科目组合
计算机： 数据结构 、计算机组成原理 、操作系统 、计算机网络
答题情况分析报告
某网络拓扑及各链路带宽如图所示。网络按电路交换方式运行时，主机\(\text{H1}\)与\(\text{H2}\)建立一条带宽为\( 10 \ \text{Mb/s} \)的电路，建立电路时间为\( 32\mu\text{s} \)；按分组交换方式运行时，分组长度为\( 400 \ \text{B} \)，忽略分组首部开销。现\(\text{H1}\)向\(\text{H2}\)发送一个\( 2\text{MB} \)（\( 1\text{M}=10^6 \)）的文件，分别采用电路交换、报文交换、分组交换方式时，\(\text{H2}\)至少需要\( T_{\text{cs}} \)、\( T_{\text{ms}} \)、\( T_{\text{ps}} \)时间才能接收到全部文件内容，则\( T_{\text{cs}} \)、\( T_{\text{ms}} \)、\( T_{\text{ps}} \)满足的关系是（）。
A. \( T_{\text{cs}}>T_{\text{ms}}>T_{\text{ps}} \) B. \( T_{\text{ms}}>T_{\text{ps}}>T_{\text{cs}} \) C. \( T_{\text{ms}}>T_{\text{cs}}>T_{\text{ps}} \) D. \( T_{\text{ps}}>T_{\text{ms}}>T_{\text{cs}} \)
一台新接入网络的主机 \( H \) 通过 DHCP 服务器动态请求 IP 地址过程中，与 DHCP 服务器交换 DHCP 报文过程如下图所示。封装 DHCP 的 REQUEST 报文的 IP 数据报的目的 IP 地址和源 IP 地址分别是（）
A. \( 192.168.5.1 \)，\( 0.0.0.0 \)
B. \( 192.168.5.1 \)，\( 192.168.5.9 \)
C. \( 255.255.255.255 \)，\( 0.0.0.0 \)
D. \( 255.255.255.255 \)，\( 192.168.5.9 \)
主机甲通过 TCP 向主机乙发送数据的部分过程如下图，seq 为序号，ack-seq 为确 认序号，rcwnd 为接收窗口。甲在 t0 时刻的拥塞窗口和发送窗口均为 2000B，拥塞 控制阈值为 8000B，MSS=1000B。甲始终以 MSS 发送 TCP 段。若甲在 t1 时刻收到 如图所示的确认段，则甲在未收到新的确认段之前，还可以继续向乙发送的 TCP 段数是（ ）
A.2 B.3 C.4 D.5
评分及理由
（1）得分及理由（满分4分）
得分：2分
理由：学生作答的基本设计思想描述较为模糊，仅提到“利用两个变量记录 A中每个数当前应乘的值”，没有明确说明这两个变量分别代表什么（应分别为从当前位置到末尾的最大值和最小值），也没有清晰阐述根据A[i]的正负性选择乘最大值还是最小值的核心逻辑。相比标准答案中明确的分析（负数乘最小值、正数乘最大值），该描述不够准确和完整，因此扣2分。
（2）得分及理由（满分7分）
得分：4分
理由：学生的代码实现思路与标准答案有相似之处（从右向左遍历，使用两个变量），但存在逻辑错误：
1. 变量tema和temb初始化为0，这会导致当数组元素全为负数或全为正数时，记录的最大值或最小值可能错误（例如，如果所有数都小于0，tema始终为0，但实际应记录最大值）。这属于逻辑错误，扣2分。
2. 在第一个循环中，只有满足A[i] >= tema或A[i] < temb时才更新res[i]，否则res[i]未被赋值，导致第二个循环中res[i]可能使用未初始化的值。这属于逻辑错误，扣1分。
