Pufferung und Caching: Optimierung der Ein- und Ausgabeleistung

Question 1

Was ist die Hauptfunktion von Caching in Betriebssystemen?

Accepted Answer

Zwischenspeicherung häufig genutzter Daten zur Leistungssteigerung.

Answer

Speicherung ausschließlich statischer Daten.

Answer

Verhinderung von Dateninkonsistenzen durch Synchronisierung in mehreren Caches.

Answer

Nur für große Datenmengen von Vorteil.

Question 2

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Zweck der Pufferung korrekt?

Accepted Answer

Verringerung der Übertragungszeit von Daten, indem Daten zwischen zwei Geschwindigkeiten ausgeglichen werden

Answer

Erhöhung der Wartezeit auf Daten, indem sie in einem Zwischenspeicher gehalten werden

Answer

Relevanz ausschließlich für Eingabesysteme

Answer

Relevanz ausschließlich für Ausgabesysteme

Question 3

Was ist der primäre Vorteil der Verwendung von Caches?

Accepted Answer

Verringerung der Zugriffszeit auf häufig verwendete Daten

Answer

Erweiterung des verfügbaren Speichers

Answer

Beschleunigung von Schreibvorgängen

Answer

Verringerung der Festplattenzugriffe

Question 4

Welche Cache-Organisationstechnik dient zur Lösung von Konflikten zwischen Cache-Zeilen?

Accepted Answer

Set-Assoziativität

Answer

Direkte Zuordnung

Answer

Vollassoziativität

Answer

LRU (Least Recently Used)

Question 5

Welche Metrik wird zur Messung der Effektivität eines Caches verwendet?

Accepted Answer

Trefferquote

Answer

Latenz

Answer

Durchsatz

Answer

Speicherbedarf

Question 6

Welche Cache-Ersatzstrategie wählt die am wenigsten verwendete Cache-Zeile aus?

Accepted Answer

LRU (Least Recently Used)

Answer

FIFO (First In First Out)

Answer

LFU (Least Frequently Used)

Answer

Zufälliger Ersatz

Question 7

Was ist virtueller Speicher?

Accepted Answer

Ein Mechanismus, der Programmen den Zugriff auf mehr Speicher ermöglicht, als physisch vorhanden ist

Answer

Ein Mechanismus, der Programmen den Zugriff auf Speicher an einem entfernten Standort ermöglicht

Answer

Ein Mechanismus, der Programmen die Zuweisung von nicht zusammenhängendem Speicher ermöglicht

Answer

Ein Mechanismus, der Programmen den Zugriff auf Speicher auf einer externen Festplatte ermöglicht

Question 8

Welche der folgenden Komponenten ist NICHT Teil des virtuellen Speichers?

Accepted Answer

Hauptspeicher

Answer

Seitenrahmen

Answer

Seitentabelle

Answer

MMU (Memory Management Unit)

Question 9

Was ist ein Vorteil der Verwendung eines Segmentierungsschemas?

Accepted Answer

Vereinfachte Speicherverwaltung für umfangreiche Programme

Answer

Verbesserte Cache-Effizienz

Answer

Reduzierte Speicherfragmentierung

Answer

Erhöhte Sicherheit

Question 10

Welche der folgenden Cache-Strategien schreibt geänderte Daten sofort in den Hauptspeicher?

Accepted Answer

Write-through

Answer

Write-back

Answer

Copy-back

Answer

Copy-through

Question 11

Welche Technik wird eingesetzt, um die Trefferquote eines Caches zu erhöhen?

Accepted Answer

Prefetching

Answer

Locking

Answer

Hashing

Answer

Clustering

Question 12

Welches Betriebssystemkonzept wird zum Verwalten von Daten in Puffern herangezogen?

Accepted Answer

Speicherverwaltung

Answer

Prozessmanagement

Answer

Dateisystemverwaltung

Answer

Netzwerkverwaltung

Question 13

Was versteht man unter einem Cache-Miss?

Accepted Answer

Wenn angeforderte Daten nicht im Cache gefunden werden

Answer

Wenn angeforderte Daten im Cache gefunden werden

Answer

Wenn der Cache voll ist

Answer

Wenn der Cache leer ist

Question 14

Welche Cache-Organisation ermöglicht die schnellste Zugriffszeit?

