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）
学生给出的基本设计思想与标准答案一致：从后向前扫描数组，对每个A[i]分别维护从i到n-1的最大值和最小值，并根据A[i]的正负性选择与最大值或最小值相乘。思路清晰完整，得4分。
（2）得分及理由（满分7分）
学生代码整体正确，但存在一处逻辑瑕疵：在更新MAX和Min的代码中，使用了else if，这会导致如果当前元素A[i]大于MAX，则不会更新Min，即使A[i]可能同时小于当前的Min（这种情况在从后向前遍历时，当A[i]是新的最大值且小于当前最小值时可能发生，但实际由于MAX和Min初始化为同一值且从后向前更新，这种情况不会出现，但逻辑上不够严谨）。不过，考虑到学生思路正确，代码功能能达到题目要求，且该瑕疵不影响最终结果，扣1分。得6分。
（3）得分及理由（满分2分）
学生正确分析了时间复杂度和空间复杂度，均为O(n)和O(1)，得2分。
题目总分：4+6+2=12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。
得分：3分。
（2）得分及理由（满分3分）
学生答案：b、c、d。与标准答案完全一致。
得分：3分。
（3）得分及理由（满分2分）
学生答案：g，6。标准答案为j，余量6。
分析：学生给出了错误的活动名“g”，但余量“6”正确。根据“禁止扣分”规则第1、2、4条，字符“g”与“j”存在识别错误的可能性，且核心逻辑（余量为6）正确，因此判定为误写，不扣分。
得分：2分。
（4）得分及理由（满分2分）
学生答案：b持续时间：4，压缩k的持续时间。与标准答案完全一致。
得分：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：6.6, VA11~VA6。标准答案中，Cache组号字段为6位，块内地址字段为6位，虚拟地址中VA₁₁~VA₆可作为Cache索引。学生答案“6.6”应理解为组号6位、块内地址6位，与标准答案一致；“VA11~VA6”也正确。因此得3分。
（2）得分及理由（满分2分）
学生答案：018001B0H 6。标准答案中，d[100]的虚拟地址为0180 01B0H，Cache组号为06H（即十进制6）。学生答案地址正确，组号6也正确。因此得2分。
（3）得分及理由（满分5分）
学生答案：偏移量：20H, 缺失率：3.15%. 8.37。标准答案中，d[0]在其所在主存块内的偏移量为20H，Cache缺失率为3.15%，平均访问时间为8.3个时钟周期。学生答案偏移量20H正确；缺失率3.15%正确；平均访问时间8.37与标准答案8.3略有差异，可能是计算过程中的四舍五入误差，考虑到计算题允许合理误差，且核心思路和结果基本正确，此处不扣分。因此得5分。
（4）得分及理由（满分2分）
学生答案：0在3项中, 缺页次数：3。标准答案中，数组d分布在3个页中，缺页次数为3次。学生答案“0在3项中”表述不清，但结合上下文和“缺页次数：3”，可推断其意为数组分布在3个页中，且缺页次数为3。因此得2分。
题目总分：3+2+5+2=12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：
- R初始值：给出了“FFFF FFFFH”，对应标准答案的0xffffffff，正确。
- Q初始值：给出了“87654321H”，对应标准答案的0x87654321，正确。
- Y初始值：给出了“0000 00FFH”，但标准答案为0xfffffffe。这里学生错误地将除数x（0xff）直接作为Y的初始值。根据补码除法原理，Y应初始化为除数绝对值的补码（对于负数除数，需先取绝对值再求补），且位宽与R、Q一致（32位）。x=0xff（即+127），其32位补码为0x0000007f，但标准答案给出的是0xfffffffe，这似乎对应的是x=0xff的某种处理（可能是将x视为-1？但题目中x=0xff是正数）。标准答案本身存在疑点（x=0xff为正数，Y却为负数补码0xfffffffe，这不符合常规补码除法初始化规则）。结合常见教材，对于补码除法（如不恢复余数法），Y通常初始化为除数的补码（双倍字长？但图中Y是32位）。若x=0xff（000000FFH），其32位补码就是000000FFH。但标准答案给的是0xfffffffe，可能是将x视为-1（0xffffffff）并进行了某种调整？题目条件x=0xff，是正数，所以标准答案的Y值可能有问题。然而，学生答案“0000 00FFH”更符合正数0xff的32位补码表示，但标准答案不同。鉴于学生答案在数值上更合理，且题目要求按标准答案评分，此处学生答案与标准答案不符，应扣分。
- 包含计数器的部件：学生答“控制逻辑部件”，与标准答案“b中的控制逻辑”一致，正确。
- ALU运算种类：学生答“加、减运算”，与标准答案“加法和减法”一致，正确。
综上，Y初始值错误，扣2分；其余部分正确。本小题得4分。
（2）得分及理由（满分5分）
学生答案中：
- 除法异常情况1：学生答“X为0000 0001H，除0异常”。这里学生将除数x为0x00000001视为除0异常，这是错误的。除0异常是指除数为0，而不是1。标准答案为“x为0x00000000”。此处逻辑错误，扣2分。
- 除法异常情况2：学生答“0[15]为8000 0001H且X为FFFF FFFFH”。这里“0[15]”可能意指d[i]，但数值“8000 0001H”错误。标准答案为d[i]=0x80000000且x=0xffffffff。学生给出的d[i]值多了一个最低位的1，导致不是最小的32位补码负数，因此不会发生溢出异常。此处逻辑错误，扣2分。
