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：4分。
理由：学生给出的设计思想是“双层循环，外层遍历i，内层遍历j≥i，用A[i]*A[j]更新res[i]的最大值”。该思路能够正确解决题目要求，虽然时间复杂度为O(n²)，不是最优，但题目要求“尽可能高效”，没有强制必须最优，且思路本身正确。根据“思路正确不扣分”原则，给满分4分。
（2）得分及理由（满分7分）
得分：7分。
理由：学生给出的C语言代码逻辑正确，实现了题目要求：对每个i，枚举j从i到n-1，计算乘积并保留最大值。代码中初始化res[i]=0，对于所有元素为负数的情况也正确（因为乘积最大值为负数或0，初始0会在比较中被更大乘积替换；但是若所有乘积都小于0，如A={-5,-2}，A[0]*A[0]=25>0，res[0]更新为25；A[0]*A[1]=10>0，res[0]=25；res[1]初始0，A[1]*A[1]=4>0，res[1]=4。实际上若数组只有一个负数如A={-3}，则res[0]初始0，A[0]*A[0]=9>0，res[0]=9，正确）。没有逻辑错误。虽然时间复杂度不是最优，但代码正确，给满分7分。
（3）得分及理由（满分2分）
得分：2分。
理由：学生正确分析了时间复杂度O(n²)和空间复杂度O(1)，与代码一致，给满分2分。
题目总分：4+7+2=13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）
学生作答：最短时间为12，关键活动为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）
学生作答：可能同时进行的活动有b、c、d。与标准答案一致，得3分。
（3）得分及理由（满分2分）
学生作答：时间余量最大的活动是j，时间余量是6。与标准答案一致，得2分。
（4）得分及理由（满分2分）
学生第一次识别结果为“b的持续时间最短是4”，第二次识别结果为“h的持续时间最多是4”。标准答案为“b的持续时间最多是4”。虽然两次识别结果中一次将“b”识别为“h”，一次将“最多”识别为“最短”，但结合题目上下文（问的是“b的持续时间最多是多少”）以及两次识别中均出现的“持续时间”和“4”，可以判断学生核心意图是回答b的持续时间为4，且最终判断为压缩活动k。根据禁止扣分规则第1条和第5条，识别错误不扣分。学生答案中“压缩k活动的持续时间也能保持工程不延期”与标准答案一致。因此该小题得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：Cache组号字段占6位；块内地址字段占6位；虚拟地址中VA₁₁~VA₆可作为Cache索引。
理由：与标准答案完全一致，主存地址中Cache组号字段6位、块内地址字段6位均正确，虚拟地址中可作为Cache索引的位为VA₁₁~VA₆也正确。得满分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；d[100]所在主存块对应的Cache组号为6。
理由：标准答案为d[100]虚拟地址0180 01B0H，Cache组号06H（即6），学生结果正确。得满分2分。
（3）得分及理由（满分5分）
学生答案：d[0]在其所在主存块内的偏移量是20H；访问数组d的Cache缺失率为3.15%；数组元素的平均访问时间为8.3个时钟周期。
理由：d[0]偏移量20H正确；缺失率3.15%与标准答案一致；平均访问时间8.3个时钟周期也正确。三项均正确，得满分5分。
（4）得分及理由（满分2分）
学生答案：数组d分布在3个页中；访问数组d引起的缺页次数为3。
理由：标准答案数组d分布在3个页中，缺页次数为3，学生结果正确。第二次识别中“3个组”“缺失次数”为识别误差，不影响核心逻辑，不扣分。得满分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）
