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2分。学生的基本设计思想是遍历数组A，对每个A[i]在后续元素中寻找绝对值最大的数和最大的数，然后取乘积较大者存入res[i]。这一思路虽然能得出正确结果，但并非最优方法（标准答案采用从右向左一次遍历，利用动态维护的最大最小值，时间复杂度O(n)）。学生的方法时间复杂度为O(n²)，效率较低，但基本思想正确，能够解决问题，因此给予部分分数。
（2）得分及理由（满分7分）
得3分。学生的代码实现存在以下问题：
1. 代码中有“初始化数组res的值”的注释，但未实际初始化res数组，可能导致错误。
2. 内层循环中，abs_MAX和MAX的更新逻辑正确，但res[i]的赋值语句位置错误（第一次识别结果中内循环有错误的res[i]赋值，第二次识别已修正，以第二次为准）。
3. 算法逻辑基本正确，能够通过遍历后续元素找到绝对值和实际最大值，并比较乘积。
4. 代码结构清晰，但效率较低。由于实现了基本功能，给予部分分数。
（3）得分及理由（满分2分）
得2分。学生正确分析了算法的时间复杂度为O(n²)，空间复杂度为O(1)，与标准答案分析一致（尽管算法不同）。
题目总分：2+3+2=7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）
得分：3分
理由：学生答案“最短时间为12，a,e,m,n为关键活动”与标准答案完全一致，计算正确，关键活动识别无误。
（2）得分及理由（满分3分）
得分：3分
理由：学生答案“b,d,c”与标准答案“b、c、d”一致（顺序不影响正确性），正确识别出与活动e同时进行的活动。
（3）得分及理由（满分2分）
得分：2分
理由：学生答案“j；6”与标准答案“时间余量最大的活动是j，余量为：6”完全一致。
（4）得分及理由（满分2分）
得分：2分
理由：学生答案“4；K”与标准答案“b的持续时间最多是4，若不改变b的持续时间，则可以压缩活动k”完全一致。
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：组号占6位，块内地址占6位（正确）。虚拟地址的前26位/虚拟地址中的前26位为Cache索引（错误）。标准答案指出，由于页大小为4KB，页内地址为12位，因此虚拟地址的低12位（VA11~VA0）与物理地址低12位相同。Cache索引（组号）应取自物理地址中对应位。Cache共有64组，需要6位索引，因此应从这12位页内地址中取高6位（VA11~VA6）作为Cache索引。学生回答“前26位”是完全错误的，这会导致索引位远超地址范围，属于概念性错误。因此，本小题扣2分，得1分。
（2）得分及理由（满分2分）
学生答案：d[100]的虚拟地址为0180 0084H（错误），Cache组号为3（错误）。计算过程：起始地址0180 0020H，每个int占4字节，d[100]的偏移量为100*4=400=0x190，因此虚拟地址为0180 0020H + 0x190 = 0180 01B0H。学生给出的0180 0084H可能是计算错误（如100*4=0x64，加上0x20得0x84）。根据错误地址计算Cache组号也会出错。标准答案中，根据正确地址0180 01B0H，其页内偏移为1B0H，取VA11~VA6（即1B0H的二进制`01 1011 0000`中，从高到低第11位到第6位）为`01 1011`=0x1B，再模64（因为64组），0x1B mod 64 = 27，十六进制为1BH，但标准答案给出06H。这里标准答案可能默认主存块起始地址按64B对齐，组号计算为(块内偏移/64) mod 64。对于地址0180 01B0H，块内偏移为0x1B0，块号=0x1B0/64=6（因为64=0x40），组号=6 mod 64 = 6。学生答案“3”无论从哪个角度看都是错误的。两问全错，扣2分，得0分。
（3）得分及理由（满分5分）
学生答案包含多个部分：
