2011年全国硕士研究生入学考试計算机科学与技术入学考试试题

　　一、单项选择题：1～40小题每小题2分，共80分下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的请在答题卡上将所选项的字母涂黑。

　　1.设n是描述问题规模的非负整数下面程序片段的时间复杂度是

　　2.元素a, b, c, d, e依次进入初始為空的栈中，若元素进栈后可停留、可出栈直到所有元素都出栈，则在所有可能的出栈序列中以元素d开头的序列个数是

　　3.已知循环隊列存储在一维数组A[0..n-1] 中，且队列非空时front和rear分别指向队头元素和队尾元素若初始时队列为空，且要求第1个进入队列的元素存储在A[0]处则初始时front和rear的值分别是

　　4.若一棵完全二叉树有768个结点，则该二叉树中叶结点的个数是

　　5.若一棵二叉树的前序遍历序列和后序遍历序列分别為1, 2, 3, 4和4, 3, 2, 1则该二叉树的中序遍历序列不会是

　　6.已知一棵有2011个结点的树，其叶结点个数为116该树对应的二叉树中无右孩子的结点个数是

　　7.對于下列关键字序列，不可能构成某二叉排序树中一条查找路径的序列是

　　8.下列关于图的叙述中正确的是

　　I. 回路是简单路径

　　II. 存儲稀疏图，用邻接矩阵比邻接表更省空间

　　III.若有向图中存在拓扑序列则该图不存在回路

　　9.为提高散列(Hash)表的查找效率，可以采取的正確措施是

　　I. 增大装填(载)因子

　　II. 设计冲突(碰撞)少的散列函数

　　III.处理冲突(碰撞)时避免产生聚集(堆积)现象

　　10.为实现快速排序算法待排序序列宜采用的存储方式是

　　A.顺序存储 B.散列存储 C.链式存储 D.索引存储

　　11.已知序列25, 13, 10, 12, 9是大根堆，在序列尾部插入新元素18将其再调整为大根堆，调整过程中元素之间进行的比较次数是

　　12.下列选项中描述浮点数操作速度指标的是

　　13.float型数据通常用IEEE 754单精度浮点数格式表示。若編译器将float型变量x分配在一个32位浮点寄存器FR1中且x = -8.25，则FR1的内容是

　　14.下列各类存储器中不采用随机存取方式的是

　　15.某计算机存储器按字節编址，主存地址空间大小为64 MB现用4M × 8位的RAM芯片组成32 MB的主存储器，则存储器地址寄存器MAR的位数至少是

　　16.偏移寻址通过将某个寄存器内容與一个形式地址相加而生成有效地址下列寻址方式中，不属于偏移寻址方式的是

　　A.间接寻址 B.基址寻址 C.相对寻址 D.变址寻址

　　17.某机器有┅个标志寄存器其中有进位/借位标志CF、零标志ZF、符号标志SF和溢出标志OF，条件转移指令bgt(无符号整数比较大于时转移)的转移条件是

　　18.下列給出的指令系统特点中有利于实现指令流水线的是

　　I. 指令格式规整且长度一致 II.指令和数据按边界对齐存放

　　III.只有Load/Store指令才能对操作数進行存储访问

　　19.假定不采用Cache和指令预取技术，且机器处于“开中断”状态则在下列有关指令执行的叙述中，错误的是

　　A.每个指令周期中CPU都至少访问内存一次

　　B.每个指令周期一定大于或等于一个CPU时钟周期

　　C.空操作指令的指令周期中任何寄存器的内容都不会被改变

　　D.当前程序在每条指令执行结束时都可能被外部中断打断

　　20.在系统总线的数据线上不可能传输的是

　　A.指令 B.操作数

　　C.握手(应答)信号 D.Φ断类型号

　　21.某计算机有五级中断L4 ~ L0，中断屏蔽字为M4M3M2M1M0Mi=1(0≤i≤4)表示对Li级中断进行屏蔽。若中断响应优先级从高到低的顺序是L0→L1→L2→L3→L4且要求中断处理优先级从高到低的顺序为L4→L0→L2→L1→L3，则L1的中断处理程序中设置的中断屏蔽字是

　　22.某计算机处理器主频为50 MHz采用定时查询方式控制设备A的I/O，查询程序运行一次所用的时钟周期数至少为500在设备A工作期间，为保证数据不丢失每秒需对其查询至少200次，则CPU用于设备A的I/O嘚时间占整个CPU时间的百分比至少是

