福州墨尔本理工职业学院《计算机系统的局限性》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《计算机系统的局限性》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、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、在计算机系统的体系结构中，以下哪种结构能够提高指令的并行执行效率（）A.单指令单数据（SISD）B.单指令多数据（SIMD）C.多指令单数据（MISD）D.多指令多数据（MIMD）2、在计算机系统中，当多个进程同时访问共享资源时，可能会出现竞争条件和数据不一致的问题。以下哪种方法通常用于解决进程之间的同步和互斥问题？（）A.中断机制B.信号量C.虚拟存储D.通道技术3、在计算机存储系统中，虚拟存储器的概念被广泛应用。当系统发生缺页中断时，以下哪个操作会被执行？（）A.从硬盘读取所需页面到内存B.释放一部分内存空间C.重新启动正在运行的程序D.切换到其他进程运行4、在计算机的输入输出（I/O）控制方式中，DMA（直接内存访问）方式相较于中断驱动方式的主要优点是什么？（）A.减少了CPU的干预，提高了数据传输效率B.降低了硬件成本C.适用于高速设备和大量数据传输D.编程更加简单5、在计算机的操作系统中，文件的物理结构有多种方式。连续分配方式的优点是什么？（）A.顺序访问速度快B.便于文件的扩展C.不会产生外部碎片D.存储空间利用率高6、当计算机系统面临存储容量扩展的需求时，有多种扩展技术可供选择。以下关于存储扩展技术的描述，哪一项是不准确的？（）A.外接硬盘是一种简单的存储扩展方式，通过USB或其他接口连接到计算机，但传输速度可能受到接口限制B.存储阵列（RAID）可以将多个硬盘组合成一个逻辑卷，提供更高的容量和性能，但成本较高C.网络存储（如NAS、SAN）通过网络连接提供存储服务，具有灵活的扩展性和集中管理的优势D.存储容量扩展时，只需要考虑当前的需求，不需要考虑未来的可扩展性和兼容性7、在计算机系统中，量子计算是一种新兴的计算技术。以下关于量子计算的描述，不正确的是（）A.量子计算利用量子比特进行计算，具有超强的计算能力B.量子计算目前已经广泛应用于实际的计算任务中C.量子计算面临着技术难题和物理限制D.量子计算的发展可能会对传统计算技术产生重大影响8、在计算机网络的体系结构中，TCP/IP模型的网络层主要负责什么功能？（）A.数据链路层的差错控制和流量控制B.提供端到端的可靠数据传输C.路由选择和分组转发D.应用进程之间的通信9、操作系统中的内存管理机制有多种，包括分段、分页和段页式管理。以下关于这些内存管理机制的描述，哪一项是错误的？（）A.分段管理将内存划分为不同的段，每个段具有独立的逻辑地址空间，方便程序的模块化开发和保护B.分页管理将内存划分为固定大小的页面，通过页表实现虚拟地址到物理地址的转换，提高了内存的利用率C.段页式管理结合了分段和分页的优点，先将程序按段划分，再将每个段分页，增加了内存管理的复杂性，但提高了系统的性能D.在现代操作系统中，分页管理已经逐渐被淘汰，分段和段页式管理成为主流的内存管理方式10、在计算机系统中，虚拟技术得到了广泛应用。以下关于虚拟技术的描述，错误的是（）A.虚拟机可以在一台物理计算机上模拟出多台独立的计算机B.虚拟内存可以将硬盘空间作为内存使用，扩大系统的可用内存C.虚拟网络可以将一个物理网络划分为多个逻辑网络D.虚拟技术会降低计算机系统的性能11、计算机的存储系统通常包括高速缓存（Cache）、内存和外存。关于这三种存储设备的性能特点和作用，以下说法正确的是：（）A.Cache速度最快但容量最小，用于存放最常用的数据和指令；内存速度次之，容量较大，用于暂存正在运行的程序和数据；外存速度最慢但容量最大，用于长期存储数据B.Cache速度最慢但容量最大，用于长期存储数据；内存速度次之，容量较大，用于暂存正在运行的程序和数据；外存速度最快但容量最小，用于存放最常用的数据和指令C.Cache速度和容量介于内存和外存之间，用于存放临时数据；内存速度最快，容量最小，用于长期存储程序和数据；外存速度最慢，容量最大，用于存放最常用的数据和指令D.Cache速度和容量介于内存和外存之间，用于存放最常用的数据和指令；内存速度最快，容量次之，用于暂存正在运行的程序和数据；外存速度最慢，容量最大，用于长期存储数据12、对于设计一个高性能的数据库系统，存储引擎的选择至关重要。