本小题满分6分，学生实际得分4分。
具体分析：
- 寄存器 R 初值：标准答案为 0xffffffff，学生答案为 0xFFFFFFFF，正确，得1分。
- 寄存器 Q 初值：标准答案为 0x87654321，学生答案为 0x87654321，正确，得1分。
- 寄存器 Y 初值：标准答案为 0xfffffffe，学生答案为 0x000000FF，错误，扣2分。原因：根据补码除法器结构，d[i] 为 0x87654321，是负数，SEXT 后为 0xFFFFFFFF87654321；x 为 0xff，按符号扩展后为 0xFFFFFFFF。图中 Y 寄存器接收除数 x 的扩展结果，故 Y 应为 0xFFFFFFFF，而非 0x000000FF。学生将 x=0xff 直接零扩展处理，逻辑错误，需扣分。
- 哪个部件包含计数器：标准答案为“b中的控制逻辑”，学生答案为“图中控制逻辑部件”，含义一致，正确，得1分。
- ALUop 控制运算种类：标准答案为“加法和减法”，学生答案为“加法和减法”，正确，得2分。
综上，本小题得分为 1+1+1+2 = 5 分？不对，重新计算：R得1分，Q得1分，Y错误扣2分（但该点满分不止2分？原题6分，其中三个寄存器各2分？不，三个寄存器、计数器、运算种类共5个点，每题6分，分值分配约为：R/Q/Y 各1分？不，标准答案中R、Q、Y三者共3分，计数器1分，运算种类2分，共6分。学生R正确得1分，Q正确得1分，Y错误得0分；计数器正确得1分；运算种类正确得2分。合计1+1+0+1+2=5分。但参考答案中Y=0xfffffffe正确，学生写0x000000FF，错误。因此扣1分。所以本小题得5分。但题目分值为6分，为何得5分？因为Y错误扣1分？不对，Y满分假设为1分？标准答案中Y为0xfffffffe，学生错，扣1分，所以得5分。但前面分析说扣2分，需统一：若R、Q、Y各占1分，则Y错扣1分，得5分。但标准答案中R、Q、Y三个值，学生错了Y，扣1分，所以第(1)问得5分？但总分6分，扣1分，得5分。然而实际阅卷中，三个寄存器可能共占3分，每错一个扣1分，所以扣1分，得5分。但标准答案中Y为0xfffffffe，学生为0x000000FF，错误，扣1分。所以本小题得5分。但按题目分值6分，学生得5分。然而我需再确认：标准答案“R 中的值为 0xffffffff，Q 中的值为 0x87654321，Y 中的值为 0xfffffffe。b 中的控制逻辑包含计数器，ALUop 所控制的 ALU 运算包含加法和减法。”共6分，分值分配可能R/Q/Y各1分，计数器1分，运算种类2分，共6分。学生R正确1分，Q正确1分，Y错误0分，计数器正确1分，运算种类正确2分，总计5分。所以第(1)问得5分。
但学生Y写成0x000000FF，为什么错？因为x=0xff，按符号扩展应变为0xFFFFFFFF，但图中Y是除数寄存器，根据补码除法器结构，Y接收的是除数x扩展后的值。学生误以为x=0xff零扩展为0x000000FF，忽略了SEXT符号扩展。这是逻辑错误，扣1分。因此第(1)问得5分。
但检查标准答案，Y的值为0xfffffffe，即-2，而不是0xffffffff。为什么？因为补码除法器中，Y寄存器可能保存的是除数的补码？或者Y是除数x的相反数？需要仔细看题图。但标准答案Y=0xfffffffe，即-2的补码，而x=0xff=-1，所以Y可能是-x？或者是x的某种变换？但无论怎样，学生答案是0x000000FF，完全错误，扣1分。因此本小题得5分。
但再看学生第一次识别结果中Y=0x000000FF，第二次也是0x000000FF，说明学生确实错了。所以本小题得5分。
然而题目总分6分，学生得5分，扣1分。但标准答案中Y为0xfffffffe，与0x000000FF相差甚远，为何只扣1分？因为该点只占1分。所以本小题得5分。
综上，第(1)问得5分。
（2）得分及理由（满分5分）
本小题满分5分，学生实际得分2分。
具体分析：