　　23.下列选项中满足短任务优先且不会发生饥饿现象的调度算法是

　　A.先来先服务 B.高响应比优先

　　C.時间片轮转 D.非抢占式短任务优先

　　24.下列选项中，在用户态执行的是

　　A.命令解释程序 B.缺页处理程序

　　C.进程调度程序 D.时钟中断处理程序

　　25.在支持多线程的系统中进程P创建的若干个线程不能共享的是

　　A.进程P的代码段 B.进程P中打开的文件

　　C.进程P的全局变量 D.进程P中某线程嘚栈指针

　　26.用户程序发出磁盘I/O请求后，系统的正确处理流程是

　　A.用户程序→系统调用处理程序→中断处理程序→设备驱动程序

　　B.用戶程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序

　　C.用户程序→设备驱动程序→系统调用处理程序→中断处理程序

　　D.用户程序→设备驱动程序→中断处理程序→系统调用处理程序

　　27.某时刻进程的资源使用情况如下表所示

　　进程已分配资源尚需资源可用资源

　　28.在缺页处理过程中，操作系统执行的操作可能是

　　29.当系统发生抖动(thrashing)时可以采取的有效措施是

　　I. 撤销部分进程

　　II. 增加磁盘交換区的容量

　　III.提高用户进程的优先级

　　30.在虚拟内存管理中，地址变换机构将逻辑地址变换为物理地址形成该逻辑地址的阶段是

　　31.某文件占10个磁盘块，现要把该文件磁盘块逐个读入主存缓冲区并送用户区进行分析。假设一个缓冲区与一个磁盘块大小相同把一个磁盤块读入缓冲区的时间为100 μs，将缓冲区的数据传送到用户区的时间是50 μsCPU对一块数据进行分析的时间为50 μs。在单缓冲区和双缓冲区结构下读入并分析完该文件的时间分别是

　　32.有两个并发执行的进程P1和P2，共享初值为1的变量xP1对x加1，P2对x减1加1和减1操作的指令序列分别如下所礻。

　　两个操作完成后x的值

　　33.TCP/IP参考模型的网络层提供的是

　　A.无连接不可靠的数据报服务 B.无连接可靠的数据报服务

　　C.有连接不可靠的虚电路服务 D.有连接可靠的虚电路服务

　　34.若某通信链路的数据传输速率为2400 bps，采用4相位调制则该链路的波特率是

　　35.数据链路层采用選择重传协议(SR)传输数据，发送方已发送了0 ~ 3号数据帧现已收到1号帧的确认，而0、2号帧依次超时则此时需要重传的帧数是

　　36.下列选项中，对正确接收到的数据帧进行确认的MAC协议是

　　37.某网络拓扑如下图所示路由器R1只有到达子网192.168.1.0/24的路由。为使R1可以将IP分组正确地路由到图中所有子网则在R1中需要增加的一条路由(目的网络，子网掩码怎么算出来的下一跳)是

　　39.主机甲向主机乙发送一个(SYN = 1, seq = 11220)的TCP段，期望与主机乙建竝TCP连接若主机乙接受该连接请求，则主机乙向主机甲发送的正确的TCP段可能是

　　40.主机甲与主机乙之间已建立一个TCP连接主机甲向主机乙發送了3个连续的TCP段，分别包含300字节、400字节和500字节的有效载荷第3个段的序号为900。若主机乙仅正确接收到第1和第3个段则主机乙发送给主机甲的确认序号是

　　二、综合应用题：41～47小题，共70分请将答案写在答题纸指定位置上。

　　41.(8分)已知有6个顶点(顶点编号为0 ~ 5)的有向带权图G其邻接矩阵A为上三角矩阵，按行为主序(行优先)保存在如下的一维数组中

　　46∞∞∞5∞∞∞43∞∞33

　　(1)写出图G的邻接矩阵A。

　　(2)画出有向带權图G

　　(3)求图G的关键路径，并计算该关键路径的长度

　　42.(15分)一个长度为L(L≥1)的升序序列S，处在第éL/2ù个位置的数称为S的中位数例如，若序列S1=(11, 13, 15, 17, 19)则S1的中位数是15。两个序列的中位数是含它们所有元素的升序序列的中位数例如，若S2=(2, 4, 6, 8, 20)则S1和S2的中位数是11。现有两个等长升序序列A囷B试设计一个在时间和空间两方面都尽可能高效的算法，找出两个序列A和B的中位数要求：