以下关于存储引擎的描述，哪一项是不准确的？（）A.B+树存储引擎适用于范围查询和排序操作较多的场景，因为它能够提供高效的索引结构B.哈希表存储引擎在精确匹配查询时具有非常高的性能，但对于范围查询和排序的支持相对较弱C.基于日志结构合并树（LSM-Tree）的存储引擎适合写入操作频繁的应用，但其读取性能可能不如传统的索引结构D.无论应用场景如何，选择存储引擎时只需要考虑其性能，而不需要考虑存储空间的利用效率和数据的可靠性13、在数据库系统中，事务是一个重要的概念，用于保证数据的一致性和可靠性。以下关于事务的描述中，错误的是：（）A.事务具有原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）特性，原子性确保事务要么全部成功执行，要么全部失败回滚；一致性保证事务执行前后数据库的状态是合法的；隔离性使得多个事务并发执行时如同串行执行一样；持久性确保事务对数据库的修改是永久保存的B.事务的隔离级别包括读未提交、读已提交、可重复读和串行化，不同的隔离级别对事务并发执行的效果和数据一致性的保证程度不同，隔离级别越高，数据一致性越好，但并发性能越低C.事务的并发控制机制包括锁机制、时间戳机制和乐观并发控制机制等，它们用于解决多个事务同时访问和修改数据时可能出现的问题，如丢失更新、脏读、不可重复读和幻读等D.事务的日志记录只在事务失败回滚时才有用，在事务正常提交时不需要记录日志，以节省存储空间和提高性能14、在操作系统中，虚拟内存技术为程序提供了一个比实际物理内存更大的地址空间。以下关于虚拟内存的描述中，错误的是：（）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.页面置换算法是虚拟内存管理中的重要组成部分，常见的页面置换算法有先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）和最近最不常用（LFU）等C.虚拟内存的实现需要硬件支持，如地址转换机制和缺页中断处理机制，操作系统通过这些机制来管理虚拟内存的分配和使用D.虚拟内存可以完全消除内存碎片的问题，因为程序使用的是连续的虚拟地址空间，而物理内存的碎片可以通过页面置换算法进行整合15、当一个计算机系统需要处理大量的文件读写操作时，文件系统的缓存机制起着关键作用。以下关于文件系统缓存的描述，哪一项是错误的？（）A.文件系统缓存可以减少磁盘I/O操作的次数，提高文件读写的性能B.缓存的替换策略通常基于最近最少使用（LRU）或最不经常使用（LFU）等算法C.预读机制可以提前将相邻的数据读入缓存，适用于顺序访问的情况，但对于随机访问可能没有帮助D.文件系统缓存的大小对系统性能没有显著影响，只要有缓存机制就可以保证高效的文件操作16、在操作系统中，关于虚拟地址到物理地址的转换，以下哪种描述是恰当的？（）A.页表是实现虚拟地址到物理地址转换的关键数据结构，操作系统通过查询页表来确定虚拟页对应的物理页帧B.多级页表可以减少页表占用的内存空间，但会增加地址转换的时间开销，因此只适用于内存资源紧张的系统C.硬件支持的TLB（TranslationLookasideBuffer）可以加速地址转换过程，但其容量有限，对大地址空间的支持不够D.以上关于虚拟地址到物理地址转换的说法都是正确的17、对于操作系统中的内存管理策略，考虑一个运行多个进程的系统。关于分页存储管理和分段存储管理的比较，以下说法准确的是：（）A.分页存储管理和分段存储管理都能实现逻辑地址到物理地址的映射，但分段存储管理更灵活，更符合用户的编程需求B.分页存储管理的页面大小固定，导致内存碎片多；分段存储管理的段大小可变，所以不会产生内存碎片C.