代码整体结构正确（双循环、从右向左遍历），因此给予部分分数。
（3）得分及理由（满分2分）
得分：2分
理由：学生正确给出了时间复杂度O(n)和空间复杂度O(1)，与标准答案一致，因此得满分。
题目总分：2+4+2=8分
（10分）某工程包含12个活动，使用下图所示的AOE网描述，图中各边上标注了活动及其持续时间。
请回答下列问题（活动均用活动名表示）。
（1）完成该工程的最短时间是多少？哪些活动是关键活动？（3分）
（2）若以最短时间完成工程，则与活动e同时进行的活动可能有哪些？（3分）
（3）时间余量最大的活动是哪个？其时间余量是多少？（2分）
（4）假设工程从时刻0启动，因某种原因，活动b在时刻6开始。为了保证工程不延期，在其他活动持续时间均不变的情况下，b的持续时间最多是多少？若不改变b的持续时间，则压缩哪个活动的持续时间也能保证工程不延期？（2分）（注意，无过程或原因要求可以只写答案）
评分及理由
（1）得分及理由（满分3分）
学生答案：最短时间12，关键活动a、e、m、n。与标准答案完全一致。得3分。
（2）得分及理由（满分3分）
学生答案：d、b、c。与标准答案“b、c、d”一致，只是顺序不同。得3分。
（3）得分及理由（满分2分）
学生答案：j；余量为6。与标准答案完全一致。得2分。
（4）得分及理由（满分2分）
学生答案：持续时间最多为4，压缩k。与标准答案完全一致。得2分。
题目总分：3+3+2+2=10分
评分及理由
（1）得分及理由（满分3分）
学生答案：组号字段6位，块内地址字段6位。
标准答案：组号6位，块内地址6位，且指出虚拟地址中VA₁₁~VA₆可作为Cache索引。
评分：学生答案正确计算了组号和块内地址位数，得2分。但未回答“虚拟地址中哪些位可作为Cache索引？”这一问，扣1分。
得分：2分。
（2）得分及理由（满分2分）
学生答案：虚拟地址0180 01B0H，组号为6。
标准答案：虚拟地址0180 01B0H，Cache组号06H（即十进制6）。
评分：计算完全正确。
得分：2分。
（3）得分及理由（满分5分）
学生答案：偏移量20H；缺失率12.55%；平均访问时间27.08个时钟周期。
标准答案：偏移量20H；缺失率约3.15%；平均访问时间约8.3个时钟周期。
评分：偏移量20H正确，得1分。缺失率和平均访问时间计算错误。学生计算缺失率时分子为257，可能是误认为每个数组元素访问都会发生一次缺失（2048次访问，每次读和写各一次？），但标准答案分析表明，由于Cache块大小为64B，每个块包含16个int（4B），每块第一次访问时发生一次缺失，后续同块内访问命中。数组共2048个元素，分布在129个主存块中，因此缺失次数应为129次，总访问次数为4096次（每次循环有一次读d[i]和一次写d[i]）。学生错误计算了缺失次数和/或总访问次数，导致缺失率和平均访问时间错误。扣4分。
得分：1分。
（4）得分及理由（满分2分）
学生答案：3个页中，3次（缺页）。
标准答案：3个页，3次缺页。
评分：完全正确。
得分：2分。
题目总分：2+2+1+2=7分
（11分）对于上题中计算机M和程序P，假定P的部分机器级代码如下所示，其中，R0～R4为通用寄存器，SEXT表示按符号扩展；M中补码除法器逻辑结构如下所示。
...
//x在R2中，i在R4中
//数组d的首地址在R3中
mov R1, (R3+R4*4) //R1←d[i]
scov R1 //{R0,R1}←SEXT(R1)
idiv R1, R2 //R1←{R0,R1}/R2
...