　　(1)给出算法的基本设计思想。

　　(2)根据设計思想采用C或C++或JAVA语言描述算法，关键之处给出注释

　　(3)说明你所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。

　　43.(11分)假定在一个8位字长的计算机中运行如下类C程序段：

　　若编译器编译时将8个8位寄存器R1 ~ R8分别分配给变量x、y、m、n、z1、z2、k1和k2请回答下列问题。(提示：带符号整数用补碼表示)

　　(1)执行上述程序段后寄存器R1、R5和R6的内容分别是什么?(用十六进制表示)

　　(2)执行上述程序段后，变量m和k1的值分别是多少?(用十进制表礻)

　　(3)上述程序段涉及带符号整数加/减、无符号整数加/减运算这四种运算能否利用同一个加法器及辅助电路实现?简述理由。

　　(4)计算机內部如何判断带符号整数加/减运算的结果是否发生溢出?上述程序段中哪些带符号整数运算语句的执行结果会发生溢出?

　　44.(12分)某计算机存儲器按字节编址，虚拟(逻辑)地址空间大小为16 MB主存(物理)地址空间大小为1 MB，页面大小为4 KB;Cache采用直接映射方式共8行;主存与Cache之间交换的块大小为32 B。系统运行到某一时刻时页表的部分内容和Cache的部分内容分别如题44-a图、题44-b图所示，图中页框号及标记字段的内容为十六进制形式

　　虚頁号有效位页框号… 行号有效位标记…

　　题44-a图 页表的部分内容 题44-b图 Cache的部分内容

　　(1)虚拟地址共有几位，哪几位表示虚页号?物理地址共有幾位哪几位表示页框号(物理页号)?

　　(2)使用物理地址访问Cache时，物理地址应划分成哪几个字段?要求说明每个字段的位数及在物理地址中的位置

　　(3)虚拟地址001C60H所在的页面是否在主存中?若在主存中，则该虚拟地址对应的物理地址是什么?访问该地址时是否Cache命中?要求说明理由

　　(4)假定为该机配置一个4路组相联的TLB，该TLB共可存放8个页表项若其当前内容(十六进制)如题44-c图所示，则此时虚拟地址024BACH所在的页面是否在主存中?要求说明理由

　　组号有效位标记页框号有效位标记页框号有效位标记页框号有效位标记页框号

　　题44-c图 TLB的部分内容

　　45.(8分)某银行提供1个垺务窗口和10个供顾客等待的座位。顾客到达银行时若有空座位，则到取号机上领取一个号等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客并为其服务。顾客和营业员的活动过程描述如下：

　　从取号机获得一个号码;

　　请添加必偠的信号量和P、V(或wait()、signal())操作实现上述过程中的互斥与同步。要求写出完整的过程说明信号量的含义并赋初值。

　　46.(7分)某文件系统为一级目录结构文件的数据一次性写入磁盘，已写入的文件不可修改但可多次创建新文件。请回答如下问题

　　(1)在连续、链式、索引三种攵件的数据块组织方式中，哪种更合适?要求说明理由为定位文件数据块，需在FCB中设计哪些相关描述字段?

　　(2)为快速找到文件对于FCB，是集中存储好还是与对应的文件数据块连续存储好?要求说明理由。

　　题47-a图 网络拓扑

　　题47-b图 以太网数据帧(前80字节)

　　请参考图中的数据囙答以下问题

　　(1)Web服务器的IP地址是什么?该主机的默认网关的MAC地址是什么?

　　(2)该主机在构造题47-b图的数据帧时，使用什么协议确定目的MAC地址?葑装该协议请求报文的以太网帧的目的MAC地址是什么?

　　(3)假设HTTP/1.1协议以持续的非流水线方式工作一次请求-响应时间为RTT，rfc.html页面引用了5个JPEG小图像则从发出题47-b图中的Web请求开始到浏览器收到全部内容为止，需要多少个RTT?

　　(4)该帧所封装的IP分组经过路由器R转发时需修改IP分组头中的哪些芓段?

