计算机等级考试四级嵌入式系统真题库.pdf

### 计算机等级考试四级嵌入式系统知识点解析 #### 一、操作系统部分 **1. 构造操作系统的方法** - **选项分析**： - A. **网络式结构**：不属于常见的操作系统架构。 - B. **并行式结构**：同样不是常用的操作系统设计方法。 - C. **微内核结构**：是一种流行的操作系统设计方法，其核心思想是将操作系统的基本功能降到最低限度，将其他服务作为用户空间的进程来运行。 - D. **主从式结构**：通常不用于描述操作系统的结构。 - **正确答案**：C - **知识点扩展**：微内核架构的核心优势在于模块化强、易于扩展、更安全等。它将文件系统、网络协议栈等非核心功能从内核中剥离出来，作为独立的服务运行在用户空间，提高了系统的灵活性和可靠性。 **2. 批处理操作系统的缺点** - **选项分析**： - A. **缺少交互性**：批处理操作系统不支持用户直接干预作业执行过程。 - B. **不能并发运行**：实际上，批处理系统中的作业可以并发执行。 - C. **CPU利用率低**：早期批处理系统确实可能存在此问题，但通过多道程序设计技术，已显著提高CPU利用率。 - D. **周转时间太长**：指的是作业从提交到完成所需的时间可能较长。 - **正确答案**：A - **知识点扩展**：批处理操作系统主要用于大规模数据处理任务，例如银行账务处理、工资发放等，特点是高效率地处理大量数据，但由于不支持用户直接交互，因此对于需要即时反馈的应用场景并不适用。 **3. 只能在操作系统内核态下运行的操作** - **选项分析**： - A. **关机**：属于系统管理员级别的操作。 - B. **读文件**：通常在用户态下完成。 - C. **设置时间**：需要访问硬件时钟，通常在内核态下执行。 - D. **屏蔽中断**：直接与硬件交互，必须在内核态下执行。 - **正确答案**：D - **知识点扩展**：中断机制是现代操作系统的重要组成部分，用于处理外部事件（如键盘输入、硬盘读写等）。在处理中断过程中，操作系统需要暂时停止当前任务，并执行相应的中断处理程序，这要求操作系统能够在内核态下运行，以直接控制硬件。 **4. 中断响应顺序的影响因素** - **选项分析**： - A. **中断优先级**：决定了不同类型的中断被响应的先后顺序。 - B. **时间片大小**：影响的是进程调度策略。 - C. **特权指令**：与中断响应顺序无关。 - D. **中断向量**：提供了中断服务程序的入口地址，但不影响响应顺序。 - **正确答案**：A - **知识点扩展**：中断优先级机制使得操作系统能够区分不同类型的中断请求，并根据其重要程度决定响应的顺序。例如，键盘中断通常具有较高的优先级，而定时器中断可能较低。 **5. 操作系统提供的用户编程接口** - **选项分析**： - A. **系统调用**：是操作系统提供给用户程序的标准接口，用于请求操作系统服务。 - B. **运行平台**：不是一个具体的编程接口。 - C. **编程开发环境**：涉及编辑器、编译器等工具，而不是直接的接口。 - D. **中断服务程序**：主要由操作系统维护，用户程序一般不直接调用。 - **正确答案**：A - **知识点扩展**：系统调用是操作系统中最基本的抽象层，用于实现用户程序与操作系统之间的通信。通过系统调用，用户程序可以请求操作系统服务，如文件操作、进程控制等。 **6. 与进程一一对应的数据对象** - **选项分析**： - A. **程序**：与进程之间并非一对一的关系。 - B. **进程控制块(PCB)**：每个进程都有一个唯一的PCB，用于记录进程的状态等信息。 - C. **动态库**：可以被多个进程共享。 - D. **堆栈**：进程有自己的私有堆栈，但并非一一对应关系。 - **正确答案**：B - **知识点扩展**：进程控制块(PCB)是操作系统用来描述进程基本情况以及控制进程运行所需的全部信息的结构体。它是操作系统管理进程的基础，包含了进程标识符、状态、上下文等关键信息。 **7. 进程状态的判断** - **选项分析**： - A. **运行状态**：如果有一个线程正在运行，其他线程处于就绪或阻塞状态，那么整个进程处于运行状态。 - B. **就绪状态**：不准确。 - C. **挂起状态**：不符合题设条件。 - D. **阻塞状态**：同样不符合题设条件。 - **正确答案**：A - **知识点扩展**：进程状态包括运行、就绪、阻塞等。当一个进程中至少有一个线程处于运行状态时，整个进程被视为运行状态。 **8. fork()系统调用的行为分析** - **选项分析**： - 调用`fork()`会创建一个子进程，子进程和父进程都会执行接下来的代码。 - 根据题目给出的程序，无论是在子进程中还是父进程中，都会打印出“Hello World”。 - 子进程和父进程都会打印一行“Hello World”。 - **正确答案**：C - **知识点扩展**：`fork()`系统调用用于创建新的进程。新进程称为子进程，创建它的进程称为父进程。在Linux中，`fork()`调用会在父进程和子进程中返回不同的值：在子进程中返回0，在父进程中返回子进程的进程ID。这种机制被广泛用于进程间的通信和资源管理。 **9. pthread_join()函数的作用** - **选项分析**： - A. **创建一个新的线程**：对应`pthread_create()`。 - B. **撤销一个线程**：不是`pthread_join()`的功能。 - C. **等待一个特定的线程退出**：`pthread_join()`正是用于等待指定线程结束。 - D. **参加一个新的线程**：表述不准确。 - **正确答案**：C - **知识点扩展**：`pthread_join()`函数用于等待一个特定线程的结束。这是线程间同步的一种常见手段，特别是在需要确保某些线程完成其任务之后才能继续执行的情况下非常有用。 **10. 不会引起进程调度的操作** - **选项分析**： - A. **一个进程完成工作后被撤销**：可能导致进程调度。 - B. **一个进程从运行状态变成了阻塞状态或就绪状态**：通常会触发进程调度。 - C. **一个进程从阻塞状态变成了就绪状态**：不会直接引发进程调度，而是将进程加入就绪队列等待调度。 - D. **一个进程从就绪状态变成了运行状态**：由调度器完成，不会引发新的调度。 - **正确答案**：C - **知识点扩展**：进程调度是指操作系统选择一个就绪状态的进程并将其转换为运行状态的过程。在大多数情况下，进程从阻塞状态变为就绪状态时，不会立即引发进程调度，而是将其添加到就绪队列中等待调度。 **11. 同步关系的示例** - **选项分析**： - A. **某年某月某日某航班的订票**：存在互斥关系。 - B. **球队举行足球比赛**：队员之间存在同步关系。 - C. **汽车装配流水线上的各道工序**：各工序间存在严格的顺序和同步关系。 - D. **公共复印机的使用**：存在互斥关系。 - **正确答案**：C - **知识点扩展**：在汽车装配流水线上，每一道工序都需要按照一定的顺序执行，并且需要与其他工序协调一致，确保整体生产流程的顺畅。这种情况下，同步关系是非常重要的，因为任何一道工序的延误都可能影响整个生产线的效率。 **12. P、V操作中的信号量值变化** - **选项分析**： - 在信号量上执行P操作会使信号量减1；执行V操作会使信号量加1。 - 如果k个进程都在等待信号量，则信号量的值应该等于初始值减去等待的进程数。 - **正确答案**：D - **知识点扩展**：P、V操作是用于实现进程同步和互斥的经典机制。信号量的值反映了可用资源的数量。当信号量的值小于0时，表示有进程在等待这些资源。本题中，k个进程在等待，因此信号量的值应该是初始值1减去k，即- k。 **13. 选课程序的问题** - **选项分析**： - 题目描述了一个简单的选课程序，小王试图先选一门课程，再申请另一门课程，如果申请成功则退掉前一门课程。 - 由于没有对信号量进行互斥访问保护，可能会出现竞争条件。 - **正确答案**：C - **知识点扩展**：本题考查了进程同步中的经典问题——竞争条件。由于没有使用锁或其他同步机制来保护对信号量的访问，可能导致两个线程同时修改信号量的值，从而引发不确定的行为。因此，小王的程序有可能达到目的，也可能失败。 **14. 动态扩充内存的存储管理方案** - **选项分析**： - A. **固定分区**：不支持动态扩充。 - B. **可变分区**：也不支持动态扩充。 - C. **页式**：不直接支持动态扩充。 - D. **虚拟页式**：通过虚拟内存技术，可以动态地扩展物理内存的大小。 - **正确答案**：D - **知识点扩展**：虚拟页式存储管理方案通过使用虚拟内存技术，可以在物理内存不足时，将暂时不用的页面换出到磁盘上，从而释放物理内存供其他页面使用。这种方法有效地扩展了可用的内存空间。 **15. 回收分区与空闲区表的关系** - **选项分析**： - 如果回收分区的起始地址加上长度等于空闲区表中某个登记项所表示空闲区的起始地址，意味着回收分区紧邻着空闲分区的起始位置。 - 根据题设，回收分区的上邻分区为空闲区。 - **正确答案**：A - **知识点扩展**：在可变分区存储管理方案中，空闲区表记录了所有未分配的内存区域的信息。当一个分区被回收时，操作系统需要更新空闲区表，将回收的分区与相邻的空闲区合并成更大的空闲区。 **16. 页表占用页面数量的计算** - **选项分析**： - 页面大小为4KB，虚拟地址空间为2GB，共有2GB/4KB = 512K个页面。 - 物理页号占4字节，表示最多2^32个页面，即4GB。 - 页表需要512K个条目，共需512K * 4字节 = 2MB。 - 页表占用的页面数为2MB / 4KB = 512个页面。 - **正确答案**：C - **知识点扩展**：页表是页式存储管理中的重要数据结构，用于记录虚拟页面与物理页面之间的映射关系。计算页表占用的页面数量需要考虑虚拟地址空间的大小、页面大小以及物理页号的位数。 **17. 可能产生Belady异常现象的页面置换算法** - **选项分析**： - A. **FIFO**：是最容易产生Belady异常现象的算法。 - B. **LRU**：最近最少使用算法。 - C. **LFU**：最不经常使用算法。 - D. **OPT**：最佳置换算法，理论上不会产生Belady异常现象。 - **正确答案**：A - **知识点扩展**：Belady异常现象是指在增加物理页面数时，缺页中断率反而增加的现象。FIFO算法由于总是淘汰最早进入内存的页面，当新进入的页面恰好是最早进入的页面时，会导致频繁的页面置换，从而产生Belady异常现象。 **18. "抖动"现象的原因** - **选项分析**： - A. **页面尺寸过大**：不会直接导致“抖动”。 - B. **页面尺寸过小**：同样不会直接导致“抖动”。 - C. **程序编制不合理**：虽然可能会影响性能，但不是“抖动”的直接原因。 - D. **页面置换算法不合理**：是导致“抖动”的主要原因之一。 - **正确答案**：D - **知识点扩展**：“抖动”（Thrashing），又称颠簸，是指操作系统频繁进行页面置换和页面故障，导致系统性能急剧下降的现象。这种现象通常发生在虚拟存储系统中，尤其是当物理内存严重不足或者页面置换算法选择不当的情况下。 **19. 缺页中断次数的计算** - **选项分析**： - 给定程序中，数组C的大小为50x100个整型变量，每个页面包含50个整型变量。 - 数组C可以被分成100个页面。 - 已知程序占用2个页框，因此还有1个页框可用于数组C。 - 数组C需要100个页面，但是只有1个页框可供使用，所以会发生缺页中断。 - **正确答案**：D - **知识点扩展**：缺页中断是指当处理器试图访问不在物理内存中的页面时触发的中断。在本题中，由于物理内存不足以容纳数组C的所有页面，因此每次访问数组C时都会发生缺页中断，总共需要访问50x100=5000次，故发生5000次缺页中断。 **20. 文件存取方式的影响因素** - **选项分析**： - I. **文件的物理结构**：直接影响存取方式。 - II. **文件的逻辑结构**：对存取方式有一定的影响。 - III. **存放文件的设备的物理特性**：对存取方式也有重要影响。 - **正确答案**：D - **知识点扩展**：文件的存取方式取决于多种因素，包括文件的物理结构（如连续文件、链接文件等）、文件的逻辑结构（如顺序文件、索引文件等）以及存放文件的设备的物理特性（如磁盘的旋转速度、寻道时间等）。不同的存取方式适用于不同的应用场景，例如随机访问文件通常使用索引结构，而顺序访问文件则适合使用连续结构。