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：0分
理由：学生的基本设计思想是使用两层循环遍历所有i和j的组合，并试图通过维护一个“min”变量来找到A[i]与A[j]乘积的最大值。然而，这里存在严重的逻辑错误：题目要求计算A[i]与A[j]（i≤j）乘积的最大值，但学生的思路是寻找乘积的最小值（因为变量名为min，且比较条件是A[i]*A[j] < min时更新min）。这与题目要求完全相反。因此，该设计思想不能正确解决问题，属于逻辑错误，扣4分。
（2）得分及理由（满分7分）
得分：0分
理由：根据设计思想实现的代码同样存在逻辑错误。代码中变量名为`min`，初始化为一个极大值（2³²-1），但在内层循环中，它被用来存储A[i]*A[j]的最小值（因为更新条件是`if(A[i]*A[j] < min)`）。最终将`min`赋值给`res[i]`，这导致`res[i]`存储的是A[i]与后续元素乘积的最小值，而非题目要求的最大值。因此，代码无法实现题目功能，属于核心逻辑错误，扣7分。此外，代码中`2³²`的写法在C/C++中是非法的（应为`INT_MAX`或类似常量），但根据“禁止扣分”原则，这属于识别或书写问题，不额外扣分。
（3）得分及理由（满分2分）
得分：2分
理由：学生正确分析了自己所设计算法的时间复杂度为O(n²)和空间复杂度为O(1)。尽管算法本身是错误的，但复杂度分析是基于其给出的代码逻辑进行的，且分析正确。根据评分要求，此部分不因算法整体错误而扣分，故给满分2分。
题目总分：0+0+2=2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：与e同时进行的活动可能有c、d、b。与标准答案“b、c、d”一致（顺序不影响）。得3分。
（3）得分及理由（满分2分）
学生答案：时间余量最大的活动是j，余量是6。与标准答案完全一致。得2分。
（4）得分及理由（满分2分）
学生答案第一部分：b的持续时间最多是4。与标准答案一致。
学生答案第二部分：“若不改变b的持续，则需压缩k至1才能保证工程不延期”。标准答案为“压缩活动k”。学生答案指出了压缩k，并给出了具体压缩至1的额外信息。根据打分要求第4条“禁止加分：对于学生做的额外分析不给予加分”，以及第5条“对于多种解题方法不要重复给分”，此额外信息不影响得分，且核心答案“压缩k”正确。因此该部分不扣分。
综上，第(4)问答案正确。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：组号字段占6位，块内地址字段占6位，VA6～VA11可作为Cache索引。
标准答案：组号6位，块内地址6位，VA₁₁~VA₆可作为Cache索引（即VA6~VA11）。
学生答案与标准答案一致，得3分。
（2）得分及理由（满分2分）
学生答案：d[100]的虚拟地址为0180 01B0H，对应的Cache组号是6号。
标准答案：虚拟地址为0180 01B0H，Cache组号为06H（即6号）。
学生答案正确，得2分。
（3）得分及理由（满分5分）
学生答案：d[0]在主存块内的偏移量是20H；Cache缺失率为3.13%；平均访问时长为8个周期。
标准答案：偏移量20H；缺失率3.15%；平均访问时间8.3个周期。
偏移量20H正确（1分）。缺失率计算：学生给出1/32=3.13%，标准答案为129/4096≈3.15%，两者接近，且学生计算思路基本正确（将缺失次数近似为每块一次，共2048/16=128块，但实际为129块，误差很小），可视为正确，得2分。平均访问时间：学生计算为8个周期，标准答案为8.3，存在误差，但计算过程（2×96.87%+202×3.13%）逻辑正确，结果近似，扣1分。本小题得1+2+1=4分。
（4）得分及理由（满分2分）
学生答案：数组d分布在3页中；缺页次数为2次。
标准答案：分布在3页中；缺页次数为3次。
页数3正确（1分）。缺页次数：学生答2次，标准答案为3次。由于数组起始地址为0180 0020H，跨越3个页，首次访问每个页时都会发生缺页，应为3次。学生答案错误，扣1分。本小题得1分。
题目总分：3+2+4+1=10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）
学生第一次识别结果：
- “Cn包含计数器”：标准答案指出“b中的控制逻辑包含计数器”，学生答“Cn”，可能是指图中的控制逻辑（Control Logic），但表述不明确，考虑到识别误差，可以认为基本正确，不扣分。
- “ALUop控制系数和x相加”：表述模糊且不完整。标准答案指出ALU运算包含加法和减法，学生只提到“相加”，且未说明有几种运算，属于关键信息缺失和错误。
学生第二次识别结果：
- “R：0000 0000 Q：87654321 X：0000 00ff”：初始值完全错误。根据题目，d[i]=0x87654321，x=0xff，且scov指令将R1符号扩展为64位（R0:R1）。idiv指令执行{R0,R1}/R2（R2为x）。补码除法器初始化时，R应为被除数高32位（即R0，符号扩展后为0xffffffff），Q应为被除数低32位（即R1，0x87654321），Y应为除数（即R2，0xff）符号扩展为32位（0xfffffffe）。学生答案R和Y的值均错误。
- “Cn包含计数器”：同第一次，基本正确。
- “ALUop控制余数和X相加”：同第一次，表述模糊且不完整，未说明运算种类。
