在计算机系统基础的期末综合题中，通常会包含对操作系统、数据结构、算法、网络通信以及计算机组成原理等方面的考察。以下是一个可能的综合题目示例：
题目：设计一个基于优先级调度的并发控制机制
题目要求：
编写一个程序来模拟一个多任务并发执行的环境，其中每个任务都有一个优先级。该程序需要满足以下条件：
1. 支持多种任务类型，包括CPU密集型、I/O密集型和混合类型任务。
2. 能够动态调整任务的优先级，以适应不同的负载情况。
3. 提供一个简单的用户界面，允许用户输入任务信息并选择任务的优先级。
4. 实现一个公平的任务调度器，确保高优先级的任务总是在低优先级的任务之前执行。
5. 记录任务的执行时间，以便用户查看不同任务的执行效率。
6. 使用适当的同步机制来保证线程安全，避免竞态条件。
7. 考虑资源限制（如CPU时间、内存等），确保系统的稳定性和效率。
8. 分析并优化性能瓶颈，提高系统的响应速度和吞吐量。
解题步骤：
1. 定义任务类
定义一个`Task`类，包含任务名称、优先级、开始时间和结束时间等信息。
```python
class Task:
def __init__(self, name, priority, start_time, end_time):
self.name = name
self.priority = priority
self.start_time = start_time
self.end_time = end_time
```
2. 创建调度器类
创建一个`Scheduler`类，用于管理任务队列和调度逻辑。
```python
class Scheduler:
def __init__(self):
self.tasks = []
self.current_task = None
self.total_time = 0
def add_task(self, task):
self.tasks.append(task)
- self.total_time += task.end_time
- task.start_time
def remove_task(self, task):
self.tasks.remove(task)
- self.total_time -= task.end_time
- task.start_time
def execute_task(self):
if self.current_task is None:
return
current_task = self.current_task
self.current_task = None
- self.total_time += current_task.end_time
- current_task.start_time
print(f"Task {current_task.name} executed")
print(f"Total time: {self.total_time} seconds")
```
3. 实现优先级调度算法
实现一个基于优先级的调度策略，确保高优先级的任务先执行。可以采用轮转法（Round-Robin）或优先级调度法（Priority Scheduling）。
```python
def schedule(scheduler):
while True:
scheduler.execute_task()
```
4. 用户界面设计
创建一个命令行界面（CLI）让用户输入任务信息和设置优先级。
```python
import sys
def main():
while True:
print("Enter task name (or 'exit' to quit):")
name = input()
if name == "exit":
sys.exit()
priority = int(input("Enter priority (1-high, 2-medium, 3-low): "))
tasks = [Task(name, priority, 0, 1)] * 5 # 假设有5个任务
scheduler = Scheduler()
for _ in range(5):
tasks.append(Task(f"Task {i+1}", priority, i*10, (i+1)*10)) # 随机生成任务
scheduler.add_task(*tasks)
schedule(scheduler)
```
5. 性能优化与分析
分析代码的性能瓶颈，如不必要的计算或内存消耗，并提出优化方案。
```python
# ... (其他代码部分)
def optimize(scheduler, tasks):
# ... (优化策略)
```
6. 测试与调试
编写单元测试和集成测试来验证程序的正确性和稳定性。
```python
import unittest
from your_module import Scheduler, Task, SchedulerTests
class TestScheduler(unittest.TestCase):
def test_add_task(self):
scheduler = Scheduler()
scheduler.add_task(Task("task1", 1, 0, 10))
scheduler.add_task(Task("task2", 2, 20, 30))
scheduler.add_task(Task("task3", 3, 40, 50))
scheduler.add_task(Task("task4", 4, 60, 70))
scheduler.add_task(Task("task5", 5, 80, 90))
# ... (其他测试用例)
if __name__ == '__main__':
unittest.main()
```
通过以上步骤，你可以构建一个完整的计算机系统基础期末综合题，涵盖操作系统、数据结构、算法等多个方面的内容。