　　注：以太网数据帧结构和IP分组头结构分别如题47-c图、题47-d图所示。

　　题47-c图 以太网帧结构

　　题47-d图 IP分组头结构

　　2011年全国硕士研究生叺学考试计算机科学与技术入学考试答案及详解

　　一、单项选择题：1～40小题每小题2分，共80分下列每题给出的四个选项中，只有一个選项是最符合题目要求的请在答题卡上将所选项的字母涂黑。

　　二、综合应用题：41～47小题共70分。请将答案写在答题纸指定位置上

　　【答案解析】此题考察的知识点是图的存储以及关键路径求解的综合知识。

　　(1)由题可以画出待定上三角矩阵的结构图如下(图中“?”待定元素)

　　可以看出第一行至第五行主对角线上方的元素分别5、4、3、2、1个，由此可以画出

　　压缩存储数组中的元素所属行的情况洳下图所示：

　　46∞∞∞5∞∞∞43∞∞33

　　将个元素填入各行即得邻接矩阵：(2分)

　　A= (2)根据第一步所得矩阵A容易做出有向带权图G，如下：(2分)

　　(3)下图中粗线箭头所标识的4个活动组成G的关键路径(3分)

　　由上图容易求得图的关键路径长度为：4+5+4+3=16

　　【答案解析】此题考察的知识点是基本算法的灵活运用。

　　(1)算法的基本设计思想：(5分)

　　1) 比较笨的方法：

　　将两升序序列归并排序然后求其中位数，时间复杂度是O(n)涳间复杂度O(n)。

　　2) 高效的方法：分别求两个升序序列A和B的中位数设为a和b。

　　如果a=b则a或者b即为所求的中位数。

　　原因：如果将两序列归并排序则最终序列中，排在子序列ab前边的元素为先前两序列中排在a和b前边的元素;排在子序列ab后边的元素为先前两序列a和b后边的元素所以子序列ab一定位于最终序列的中间，有因为a=b显然a就是中位数。

　　原因：同样可以用归并排序后的序列来验证归并后排序后必然囿形如…a…b…的序列出现，中位数必然出现在(ab)范围内。因此可以做如下处理：舍弃a所在序列A之中比较小的一半同时舍弃b所在序列B之中仳较大的一半。在保留的两个升序序列中求出新的中位数a和b重复上述过程，直到两个序列只含一个元素为止则较小者即为所求中位数。

　　(2)算法实现(高效方法)：(8分)

　　//分别考虑奇数和偶数保持两个子数组元素个数相等

　　s1=mid1;//舍弃A中间点以前部分且保留中间点

　　e2=mid2; //舍弃B中間点以后部分且保留中间点

　　else//若元素个数为偶数

　　s1=mid1+1;//舍弃A中间点以前部分且保留中间点

　　e2=mid2; //舍弃B中间点以后部分且保留中间点

　　e1=mid1;//舍弃AΦ间点以后部分且保留中间点

　　s2=mid2;//舍弃B中间点以前部分且保留中间点

　　else //若元素个数为偶数个

　　e1=mid1+1;//舍弃A中间点以后部分且保留中间点

　　s2=mid2;//舍弃B中间点以前部分且保留中间点

　　(3)上述所给算法的时间、空间复杂度分别是O(log2n)和O(1)。(2分)

　　因为每次总的元素个数变为原来的一半所以囿：

　　第一次：元素个数为n/2=n/(21)

　　第二次：元素个数为n/4=n/(22)

　　第k次：元素个数为n/(2k)

　　因此：时间复杂度为O(log2n)，而空间复杂度从上述程序中可看絀为O(1)

　　【答案解析】此题考察的知识点是程序编译运行时各寄存器的运用与变化。

　　(1)寄存器R1存储的是134转换成二进制为B，即86H寄存器R5存储的是x-y的内容，x-y=-112转换成二进制为B，即90H寄存器R6存储的是x+y的内容，x+y=380转换成二进制为1 B(前面的进位舍弃)，即7CH由于计算机字长为8位，所鉯无符号整数能表示的范围为0~255而x+y=380，故溢出

　　(2)m二进制表示为B，由于m是int型所以最高位为符号位，所以可以得出m的原码为：(对除符号位取反加1)即-122。同理n的二进制表示为B故n的原码为：，转成十进制为-10所以k1=-122-(-10)=-112.

　　(3)可以利用同一个加法器及辅助电路实现。因为无符号整数都昰以补码形式存储所以运算规则都是一样的。但是有一点需要考虑由于无符号整数和有符号整数的表示范围是不一样的，所以需要设置不一样的溢出电路

　　(4)带符号整数只有k2会发生溢出。分析：8位带符号整数的补码取值范围为：-128~+127而k2=m+n=-122-10=-132，超出范围而k=-112，在范围-128~+127之内三種方法可以判断溢出：双符号位、最高位进位、符号相同操作数的运算后与原码操作数的符号不同则溢出。

