湖南中医药大学《计算机系统结构》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在计算机系统中，（）是指多个进程在一段时间内交替占用CPU资源。A.并行B.并发C.同步D.异步2、数据库系统中的索引对于提高查询性能起着重要作用，但不当的索引使用也可能带来负面影响。以下关于数据库索引的描述中，错误的是：（）A.索引可以加快数据的查询速度，特别是在对大型数据表进行查询时，合适的索引能够显著减少查询时间B.过多的索引会增加数据插入、更新和删除操作的开销，因为在这些操作时，不仅要修改数据，还要同时维护相关的索引C.对于经常出现在查询条件中的列、连接操作中频繁使用的列以及数据分布不均匀的列，创建索引通常能够提高查询性能D.为了提高性能，应该在数据库的所有列上都创建索引，这样无论进行何种查询操作都能快速得到结果3、在操作系统中，死锁是一种严重的问题。以下关于死锁产生的条件，不正确的是（）A.互斥条件，即资源只能被一个进程占用B.请求和保持条件，进程在请求新资源的同时保持已有的资源C.不剥夺条件，进程已获得的资源在未使用完之前不能被剥夺D.循环等待条件，多个进程形成首尾相接的循环等待资源的关系E.只有当以上四个条件同时满足时，才会产生死锁4、在实时多媒体流处理中，需要多种技术和机制来保证质量。以下关于实时多媒体处理的描述，哪一项是错误的？（）A.音频和视频编码算法（如MP3、H.264）用于压缩数据，减少传输带宽和存储空间的需求B.流媒体协议（如RTSP、RTMP）用于控制多媒体流的传输，保证数据的实时性和顺序性C.网络QoS（服务质量）保障机制通过优先级设置、流量整形等方式确保多媒体流的带宽和延迟要求D.实时多媒体流处理只需要关注数据的传输和播放，不需要考虑编码和解码的效率5、死锁是操作系统中可能出现的一种严重问题，它会导致系统资源的浪费和进程的阻塞。关于死锁的产生和解决，以下描述错误的是（）A.死锁产生的必要条件包括互斥条件、请求和保持条件、不可剥夺条件以及循环等待条件B.银行家算法是一种用于避免死锁的资源分配算法，它通过预测资源分配的安全性来决定是否进行分配C.死锁检测可以通过资源分配图等方法来进行，一旦检测到死锁，可以通过剥夺资源、撤销进程等方式来解除死锁D.死锁是一种不可避免的现象，在操作系统中无法通过任何方法来预防或解决，只能尽量减少其发生的概率6、虚拟内存是操作系统中的一项重要技术，它为程序提供了一个比实际物理内存更大的地址空间。对于虚拟内存，以下说法不正确的是（）A.虚拟内存通过将程序的部分内容暂时存储在磁盘上，当需要时再调入内存，实现了在有限物理内存下运行大型程序的能力B.页表是实现虚拟内存到物理内存映射的关键数据结构，操作系统通过页表查找来确定虚拟地址对应的物理地址C.虚拟内存技术可以提高系统的内存利用率，但也会带来一定的性能开销，如页面置换时的磁盘I/O操作D.虚拟内存的大小不受物理内存和磁盘空间的限制，可以根据需要任意设置，越大越好7、在虚拟内存管理系统中，关于页面置换算法，以下哪种说法是较为全面的？（）A.最佳置换算法（OPT）总能选择未来最长时间内不会被访问的页面进行置换，是实际系统中最常用的算法，因为其实现简单且效果最佳B.先进先出置换算法（FIFO）按照页面进入内存的先后顺序进行置换，可能会把经常使用的页面置换出去，导致性能不佳，所以很少在实际系统中使用C.最近最久未使用置换算法（LRU）通过记录页面的访问时间来选择置换页面，实现复杂但性能最优，是所有操作系统默认的页面置换算法D.页面置换算法的选择对系统性能影响不大，只要有虚拟内存机制，就能保证系统高效运行，无需过多关注具体的置换算法8、内存泄漏是程序运行中常见的问题，会导致系统性能下降甚至崩溃。以下关于内存泄漏的描述，错误的是（）A.内存泄漏是指程序在运行过程中不断申请内存，但没有及时释放不再使用的内存B.内存泄漏会逐渐消耗系统的内存资源，导致可用内存减少，最终影响系统的正常运行C.