- 异常响应操作：学生答“除运算异常，CPU检测后，保存状态，关中断，跳入内核中异常处理程序”。该描述包含了关中断、保存状态（隐含PC和程序状态）、跳转异常处理程序等关键点，与标准答案基本一致，得1分。
本小题得1分。
题目总分：4+1=5分
评分及理由
（1）得分及理由（满分7分）
学生答案存在多处逻辑错误和信号量定义不完整的问题，与题目要求不符。
- 信号量定义错误：学生定义了 `position = 3; pit = 0; tree = 0; mutex = 1;`。其中 `position` 意图可能对应“可挖坑数”，但命名不清晰，且未在代码中正确使用。`pit` 和 `tree` 的初值设置（0）与题目“初始坑=0”可能对应，但未体现“树坑数量小于3时甲才可以挖树坑”的约束（即最大并行挖坑数为3）。标准答案通过 `sk=3` 和 `empty=0` 两个信号量清晰地实现了这个约束和生产-消费关系。学生方案缺少对“可挖坑数”上限（3）的明确控制。
- 同步逻辑错误：
- 甲（挖坑）：代码为 `wait(p); wait(m); 挖坑; signal(m); signal(p);`。这里的 `p` 未定义，从上下文推测可能是 `pit`。若 `pit` 初值为0，则甲一开始就会在 `wait(pit)` 上阻塞，无法开始挖坑，逻辑错误。甲的行为应受“可挖坑数”限制，而不是等待一个初始为0的信号量。
- 乙（放苗填土）：代码为 `wait(p); 放树苗; signal(p); wait(m); 填土; signal(m); signal(tree);`。这里 `wait(p)` 同样会阻塞。更重要的是，铁锹（mutex）的使用方式错误。题目指出铁锹用于挖坑和填土，因此甲挖坑和乙填土需要互斥使用铁锹。学生代码中，乙在“放树苗”操作后才申请铁锹(`wait(m)`)，这意味着“放树苗”和“填土”之间铁锹可能被甲拿走挖新坑，但乙的“填土”操作本身还未完成，这不符合“放树苗入坑并填土”应作为一个连贯动作使用铁锹（或至少填土必须用铁锹）的语义。标准答案中，乙的整个“入坑并填土”操作都在 `mutexT` 保护下，是合理的。
- 丙（浇水）：逻辑 `wait(tree); 浇水;` 基本正确，表示等待有树苗需要浇水。
- 信号量作用不清晰：学生定义的信号量未说明其作用，且在实际使用中逻辑混乱，未能正确构建甲、乙、丙三者的同步关系（甲生产坑、乙消费坑并生产待浇水树苗、丙消费待浇水树苗）。
- 资源互斥问题：学生对铁锹(`mutex`)的互斥使用安排不当，如上述分析。
- 水桶资源：题目中提到水桶一个，但学生代码未体现对水桶的互斥访问。不过，题目要求“定义尽可能少的信号量”，且浇水动作本身可能隐含了水桶的使用，标准答案也未为水桶单独设置信号量，因此这一点不扣分。
综上，学生答案未能正确实现题目要求的同步互斥关系，核心逻辑存在错误。但考虑到其尝试定义了信号量并使用了PV操作框架，且丙的流程基本正确，给予一定的步骤分。
得分：2分（满分7分）
题目总分：2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、阻塞态”。
标准答案：进程控制块位于内核区；执行scanf()等待键盘输入时，进程处于阻塞态。
学生答案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()只读代码区，scanf和printf需执行驱动。”
标准答案：main()函数的代码位于只读代码段（.text）；其直接调用的scanf()和printf()需要执行驱动程序。
学生答案正确指出了main()函数位于只读代码区，并正确列出了scanf和printf两个需要驱动程序实现的函数。答案完整且正确，得3分。
（3）得分及理由（满分3分）
学生答案：“ptr被分在可读写段。”
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。
学生答案仅正确回答了ptr的分配区域（可读写段），但未回答length和ptr指向字符串的分配区域。问题包含三个小问，学生只回答了三分之一的内容。因此，本题只能给予部分分数。考虑到核心逻辑（ptr的位置）正确，但回答不完整，扣2分，得1分。
题目总分：2+3+1=6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：240, 200, 400。与标准答案（240ms，200kb/s，400ms）完全一致。因此得3分。
（2）得分及理由（满分3分）
学生答案存在识别不清和表述混乱的问题。关键信息为“Ws 7, 7 - 2, 为 8, 2^7, Ws + 1, k 动为 4”。结合上下文和标准答案判断，其核心结论“发送窗口至少为8”和“序号字段至少需要4位”是正确的。虽然过程表述不清，但根据“禁止扣分”原则，对于识别错误（如“2^7”可能为“2^k”或“≥9”的误写）且最终结论正确的情况，不扣分。因此得3分。
（3）得分及理由（满分3分）
学生答案：10.10.10.64/26、10.10.10.0/26, 10.10.10.128/25。与标准答案完全一致。因此得3分。
题目总分：3+3+3=9分
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