Accepted Answer

Voll assoziativer Cache

Answer

Direkt assoziativer Cache

Answer

2-Wege-Set-assoziativer Cache

Answer

4-Wege-Set-assoziativer Cache

Question 15

Was ist ein Replacement-Algorithmus?

Accepted Answer

Ein Algorithmus, der entscheidet, welche Daten aus dem Cache entfernt werden sollen, wenn neue Daten hinzugefügt werden müssen

Answer

Ein Algorithmus, der entscheidet, welche Daten in den Cache geladen werden sollen

Answer

Ein Algorithmus, der die Größe des Caches verwaltet

Answer

Ein Algorithmus, der die Zugriffszeiten des Caches optimiert

Question 16

Definieren Sie den Zweck von Puffern in einem Betriebssystem.

Accepted Answer

Temporäre Speicherung von Daten im Arbeitsspeicher

Answer

Verbesserung der Datenzugriffszeit

Answer

Beschränkung von Zugriffen nur auf sequenzielle Daten

Answer

Verringerung der Leistung von Ein- und Ausgabeoperationen

Question 17

Welche Datenstruktur eignet sich optimal für die Implementierung eines Caches?

Accepted Answer

Hashtabelle

Answer

Warteschlange

Answer

Binärbaum

Answer

Gerichteter Graph

Question 18

Wie wirkt sich die Cache-Größe auf die Leistung des Systems aus?

Accepted Answer

Die optimale Cache-Größe hängt vom Zugriffsmuster ab.

Answer

Eine größere Cache-Größe führt immer zu einer besseren Leistung.

Answer

Eine kleinere Cache-Größe ist immer effizienter.

Answer

Die Cache-Größe hat keinen Einfluss auf die Leistung.

Question 19

Was ist der Zweck des Prefetching?

Accepted Answer

Abrufen von Daten, bevor auf sie zugegriffen wird

Answer

Verzögerung des Zugriffs auf Daten

Answer

Verursachen unnötiger Datenübertragungen

Answer

Einschränkung auf sequenzielle Datenzugriffe

Question 20

Welche der folgenden Aussagen beschreibt einen Vorteil der Pufferung?

Accepted Answer

Reduzierung der Zugriffszeit auf Daten

Answer

Verbesserung der Systemzuverlässigkeit

Answer

Senkung der Kosten für Datenspeicherung

Answer

Beschleunigung der Datenübertragung

Question 21

Welche Art von Cache speichert Daten, auf die am häufigsten zugegriffen wird?

Accepted Answer

LRU-Cache (Least Recently Used)

Answer

FIFO-Cache (First In First Out)

Answer

LFU-Cache (Least Frequently Used)

Answer

Optimal-Cache (erfordert Kenntnis aller zukünftigen Anfragen)

Question 22

Welche Aussage über Schreib-Back-Caching ist korrekt?

Accepted Answer

Daten werden zunächst im Cache zwischengespeichert und später auf den persistenten Speicher geschrieben.

Answer

Daten werden sofort auf den persistenten Speicher (z.B. Festplatte) geschrieben.

Answer

Daten werden nie auf den persistenten Speicher geschrieben.

Answer

Daten werden nur auf den persistenten Speicher geschrieben, wenn der Cache voll ist.

Question 23

Welche Technik wird verwendet, um Daten in den Cache zu laden, bevor sie angefordert werden?

Accepted Answer

Prefetching

Answer

Lazy Loading

Answer

Demand Paging

Answer

Cache Cooling

Question 24

Welche Cache-Ebene ist flüchtig?

Accepted Answer

L1-Cache (erste Cache-Ebene)

Answer

L2-Cache (zweite Cache-Ebene)

Answer

Hauptspeicher

Answer

Festplatte

Question 25

Welche Art von Caching wird verwendet, um ganze Dateien oder große Datenblöcke zu speichern?

Accepted Answer

Seiten-Caching (Page-Caching)

Answer

Block-Caching

Answer

Schreib-Caching

Answer

Prozess-Caching

Question 26

Welche Aussage zu Cache-Adressierungsarten ist korrekt?