可以通过使用内存泄漏检测工具来发现程序中的内存泄漏问题，并进行修复D.只要程序能够正常结束，就不会存在内存泄漏的问题，因为操作系统会自动回收所有内存9、在操作系统的虚拟内存技术中，页面置换算法起着关键作用。以下关于页面置换算法的描述，正确的是：（）A.先进先出（FIFO）页面置换算法总是能选择最优的页面进行置换，保证系统性能最优B.最近最少使用（LRU）页面置换算法实现简单，性能稳定，是最常用的算法C.最优（OPT）页面置换算法在实际系统中容易实现，能够有效地降低缺页率D.不同的页面置换算法在不同的工作负载和内存使用情况下表现各异，需要根据具体情况选择合适的算法10、在操作系统的内存分配策略中，首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法各有特点。以下关于它们的描述，哪一项是不准确的？（）A.首次适应算法从内存的起始位置开始查找，找到第一个满足要求的空闲分区进行分配B.最佳适应算法总是选择大小最接近请求大小的空闲分区进行分配，以减少内存碎片C.最坏适应算法选择最大的空闲分区进行分配，可能导致较大的内存碎片D.这三种算法在内存分配效率和减少内存碎片方面的表现完全相同，没有优劣之分11、在计算机的图像压缩技术中，JPEG压缩算法的主要特点是什么？（）A.无损压缩，图像质量高B.适用于动态图像压缩C.压缩比可调，常用于图像存储和传输D.算法简单，计算量小12、在计算机系统的性能评估中，以下哪种指标能够综合反映CPU的运算速度和处理能力？（）A.时钟频率B.指令周期C.MIPS（每秒百万条指令）D.CPI（每条指令的时钟周期数）13、在操作系统的内存分配策略中，有多种分配方式可供选择。以下关于内存分配方式的描述，哪一项是错误的？（）A.首次适应算法从内存的起始位置开始查找，找到第一个满足要求的空闲分区进行分配B.最佳适应算法选择大小最接近请求大小的空闲分区进行分配，以减少内存碎片C.最坏适应算法选择最大的空闲分区进行分配，可能会导致较大的内存碎片D.无论采用哪种内存分配算法，都能够完全避免内存碎片的产生14、关于计算机系统的图形处理单元（GPU）架构和编程模型，以下哪种表述是正确的？（）A.CUDA编程模型只能在NVIDIA的GPU上使用，其他品牌的GPU不支持。B.OpenCL编程模型比CUDA编程模型更高效，适用于所有类型的GPU计算任务。C.GPU的并行计算能力只适用于图形处理相关的任务，如游戏渲染，对通用计算任务没有帮助。D.在异构计算环境中，需要合理地分配任务给CPU和GPU，以充分发挥它们的优势15、在计算机图形学中，图形的渲染是将三维场景转换为二维图像的过程。以下关于图形渲染的描述中，不正确的是：（）A.图形渲染管线包括顶点处理、几何处理、光栅化、片段处理和输出合并等阶段，每个阶段负责完成特定的任务，共同实现图形的渲染B.顶点着色器用于处理顶点的位置、颜色、纹理坐标等属性，几何着色器可以对图元进行生成、修改或删除操作，片段着色器用于计算每个像素的颜色值C.纹理映射是将纹理图像应用到几何表面上，以增加图形的真实感，常见的纹理映射方式有环境映射、漫反射映射和镜面反射映射等D.图形渲染的性能只取决于显卡的硬件性能，与渲染算法、场景复杂度和图形API的选择等因素无关16、计算机的存储系统在数据的保存和读取方面起着关键作用。关于计算机存储系统，以下说法不正确的是（）A.内存的读写速度通常比外存快，但容量较小B.硬盘是常见的外存储设备，其存储容量大但读写速度相对较慢C.缓存（Cache）位于CPU和内存之间，用于加快数据传输速度D.存储系统中的数据一旦写入，就无法更改或删除17、在操作系统的文件管理中，文件的物理结构决定了文件在存储设备上的存储方式。以下哪种文件物理结构适合频繁随机访问且文件大小不固定的情况？（）A.连续分配B.链接分配C.索引分配D.混合分配18、在计算机图形学中，关于光栅扫描显示系统，以下描述错误的是哪一项？（）A.逐行扫描屏幕，按照一定的规则点亮像素来显示图形B.