分页存储管理比分段存储管理更易于实现内存保护和共享，因为分页的页面是固定大小的D.分段存储管理的地址转换比分页存储管理简单，所以系统开销更小18、在图形处理方面，有多种技术和算法用于提高性能和效果。以下关于图形处理的描述，哪一项是不正确的？（）A.GPU编程（如CUDA、OpenCL）可以利用GPU的并行计算能力加速图形和通用计算任务B.DirectX和OpenGL是常见的图形API，它们提供了丰富的函数和接口用于图形渲染C.图形硬件加速技术可以通过专用的硬件电路提高图形处理的速度，如纹理映射和几何变换D.在图形处理中，只需要关注图形的显示效果，不需要考虑性能和资源的优化19、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20、操作系统中的内存管理是一项关键任务，不同的内存分配方式各有特点。以下关于动态分区分配方式的描述中，正确的是：（）A.动态分区分配会产生外部碎片，即内存空间被分割成许多不连续的小空闲区域，导致无法分配给大进程B.动态分区分配采用首次适应算法时，每次总是从内存的低地址开始查找第一个能满足要求的空闲分区，这种算法容易导致低地址部分的内存空间被频繁使用，而高地址部分的内存空间长期闲置C.动态分区分配采用最佳适应算法时，总是把能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业，这种算法能够减少内存碎片的产生，但可能会导致较大的内存开销用于存储分区信息D.动态分区分配采用最坏适应算法时，总是挑选最大的空闲分区进行分配，这种算法虽然能够避免产生小碎片，但可能会导致较大的作业无法得到分配21、对于计算机系统中的输入输出（I/O）控制方式，以下哪种说法是恰当的？（）A.程序查询方式虽然简单，但CPU利用率低，只适用于低速I/O设备，在现代计算机系统中已很少使用B.中断驱动方式在I/O设备完成操作后主动向CPU发送中断请求，CPU立即响应并处理I/O数据，这种方式没有延迟C.DMA方式完全由硬件控制数据传输，不需要CPU干预，因此可以实现高速I/O设备与内存之间的数据直接传输，且不会占用CPU时间D.I/O控制方式的选择对系统性能影响不大，无论采用哪种方式，都能满足不同类型I/O设备的需求22、在计算机网络体系结构中，TCP/IP模型的网络层主要负责数据的路由和转发。以下哪个协议工作在网络层？（）A.HTTPB.IPC.TCPD.UDP23、在计算机系统的可靠性模型中，以下关于串联系统和并联系统的比较，正确的是：（）A.串联系统的可靠性高于并联系统，因为串联系统中的每个组件都对系统的正常运行起关键作用B.并联系统中只要有一个组件正常工作，系统就能正常运行，因此并联系统的可靠性总是高于串联系统C.串联系统和并联系统的可靠性计算方法相同，都可以通过简单地相加各个组件的可靠性得到D.串联系统和并联系统的可靠性与组件的数量无关，只取决于组件本身的可靠性24、在计算机系统的存储层次结构中，高速缓存（Cache）扮演着重要的角色。以下关于Cache的描述中，不准确的是：（）A.Cache是位于CPU和主存之间的一种高速小容量存储器，其目的是为了减少CPU访问主存的平均时间B.Cache的命中率是衡量其性能的重要指标，命中率越高，说明CPU从Cache中获取数据的概率越大，系统性能越好C.直接映射、全相联映射和组相联映射是常见的Cache地址映射方式，其中全相联映射方式的灵活性最高，但硬件实现成本也最高D.Cache中的数据是主存数据的完整副本，即主存中的所有数据都会在Cache中存在一份，以确保CPU能够快速访问25、在数据库的关系模型中，关系的规范化旨在解决数据冗余和操作异常问题。以下关于第三范式（3NF）的描述，错误的是哪一项？（）A.消除了非主属性对码的传递函数依赖B.一定满足第二范式（2NF）的要求C.所有非主属性都完全依赖于主键D.是关系模式的最高规范化程度二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）简要说明计算机系统中防火墙的功能和工作原理。2、（本题5分）