请回答下列问题。
（1）若执行idiv指令的除运算时，d[i]=0x87654321、x=0xff，则补码除法器中寄存器R、Q和Y的初始内容分别是什么（用十六进制表示）？图中哪个部件包含计数器？在补码除法器执行过程中，由ALUop所控制的ALU运算有几种？（6分）
（2）假设idiv指令执行过程中会检测并触发除法异常，则执行idiv指令时，哪些情况下会发生除法异常（要求给出此时d[i]和x的十六进制表示机器数）？发生除法异常时，在异常响应过程中CPU需要完成哪些操作？（5分）
评分及理由
（1）得分及理由（满分6分）
学生答案中，对于寄存器R、Q、Y的初始内容，第一次识别结果“Y: 0x++”无法理解，第二次识别结果“Y：0xff”是错误的（正确应为0xfffffffe）。对于“哪个部件包含计数器”，两次识别结果都正确指出是“控制逻辑”。对于“ALU运算有几种”，两次识别结果都回答“4种”，这是错误的（正确应为加法和减法两种）。因此，该部分内容基本不正确。考虑到学生可能对除法器初始值计算不熟悉，但识别出了计数器位置，给予少量分数。
得分：1分（主要给“控制逻辑包含计数器”这一正确点）。
（2）得分及理由（满分5分）
学生答案中，两次识别都只提到了“除数为0”这一种异常情况（x=0x00），遗漏了溢出异常（d[i]=0x80000000, x=0xffffffff）。对于CPU的异常响应操作，学生提到了“保存通用寄存器”、“执行中断处理程序”、“开中断”、“终止程序运行”等，这些描述与标准答案“关中断、保存断点、跳转异常处理程序”在核心思路上有部分吻合（如保存现场、执行处理程序），但表述不精确且顺序有误（例如应先关中断再保存，且“开中断”通常是中断返回时的操作）。考虑到学生答出了除数为0的情况和CPU需要保存现场并处理异常的核心思想，给予部分分数。
得分：2分（给除数为0的情况和CPU需要响应异常的基本思路）。
题目总分：1+2=3分
评分及理由
（1）信号量定义及初值（满分约2分）
学生定义了四个信号量：num=3, dig=0, water=0, mutex=1。其中：
• num 对应标准答案中的 sk，表示可挖的树坑数量，初值3正确。
• dig 对应标准答案中的 empty，表示已挖好可用的树坑，初值0正确。
• water 对应标准答案中的 water，表示需要浇水的树苗，初值0正确。
• mutex 对应标准答案中的 mutexT，用于铁锹互斥，初值1正确。
信号量定义完整且初值正确，与标准答案在逻辑上等价。得2分。
（2）甲、乙、丙三人的同步互斥逻辑（满分约5分）
• 甲：先 P(num) 检查能否挖坑（树坑数小于3），再 P(mutex) 获取铁锹，挖坑后 V(mutex) 释放铁锹，V(dig) 通知乙有坑可用。逻辑正确。得1.7分。
• 乙：先 P(dig) 等待有坑，然后“放树苗”（此操作无需互斥，学生未加互斥是正确的），再 P(mutex) 获取铁锹填土，V(mutex) 释放铁锹，V(water) 通知丙浇水。逻辑正确。得1.7分。
• 丙：先 P(water) 等待浇水信号，浇水后 V(num) 增加一个可挖坑位。这里与标准答案不同：标准答案中乙在填土后同时 V(sk) 和 V(water)，而学生将 V(num) 放在丙浇水之后。这两种方式都是正确的，因为只要保证每完成一棵树（浇水后）才释放一个新的挖坑名额，就能满足“树坑数量小于3”的条件。学生的逻辑能保证同步，且没有破坏互斥关系。得1.6分。
本部分合计5分。
（3）整体代码结构与规范（无单独分值，已包含在上述评分中）
学生代码结构清晰，使用了P/V操作（与wait/signal等价），循环和信号量使用正确。整体同步互斥关系描述正确。
题目总分：2+5=7分
（8分）某系统中进程的虚拟地址空间包括内核区、用户栈、运行时堆、可读写数据段、只读代码段等区域，其布局如图所示，图中阴影部分表示未占用区域。现有C语言程序的部分代码如下。
char * ptr;
void main( )
{
int length;
ptr=(char *)malloc(100);
scanf("%s",ptr);
length=strlen(ptr);
printf("length=%d\n",length);
free(ptr);
}
请回答下列问题。
（1）上述程序执行时，其进程控制块位于哪个区域？执行scanf( )等待键盘输入时，该进程处于什么状态？（2分）
（2）main( )函数的代码位于哪个区域？其直接调用的哪些函数的功能需要通过执行驱动程序实现？（3分）