刷新频率越高，图像的稳定性越好C.分辨率越高，显示的图像越清晰D.只能显示简单的几何图形，无法显示复杂的真实感图形19、操作系统的安全机制对于保护系统和用户的数据至关重要。以下关于操作系统安全机制的描述，不正确的是（）A.用户认证通过用户名和密码等方式验证用户的身份，确保只有合法用户能够登录系统B.访问控制根据用户的权限和角色来限制对系统资源的访问，防止未经授权的操作C.加密技术可以对文件和数据进行加密，即使数据被窃取，也能保证其保密性D.操作系统的安全机制一旦建立，就无需更新和维护，可以一直有效地保护系统安全20、计算机系统的安全机制包括用户认证、访问控制和加密技术等。以下关于系统安全机制的描述，哪一项是不准确的？（）A.用户认证用于验证用户的身份，常见的认证方式包括密码认证、指纹认证和令牌认证等B.访问控制用于限制用户对系统资源的访问权限，常见的访问控制模型有自主访问控制（DAC）和强制访问控制（MAC）C.加密技术可以保护数据的机密性和完整性，对称加密算法（如AES）加密和解密速度快，非对称加密算法（如RSA）安全性更高D.只要采用了先进的安全机制，就可以完全避免系统受到任何攻击和数据泄露21、在计算机系统的指令系统中，指令的格式和编码方式会影响指令的执行效率。以下哪种指令格式能够提供最多的操作码位数？（）A.变长操作码格式B.定长操作码格式C.扩展操作码格式D.混合操作码格式22、在操作系统的进程通信中，共享内存是一种高效的通信方式。以下关于共享内存的描述，哪一项是不正确的？（）A.共享内存允许多个进程访问同一块物理内存区域，实现数据的快速交换B.为了保证数据的一致性，使用共享内存进行进程通信时需要进行同步操作C.共享内存的创建和管理由操作系统负责，进程只需要通过特定的系统调用进行访问D.共享内存只能用于同一台计算机上的进程通信，不能用于不同计算机之间的进程通信23、在数据库的查询优化中，索引的使用可以提高查询效率。但在什么情况下，使用索引可能反而会降低查询性能？（）A.表中的数据量较小B.查询条件涉及的列经常被修改C.索引列的选择性较低D.以上情况都有可能24、操作系统的系统调用接口为应用程序提供了与操作系统交互的途径。以下关于系统调用接口的描述，错误的是（）A.系统调用接口定义了一组应用程序可以使用的函数或方法，通过这些函数可以请求操作系统的服务B.应用程序通过系统调用接口可以实现文件操作、进程管理、内存管理等各种功能C.系统调用接口的实现通常涉及从用户态到内核态的切换，这会带来一定的性能开销D.系统调用接口是操作系统内核的一部分，应用程序可以直接修改和扩展系统调用接口的功能25、在计算机体系结构的超标量和超流水线技术中，以下关于它们对处理器性能提升的描述，正确的是：（）A.超标量技术和超流水线技术都可以显著提高处理器的性能，但超流水线技术的效果更明显B.超标量技术通过同时执行多条指令来提高性能，而超流水线技术通过细化流水线阶段来提高性能C.超标量技术和超流水线技术不能同时应用于一个处理器中，因为它们会相互冲突D.超标量技术和超流水线技术都不需要对指令集进行特殊设计，适用于所有类型的处理器二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）说明计算机系统中操作系统的容错技术。2、（本题5分）简要说明计算机中指令流水线的工作原理和优势。3、（本题5分）简述计算机中计算机网络的VPN技术。4、（本题5分）简要说明计算机存储系统中磁盘碎片整理的原理和作用。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）全面分析计算机系统的性能评估指标，如响应时间、吞吐量、资源利用率等，并阐述如何通过优化系统来提高这些指标。2、（本题5分）综合探讨计算机系统中的指令流水线技术，包括流水线的阶段、冲突解决和性能评估。3、（本题5分）深入分析计算机系统中的操作系统的云原生应用支持，包括微服务架构和容器编排。4、（本题5分）详细阐述计算机系统中的