系統(tǒng)實時性的影響。2、（本題5分）深入探討在多核操作系統(tǒng)中，多核緩存的一致性維護開銷分析，包括緩存coherence消息的傳輸、處理和對性能的影響，以及降低一致性維護開銷的方法。3、（本題5分）在分布式操作系統(tǒng)中，分布式共享內(nèi)存的實現(xiàn)需要解決一致性和數(shù)據(jù)訪問效率的問題。請全面論述分布式共享內(nèi)存的架構和協(xié)議，分析數(shù)據(jù)一致性的維護機制和優(yōu)化策略，以及如何提高分布式共享內(nèi)存的訪問性能。4、（本題5分）操作系統(tǒng)的內(nèi)存頁面置換算法對于提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)性能具有重要意義。請深入探討常見的頁面置換算法，如最佳置換算法（OPT）、先進先出置換算法（FIFO）、最近最少使用置換算法（LRU）等，分析它們的原理和優(yōu)缺點，并研究如何根據(jù)系統(tǒng)的運行狀況選擇合適的頁面置換算法。5、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的