（3）变量ptr被分配在哪个区域？若变量length没有被分配在寄存器中，则会被分配在哪个区域？ptr指向的字符串位于哪个区域？（3分）
评分及理由
（1）得分及理由（满分2分）
学生答案：内核区，阻塞状态。
标准答案：PCB位于内核区，执行scanf()时进程处于阻塞态。
学生答案与标准答案完全一致。
得分：2分。
（2）得分及理由（满分3分）
学生答案：运行时堆，scanf()与printf()。
标准答案：main()函数的代码位于只读代码段，其直接调用的scanf()和printf()需要执行驱动程序。
学生答案的第一部分“运行时堆”是错误的。main()函数的代码（指令）应位于只读代码段（.text段），而非运行时堆。运行时堆是动态内存分配的区域。第二部分“scanf()与printf()”是正确的，这两个函数涉及I/O操作，需要驱动程序支持。
因此，第一部分错误扣分。本题共3分，第一部分为主要内容，扣2分。
得分：1分。
（3）得分及理由（满分3分）
学生答案：用户栈，可读写数据段，只读代码段。
标准答案：ptr位于读/写数据段，length位于用户栈段，ptr指向的字符串位于堆区。
学生答案的三个部分均不正确。
- 变量ptr是全局变量，应位于可读写数据段，而非用户栈。
- 变量length是main函数内的局部变量，若不在寄存器中，应位于用户栈，而非可读写数据段。
- ptr指向的字符串是malloc动态分配的内存，应位于运行时堆，而非只读代码段。
得分：0分。
题目总分：2+1+0=3分
（9分）某公司在承建国家重大工程项目时，工程部需要较长时间驻扎在偏远山区，工程部网络需要连接公司总部网络。假设综合考虑方案的技术可行性、安全性与经济性等因素后，决定租用我国自主建设的天通一号卫星通信链路，连接工程部网络的路由器R1和公司总部网络的路由器R2，如题47图所示。S1和S2为千兆以太网交换机；TR1和TR2为卫星信号地面收发设备，实现全双工调制解调。天通一号卫星轨道高度是36 000 km，电磁波信号传播速度为300 000 km/s。租用的卫星链路为R1和R2之间提供对称全双工信道，每个方向的数据传输速率为200 kb/s。
请回答下列问题。
（1）若忽略卫星信号中继以及TR1和TR2调制解调的时间开销，则R1到R2之间卫星链路的单向传播时延是多少？主机H向总部服务器传输数据时可以达到的最大吞吐量是多少？若忽略各层协议数据包的首部开销以及以太网内的传播时延，则主机H向总部服务器上传一个4000 B大小的工程进度报告文件，至少需要多长时间？（3分）
（2）现需要基于GBN滑动窗口协议为卫星链路设计单向可靠的数据链路层协议SLP，支持R1向R2发送数据，SLP数据帧长为1500 B，忽略ACK帧长度。若要求SLP的单向信道利用率不低于80%，则SLP的发送窗口至少为多少？SLP帧的序号字段至少需要多少位？（3分）
（3）若公司总部为工程部网络分配的IP地址空间是10.10.10.0/24，工程部进一步将该IP地址空间分配给3个子网，其中生活区子网可分配IP地址数不少于120个，作业区子网和管理区子网可分配IP地址数均不少于60个，且主机H已正确配置了IP地址，则作业区子网、管理区子网和生活区子网的子网地址分别是什么（给出CIDR地址形式）？（3分）
评分及理由
（1）得分及理由（满分3分）
学生答案中：
- 单向传播时延计算正确：0.24 s（即240 ms），得1分。
- 最大吞吐量回答正确：200 kb/s，得1分。
- 传输文件所需时间计算错误：学生计算为 \(\frac{4000B}{200kb/s} \times 3 + 0.24s = 0.72s\)，其中乘以3没有依据，且未正确考虑传播时延与传输时延的关系。标准答案为 \(240 \times 10^{-3} + \frac{4000 \times 8}{200 \times 10^3} = 400 \text{ ms}\)。因此该部分不得分。
本小题得分为2分。
（2）得分及理由（满分3分）
学生答案中：
- 发送窗口回答为“至少为4”，错误。根据标准答案计算，发送窗口至少应为8。
- 序号字段位数回答为“需要3位”，错误。根据标准答案，至少需要4位。
本小题得分为0分。
（3）得分及理由（满分3分）
学生答案中：
- 作业区子网：10.10.10.64/26，正确，得1分。
- 管理区子网：10.10.10.0/26，正确，得1分。
- 生活区子网：10.10.10.128/25，正确，得1分。
本小题得分为3分。
题目总分：2+0+3=5分
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