- 除法异常条件：标准答案给出两种情况：①除数为0异常，x=0x00000000；②溢出异常，d[i]=0x80000000，x=0xffffffff。学生答案第一次识别：①x=0x00000000；②d[i]为00000000且x=0xFFFFFFFF，错误，因为d[i]应为0x80000000而不是0。第二次识别：①x=00000000H；②d≠80000000且x=0xFFFFFFFF，错误，因为应为d=80000000且x=FFFFFFFF。学生把d的条件写反了，逻辑错误。该部分满分3分，学生只答对了除数为0的情况，得1分；溢出情况错误，扣2分。所以异常条件部分得1分。
- 异常响应操作：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。学生答案：①将PC写入EPC；②将异常原因写入Cause；③切换内核态并屏蔽中断；④将PC置为异常处理程序入口地址。学生答案中包含了“切换内核态并屏蔽中断”（对应关中断和内核态）、“将PC置为异常处理程序入口地址”（对应跳转），但缺少“保存PSWR”，且将“保存断点”仅写为“PC写入EPC”，不够完整，但EPC即异常程序计数器，可视为保存PC。此外学生写了“将异常原因写入Cause”，这是额外信息，但不算错，只是多余，不扣分。总体看，学生答出了关键步骤：关中断、内核态、保存PC、跳转。但缺少保存PSWR，且保存断点不完整（只保存PC，未保存PSWR）。该部分满分2分，学生得1分（因为主要步骤有，但不完整）。所以异常响应部分得1分。
综上，第(2)问得分为1+1=2分。
题目总分：5+2=7分
但题目总分11分，学生得7分。然而第(1)问满分6分，学生得5分；第(2)问满分5分，学生得2分；合计7分。但标准答案中第(2)问异常条件部分满分3分，响应部分2分，学生条件得1分，响应得1分，共2分。所以第(2)问得2分。因此总分5+2=7分。
但需检查：第(1)问学生Y错误扣1分，得5分；第(2)问学生异常条件错误扣2分，得1分，响应不完整扣1分，得1分，共2分。所以总分7分。
然而标准答案中第(2)问异常条件，学生第二次识别中“d≠80000000且x=0xFFFFFFFF”错误，应为d=80000000且x=FFFFFFFF，逻辑错误，扣分。所以第(2)问得2分无误。
但第(1)问中，学生Y=0x000000FF错误，但标准答案Y=0xfffffffe，学生错，扣1分，得5分。但学生ALUop运算种类正确得2分，计数器正确得1分，R和Q正确各1分，共5分。所以第(1)问5分。
因此总分7分。
但题目总分11分，学生得7分，合理。
最后，按照输出格式，题目总分：5+2=7分。但用户要求最后一行输出{{0}}格式，将0改为实际总得分。所以应为{{7}}。
但需注意：用户样例格式中题目总分计算为0+0+0=0分，但本题有两个问题，所以应输出（1）得分及理由（满分6分），（2）得分及理由（满分5分），题目总分：5+2=7分。
然而用户给的样例格式中有（1）（2）（3），但本题只有（1）（2），所以调整。
最终输出：
评分及理由
（1）得分及理由（满分6分）
本小题满分6分，学生实际得分5分。具体：R正确得1分，Q正确得1分，Y错误得0分（扣1分），计数器正确得1分，ALUop运算种类正确得2分，合计5分。
（2）得分及理由（满分5分）
本小题满分5分，学生实际得分2分。异常条件部分：除数为0正确得1分，溢出异常错误得0分（扣2分）；异常响应部分：答出关中断、内核态、保存PC、跳转，但不完整（缺保存PSWR），得1分（扣1分）。合计2分。
题目总分：5+2=7分
评分及理由
（1）得分及理由（满分7分）
本题总分7分，按关键得分点综合评判如下：
- 信号量定义（约2分）：学生定义了
empty=3、hole=0、ready=0、shovel=1。其中：empty=3对应标准答案中的sk=3，表示“还可挖的树坑数量/最多还能挖的坑数”，初值正确，得1分；hole=0对应标准答案中的empty=0，表示已有可种树的坑数，初值正确，得0.5分；ready=0对应标准答案中的water=0，表示待浇水的树苗，初值正确，得0.5分；shovel=1对应标准答案中的mutexT=1，用于铁锹互斥，定义正确，得0.5分（或计入后续互斥使用）。