Accepted Answer

Direkte Adressierung weist jedem Cache-Block eine eindeutige Adresse zu.

Accepted Answer

Assoziative Adressierung ermöglicht die Speicherung von Daten in beliebigen Cache-Blöcken.

Accepted Answer

Set-assoziative Adressierung kombiniert direkte und assoziative Adressierung.

Answer

Direkte Adressierung ist stets effizienter als assoziative oder set-assoziative Adressierung.

Question 27

Welche Komponenten sind für einen Caching-Prozess unerlässlich?

Accepted Answer

Cache-Manager, Cache-Speicher

Answer

Cache-Speicher, Index

Answer

Scheduler, Puffer

Question 28

Welcher Nachteil ist mit der Verwendung von Puffern verbunden?

Accepted Answer

Erhöht den Speicherbedarf

Answer

Verringert die Zugriffszeit auf Daten

Answer

Reduziert das Risiko von Datenverlust

Answer

Verbessert die Parallelität

Question 29

Welche der folgenden Aussagen definiert Pufferung prägnant?

Accepted Answer

Temporäre Speicherung von Daten, um die Zugriffszeit zu minimieren

Answer

Mechanismus zum Entfernen selten benötigter Daten

Answer

Prozess zum Umordnen von Datenblöcken auf dem Speichermedium

Answer

Technik zur Erweiterung der Speicherkapazität

Question 30

An welcher Stelle im Computersystem ist ein Cache üblicherweise positioniert?

Accepted Answer

Zwischen CPU und Arbeitsspeicher

Answer

Zwischen Arbeitsspeicher und Speichermedium

Answer

Zwischen Speichermedium und Netzwerk

Answer

Zwischen CPU und Eingabegeräten

Question 31

Welcher Algorithmus wird vielfach zum Austausch von Daten in einem Cache verwendet?

Accepted Answer

Least Recently Used (LRU)

Answer

First In, First Out (FIFO)

Answer

Most Recently Used (MRU)

Answer

Least Frequently Used (LFU)

Question 32

Nennen Sie den Hauptvorteil der Pufferung:

Accepted Answer

Verringerung der Zugriffszeit

Answer

Erhöhung der Speicherkapazität

Answer

Verbesserung der Datensicherheit

Answer

Verringerung des Energieverbrauchs

Question 33

Welche der folgenden Aussagen beschreibt treffend die Funktion von Caching?

Accepted Answer

Temporäre Speicherung häufig benötigter Daten

Answer

Mechanismus zum Löschen selten verwendeter Daten

Answer

Prozess zum Umordnen von Datenblöcken auf dem Speichermedium

Answer

Technik zur Erweiterung der Speicherkapazität

Question 34

Nennen Sie einen Vorteil der Pufferung.

Accepted Answer

Reduziert die Zugriffszeit auf Daten

Answer

Kann die Datenverarbeitung verlangsamen

Answer

Erhöht den Speicherbedarf

Question 35

Was ist der primäre Zweck eines Caches?

Accepted Answer

Häufig verwendete Daten für schnelleren Zugriff zu speichern

Answer

Alle Daten eines Programms zu speichern

Answer

Datenanfragen zu verarbeiten

Question 36

Welcher Algorithmus wird häufig zur Implementierung eines LRU-Caches verwendet?

Accepted Answer

Doppelverlinkte Liste

Answer

Hash-Tabelle

Answer

Binärer Suchbaum

Question 37

Was ist das Hauptziel einer Write-Back-Cache-Strategie?

Accepted Answer

Schreibzugriffe auf den Hauptspeicher reduzieren

Answer

Cache-Trefferquote verbessern

Answer

Datenkonsistenz erhöhen

Question 38

Welche der folgenden Aussagen beschreibt eine wesentliche Eigenschaft eines assoziativen Caches?

Accepted Answer

Daten können in jeder Cache-Zeile gespeichert werden

Answer

Der Index der Cache-Zeile ist durch die Adresse der Daten festgelegt

Answer

Daten müssen in aufeinanderfolgenden Cache-Zeilen gespeichert werden

Question 39

Was ist der Hauptunterschied zwischen einem virtuellen und einem physischen Cache?