① d[0]在其所在主存块内的偏移量：第一次识别结果缺失，第二次识别有“$\frac{100000}{20H}$ ，24H”等混乱内容，无法判断明确答案。标准答案为20H（因为起始地址低字节为20H，块大小64B=0x40，所以块内偏移为0x20）。学生未给出清晰正确的十六进制数，此部分不得分。
② Cache缺失率：学生答案为6.25%（错误）。标准答案分析：数组d有2048个int，每个4字节，共8192字节。每个主存块64B，可容纳16个int。数组跨越的主存块数为 ceil(8192/64) = 128块？但标准答案通过分析起始地址不对齐，得出需要129个主存块。每次循环对d[i]先读后写，共4096次访存操作。每个主存块的第一个元素被读时发生一次缺失，共129次缺失。缺失率 = 129/4096 ≈ 3.15%。学生答案6.25%可能是错误地用了1/16（每个块16个元素，第一个缺失）计算，但忽略了起始不对齐和读写操作次数。此部分错误。
③ 平均访问时间：学生答案为“14个时钟周期”或“[模糊内容]”。标准计算为平均访问时间 = 命中时间 + 缺失率 × 缺失损失 = 2 + 3.15% × 200 ≈ 8.3周期。学生答案14无合理依据，错误。
综上，本小题三个要点均错误或未清晰给出，扣5分，得0分。
（4）得分及理由（满分2分）
学生答案：第一次识别为“两倾4. 两次。”，第二次识别为“两页半，两次。”。核心信息是“两页”和“两次”。标准答案：数组总大小8192字节，页大小4KB=4096字节，需要2页即可容纳（8192/4096=2）。但由于起始地址0180 0020H，第一页从0180 0000H开始，到0180 0FFFH结束，第一页容纳从偏移0x20到0xFFF的字节，共(0x1000-0x20)=4064字节，不足以放下全部8192字节，剩余8192-4064=4128字节需要第二页，且第二页也放不下全部剩余（第二页只有4096字节），因此还需要第三页。实际上，数组跨越了三个虚拟页。缺页次数等于访问到的不同页数，即3次。学生回答“两页”错误，“两次”也错误。因此本小题扣2分，得0分。
题目总分：1+0+0+0=1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：
- 初始R值错误，应为0xffffffff，学生答为0x87654321。
- 初始Q值错误，应为0x87654321，学生答为0x00000000。
- 初始Y值错误，应为0xfffffffe（因为x=0xff，符号扩展为32位后是0x000000ff，然后求补码为0xfffffffe），学生答为0x000000ff或0x0000 00FFH。
- 包含计数器的部件回答为“控制逻辑”，与标准答案“b中的控制逻辑”基本一致，可视为正确。
- ALU运算种类回答为“取反,加法,位移”，其中“位移”不属于ALUop控制的运算，标准答案应为加法和减法两种。学生答案中“取反”可能指求补码过程中的取反加一，但ALUop直接控制的是加/减运算。
综上，该部分核心要点（R、Q、Y初始值）全错，计数器部件回答基本正确，ALU运算种类回答不准确。扣除相应分数。得分：1分（仅计数器部分给分）。
（2）得分及理由（满分5分）
学生答案中：
- 仅指出除数为0（X为00000000H）一种异常情况，遗漏了溢出异常（d[i]=0x80000000, x=0xffffffff）的情况。
- 对于异常响应操作，回答“保存现场,保存断点,调用中断处理程序”，与标准答案“关中断，修改CPU状态为内核态，保存断点（PC和PSWR中的值），跳转到异常处理程序”相比，缺少“关中断”和“修改CPU状态”的细节，但“保存现场”可涵盖保存断点等操作，“调用中断处理程序”与“跳转到异常处理程序”意思相近。可视为基本正确但不完整。
综上，异常情况回答不完整，响应操作回答基本正确但不精确。扣除相应分数。得分：2分。
题目总分：1+2=3分
评分及理由
（1）得分及理由（满分7分）