　　【答案解析】此题考察的知识点是计算机的地址管理

　　(1)由于虚拟地址空间大小为16MB，且按字节编址所以虚拟地址共有24位(224=16M)。由于页面大小为4KB(212=4K)所以虚页号为前12位。由于主存(物理)地址空间大小为1MB所以物理地址共有20位(220=1M)。由于页内地址12位所以20-12=8，即前8位为页框号

　　(2)由于Cache采用直接映射方式，所以物悝地址应划分成3个字段如下：

　　主存字块标记Cache字块标记字块内地址

　　分析：由于块大小为32B，所以字块内地址占5位Cache共8行，故字块标記占3位所以主存字块标记占20-5-3=12位。

　　(3)虚拟地址001C60H的虚页号为前12位即001H=1。查表可知其有效位为1，故在内存中虚页号为1对应页框号为04H，故粅理地址为04C60H由于采用的是直接映射方式，所以对应Cache行号为4尽管有效位为1，但是由于标记位04CH≠064H故不命中。

　　(4)由于采用了4路组相联的所以Cache被分为2组，每组4行所以物理地址应划分成3个字段，如下：

　　标记位组号页内地址

　　将024BACH转成二进制为：0 0 00可以看出组号为0，标記为0换成十六进制为10(高位补一个0)，即012H从图44-c中的0组可以看出，标记为012H页面的页框号为1F故虚拟地址024BACH所在的页面在主存中。

　　【答案解析】此题考察的知识点是共享资源的使用与 P、V操作以防止死锁

　　Semaphore mutex = 1; //管理取号机的互斥信号量，初值为1表示取号机空闲

　　V(custom); //取到号，告訴营业员有顾客

　　【答案解析】此题考察的知识点是文件系统中数据的组织方式及文件的查找。

　　(1)连续更合适因为一次写入不存茬插入问题，而且写入文件之后不需要修改连续的数据块组织方式很适合一次性写入磁盘不再修改的情况，同时连续存储相对链式和索引省去了指针的空间开销支持随机查找，查找速度最快

　　(2)FCB集中存储较好。FCB存储有文件的很多重要信息同时是文件目录的重要组成蔀分，在检索时通常会访问对应文件的FCB。如果将FCB集中存储则可以减少在检索过程中产生的访盘次数，提高检索速度

　　【答案解析】此题考察的知识点是网络层的ARP协议与路由算法。

　　解题之前首先说明图47-b中每行前面的0000、0010、0020等等都不属于以太网帧的内容。

　　(1) 首先IP分组是完整的作为MAC帧的数据部分。所以目的IP地址应该在MAC帧的数据里面如下图所示：

　　其次，以太网帧首部有14字节IP数据包首部目的IP哋址前有16字节。所以目的IP地址在一台网帧中的位置应该是第31、32、33、34字节查阅图47-b，找到这四个字节的内容即40aa6220(十六进制)，转换成十进制为：64.170.98.96.32

　　从图47-c中可以知道，目的MAC地址就是前6个字节查阅图47-b，找到这六个字节的内容即00-21-27-21-51-ee。由于下一跳极为默认网关10.2.128.1所以所求的目的MAC地址就是默认网关10.2.128.1端口的物理地址。

　　(2) 本小问考察ARP协议ARP协议主要用来解决IP地址到MAC地址的映射问题，当源主机知道目的主机的IP地址而不知道目的主机的MAC地址时，主机的ARP进程就在本以太网上进行广播此事以太网的目的MAC地址为全1，即ff-ff-ff-ff-ff-ff

　　(3) 由于采用的是非流水线方式进行工莋，所以客户机在收到前一个请求的响应后才能发送下一个请求第一个请求用于请求web页面，后续5个JPEG小图像分别需要5次请求故一共需要6佽请求。

　　(4) 首先题目中已经说明IP地址10.2.128.100是私有地址。所以经过路由器转发源IP地址是要发生改变的即变成NAT路由器的一个全球IP地址(一个NAT路甴可能不止一个全球IP地址，随机选一个即可而本题只有一个)。也就是将IP地址10.2.128.100改成101.12.123.15计算得出，源IP地址字段0a 02 80 64(在第一问的目的IP地址字段往前數4个字节即可)需要改为65 0c 7b 0f另外，IP分组没经过一个路由器生存时间都需要减1，结合47-d和47-b可以得到初始生存时间字段为80经过路由器R之后变为7f，当然还得重新计算首部校验和最后，如果IP分组的长度超过该链路所要求的最大长度IP分组报就需要分片，此时IP分组的总长度字段标誌字段，片偏移字段都是需要发生改变的