综合两次识别，学生对寄存器初始值的回答错误，对ALU运算种类的回答不完整且错误。因此，本小题扣分严重。
得分：1分（仅“包含计数器”部分基本正确）。
（2）得分及理由（满分5分）
学生两次识别结果均指出：
- “除数为0时会发生异常,此时x=0000 0000”：这部分正确，对应标准答案的第一种情况。
- “产生异常时,CPU进入内核态”：这部分不完整。标准答案要求列出异常响应过程中的多个操作（关中断、保存断点、跳转异常处理程序），学生只提到“进入内核态”，属于关键信息缺失。
学生未提及第二种溢出异常情况（d[i]=0x80000000, x=0xffffffff），属于答案不完整。
因此，本小题扣分。
得分：2分（答对除数为0的情况得部分分，但未答全异常情况和响应操作）。
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）
学生定义了三个信号量：qiao（互斥使用铁锹，初值1）、water（同步浇水，初值0）、plant（同步放树苗，初值0），并定义了一个整型变量ken（初始为0）来记录树坑数量。与标准答案相比，缺少一个专门控制可挖坑数量（小于3）的信号量，而是用if(ken<3)判断，这在多进程同步中可能因竞争条件导致错误。此外，信号量命名与标准不同但不影响逻辑。扣1分，因为缺少一个关键同步信号量（sk），且用共享变量ken判断条件未加互斥保护，存在逻辑隐患。得1分。
（2）甲进程逻辑（满分约2分）
甲在ken<3时申请铁锹挖坑，挖完后ken++并释放铁锹，然后signal(plant)通知乙。但问题在于：① if(ken<3)没有用信号量或互斥保护，多个甲可能同时进入导致坑数超过3；② 没有像标准答案那样用wait(sk)来限制可挖坑数。逻辑有错误，扣1.5分。得0.5分。
（3）乙进程逻辑（满分约2分）
乙中出现了两个wait(qiao)，这会导致死锁（申请两次互斥信号量，但只释放一次）。另外，乙先wait(qiao)再wait(plant)，顺序可能导致效率问题但不一定错；乙执行后ken--并signal(water)通知丙，但缺少对可挖坑数的恢复信号（如标准中的signal(sk)）。逻辑有严重错误（重复wait同一互斥量），扣2分。得0分。
（4）丙进程逻辑（满分约1分）
丙正确等待water信号后浇水，没有额外操作，与标准一致。得1分。
题目总分：1+0.5+0+1=2.5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：PCB处于内核区；scanf()等待键盘输入时，进程处于阻塞态。
标准答案：PCB位于内核区；执行scanf()时进程处于阻塞态。
学生回答与标准答案完全一致。得2分。
（2）得分及理由（满分3分）
学生答案：main()函数的代码位于只读代码区；malloc、scanf、printf需要通过执行驱动程序。
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。
分析：第一问正确。第二问中，学生列出了malloc、scanf、printf。malloc是库函数，用于动态内存分配，其功能主要在用户空间的内存管理器中实现，不直接涉及驱动程序。只有涉及I/O操作的scanf和printf才需要通过执行驱动程序实现。因此，学生多答了malloc，这是一个逻辑错误。考虑到题目问的是“直接调用的哪些函数”，且malloc确实被调用，但其功能不通过驱动程序实现，此处应扣分。扣1分。得2分。
（3）得分及理由（满分3分）
学生答案：ptr被分配在运行时堆；length会被分配在可读写数据区；ptr指向的字符串位于用户栈。
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。
分析：
第一问：ptr是全局变量，应位于数据段（可读写数据区），而非运行时堆。学生回答错误，扣1分。
第二问：length是main函数内的局部变量，若不在寄存器中，应位于用户栈。学生回答为“可读写数据区”，错误，扣1分。
第三问：ptr指向的字符串是malloc动态分配的内存，应位于堆区。学生回答为“用户栈”，错误，扣1分。
本小题共扣3分。得0分。
题目总分：2+2+0=4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（240ms），最大吞吐量正确（200kb/s），文件传输最少时间计算正确（400ms）。虽然计算过程表述略有不同（如将240ms拆分为两个120ms相加），但结果与标准答案一致，思路正确。因此得3分。
（2）得分及理由（满分3分）
学生答案中计算发送窗口和序号字段的公式有误。标准答案中信道利用率公式的分母应为“2×单向传播时延+发送一帧的时间”，而学生答案的分母为“发送一帧的时间+240ms”，忽略了卫星链路双向传播时延（即RTT）应为2×240ms=480ms。因此，其计算出的发送窗口n≥4和序号字段至少为4是错误的。根据标准答案，发送窗口至少为8，序号字段至少为4位。学生答案中窗口大小错误，但序号字段位数结果碰巧正确（标准答案也是4位），然而由于核心计算逻辑错误，导致窗口大小错误，因此不能给分。得0分。
（3）得分及理由（满分3分）
学生答案中三个子网的CIDR地址形式与标准答案完全一致：管理区10.10.10.0/26，作业区10.10.10.64/26，生活区10.10.10.128/25。分配合理，符合题目要求。因此得3分。
题目总分：3+0+3=6分
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