学生作答存在以下问题：
- 同步逻辑错误：题目要求“当树坑数量小于3时，甲才可以挖树坑”，学生使用了条件判断
if(tree < 3)来实现，但这在并发环境下是不安全的，因为对共享变量tree的读写没有互斥保护，可能导致多个甲同时进入挖坑条件，违反“树坑数量小于3”的限制。正确做法应使用信号量sk来控制可挖坑的数量。 - 进程同步不完整：甲、乙、丙三个进程之间没有形成正确的同步链条。标准答案中通过
empty和water信号量实现了“挖坑-放树填土-浇水”的顺序同步，而学生答案中仅通过共享变量tree和tree_water的非原子操作来判断，无法保证乙在甲挖坑之后执行、丙在乙填土之后执行，可能导致乙或丙在条件不满足时执行或永远不执行。 - 互斥信号量使用不当：学生为铁锹和水桶分别设置了互斥信号量，但水桶实际上只在丙使用，不需要互斥信号量；铁锹的互斥使用虽然正确，但缺少了对树坑数量的同步控制。
- 缺少循环结构：题目隐含三人持续工作，学生答案中甲、乙、丙的代码块没有循环，执行一次后就会结束，不符合题意。
综上，学生答案未能正确实现三人植树过程的同步互斥关系，核心逻辑存在严重错误。但考虑到学生识别结果中可能存在误写（如int int tree_water），且基本理解了需要互斥使用铁锹，给予少量分数。
得分：1分（满分7分）
题目总分：1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）
学生回答：进程控制块位于“只读代码段”，进程状态为“阻塞态”或“阻塞状态”。
评分分析：标准答案为“进程控制块位于内核区”。进程控制块（PCB）是操作系统内核管理进程的数据结构，必然位于内核区，而非用户空间的只读代码段。因此，关于PCB位置的回答存在逻辑错误，扣1分。关于进程状态，学生回答“阻塞态”是正确的，可得1分。本题共2分，学生得1分。
（2）得分及理由（满分3分）
学生回答：main()函数位于“可读写数据段”，其直接调用的“scanf, printf”需要通过驱动程序实现。
评分分析：标准答案为“main()函数的代码位于只读代码段”。代码（包括main函数）应存放在只读代码段（.text段），而非可读写数据段。因此，关于main函数位置的回答存在逻辑错误，扣1分。关于需要驱动程序的函数，学生正确指出了scanf和printf（它们涉及I/O操作，最终需要调用驱动程序），这部分回答正确，可得2分。本题共3分，学生得2分。
（3）得分及理由（满分3分）
学生回答：变量ptr位于“运行时的堆”；变量length位于“用户栈”；ptr指向的字符串位于“运行时的堆”。
评分分析：标准答案为“ptr位于读/写数据段，length位于用户栈，ptr指向的字符串位于堆区”。
① 对于变量ptr：ptr是全局变量，应分配在可读写数据段（.data或.bss段），而非堆区。学生回答错误，扣1分。
② 对于变量length：学生回答“用户栈”是正确的，可得1分。
③ 对于ptr指向的字符串：该字符串空间由malloc(100)动态分配，位于堆区。学生回答“运行时的堆”是正确的，可得1分。
本题共3分，学生得2分。
题目总分：1+2+2=5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为120 ms，这是错误的（正确应为240 ms）。最大吞吐量200 kbps正确。最少时间未计算。因此，第一问仅答对部分内容。考虑到传播时延计算错误且缺少最少时间计算，扣2分，得1分。
（2）得分及理由（满分3分）
学生答案中未提供第二问的任何解答，因此得0分。
（3）得分及理由（满分3分）
根据第二次识别结果，学生给出的子网划分结果与标准答案完全一致（生活区10.10.10.128/25，管理区10.10.10.64/26，作业区10.10.10.0/26），因此得3分。
题目总分：1+0+3=4分
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