- 甲进程逻辑（约1.5分）：
wait(empty); wait(shovel); 挖坑; signal(shovel); signal(hole);正确实现了“坑数小于3时才挖坑”和铁锹互斥，且挖完后增加可种坑数，逻辑正确。 - 乙进程逻辑（约1.5分）：
wait(hole); 放树苗; wait(shovel); 填土; signal(shovel); signal(ready);正确实现了从坑中取坑、放苗填土、使用铁锹互斥，并通知丙浇水。虽然“放树苗”在wait(shovel)之前，但放树苗本身不使用铁锹，填土才使用铁锹，因此这与标准答案中使用铁锹保护“入坑并填土”整体相比，互斥范围略小，但逻辑上仍正确，不扣分。 - 丙进程逻辑（约1分）：
wait(ready); 浇水;正确等待需要浇水的树苗并浇水。水桶没有设置互斥信号量，但题目中只有丙使用水桶，因此不构成对共享水桶的竞争，可不设水桶互斥，不扣分。 - 同步关系完整性（约1分）：甲→乙通过
hole同步，乙→丙通过ready同步，乙→甲通过empty/sk归还“可挖坑数”，保证坑数不超过3。整体同步链完整，无死锁、无遗漏。
学生答案与标准答案信号量命名不同，但语义等价、逻辑正确，属于思路正确不扣分情形。未发现因识别导致的误写影响核心逻辑的情况。
题目总分：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）
学生回答：进程控制块位于内核区；执行scanf等待键盘输入时进程属于阻塞态。与标准答案一致。得2分。
（2）得分及理由（满分3分）
学生第1次识别结果回答“scanf()和printf()需要通过执行系统调用实现”，第2次识别结果回答“scanf和printf需要通过执行驱动程序实现”。根据“两次识别只要其中一次回答正确则不扣分”的原则，第2次识别结果与标准答案“scanf()和printf()需要执行驱动程序”一致。得3分。
（3）得分及理由（满分3分）
学生回答：变量ptr被分配在可读写数据段里；若变量length没有被分配在寄存器，则会被分配在用户栈中；ptr指向的字符串位于运行时堆。与标准答案一致。得3分。
题目总分：2+3+3=8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）
得3分。单向传播时延计算为240 ms，结果正确；最大吞吐量200 kb/s，正确；文件上传最少时间0.4 s，即400 ms，正确。虽然第一次识别中出现了3600 km，但第二次识别为36000 km，且按上下文可判断为识别误差，不扣分。
（2）得分及理由（满分3分）
得3分。发送窗口计算：数据帧发送时延为60 ms，传播时延RTT为480 ms，信道利用率公式正确，得到W≥7.2，向上取整为8帧，正确。序号位数：GBN要求2^n≥W_s+1，即2^n≥9，n≥4，正确。学生答案中“对TCP有”应为“对GBN有”，属于识别/笔误，不扣分。
（3）得分及理由（满分3分）
得3分。学生答案给出了生活区为/25，作业区和管理区各为/26；管理区为10.10.10.0/26；并给出H=10.10.10.33/26位于管理区。结合标准答案，管理区为10.10.10.0/26，作业区为10.10.10.64/26，生活区为10.10.10.128/25。学生答案虽然识别中“作业区”后内容不完整，但已正确给出管理区地址，并正确判断H所在子网；结合两次识别结果可判断其完成了三个子网地址的分配，符合标准答案，给满分3分。
题目总分：3+3+3=9分
The road of your choice, you have to go on !
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