Accepted Answer

Ein virtueller Cache ist softwarebasiert, während ein physischer Cache hardwarebasiert ist

Answer

Ein virtueller Cache ist schneller als ein physischer Cache

Answer

Ein virtueller Cache ist größer als ein physischer Cache

Question 40

Welche Technik wird verwendet, um die Kohärenz in einem Cache-System mit mehreren Prozessoren aufrechtzuerhalten?

Accepted Answer

MESI-Protokoll

Answer

Least Recently Used (LRU)

Answer

First-In, First-Out (FIFO)

Answer

Most Frequently Used (MFU)

Question 41

Nennen Sie einen Nachteil der Verwendung eines Cache mit direkter Abbildung.

Accepted Answer

Potenzielle Konflikte bei häufig auftretenden Adressen

Answer

Erhöhter Speicherbedarf

Answer

Hohe Suchkomplexität

Question 42

Welche der folgenden Überlegungen ist wichtig bei der Implementierung eines Caches?

Accepted Answer

Abwägung zwischen Cache-Trefferquote und Cache-Größe

Answer

Maximierung des Durchsatzes des Systems

Answer

Minimierung der Zugriffszeit auf den Hauptspeicher

Question 43

Welche Aussage beschreibt die Pufferung am besten?

Accepted Answer

Sie speichert Daten temporär, um den Zugriff zu beschleunigen.

Answer

Sie verschlüsselt Daten, um sie vor unbefugtem Zugriff zu schützen.

Answer

Sie komprimiert Daten, um Speicherplatz zu sparen.

Question 44

Welcher Cache-Algorithmus wird häufig verwendet, um die zuletzt verwendeten Daten zu priorisieren?

Accepted Answer

Least Recently Used (LRU)

Answer

Last In, First Out (LIFO)

Answer

First In, Last Out (FIFO)

Question 45

Was beschreibt den Blockversatz in der Pufferung?

Accepted Answer

Die Position des ersten Bytes eines Datenblocks im Puffer

Answer

Die Gesamtgröße des Puffers

Answer

Die Anzahl der Blöcke im Puffer

Question 46

Welchen primären Zweck erfüllt die Verwendung von virtueller Speicherverwaltung?

Accepted Answer

Erweiterung des verfügbaren Speicherplatzes

Answer

Steigerung der Cache-Trefferquote

Answer

Beschleunigung des Zugriffs auf oft genutzte Daten

Answer

Schutz des Hauptspeichers vor unbefugtem Zugriff

Question 47

Welche Aussage beschreibt den Least Recently Used (LRU)-Caching-Algorithmus korrekt?

Accepted Answer

Er entfernt die am seltensten verwendeten Daten aus dem Cache.

Answer

Er entfernt die am häufigsten verwendeten Daten aus dem Cache.

Answer

Er entfernt Daten aus dem Cache in zufälliger Reihenfolge.

Question 48

Zu den Vorteilen der Pufferung gehört:

Accepted Answer

Verbesserte E/A-Leistung

Answer

Höhere CPU-Auslastung

Answer

Verlängerte Verarbeitungszeiten

Answer

Geringerer Datendurchsatz

Question 49

Der primäre Zweck eines Cache-Speichers ist die:

Accepted Answer

Beschleunigung des Zugriffs auf häufig verwendete Daten

Answer

Bereitstellung eines dauerhaften Datenspeichers

Answer

Verhinderung des Verlusts wichtiger Daten

Question 50

Ein TLB (Translation Lookaside Buffer) fungiert als:

Accepted Answer

Zwischenspeicher für Seitentabelleneinträge

Answer

Register für Prozessorkontextwechsel

Answer

Puffer für zwischengespeicherte Befehle

Question 51

Welche Art von Problem kann durch Pufferung gelöst werden?

Accepted Answer

Head-of-Line-Blockierung

Answer

Stack-Überlauf

Answer

Speicherleck

Answer

Deadlock

Question 52

Ein Seitenfehler tritt auf, wenn:

Accepted Answer

Auf eine Seite zugegriffen wird, die sich nicht im Hauptspeicher befindet

Answer

Auf eine Seite zugegriffen wird, die im Hauptspeicher beschädigt ist

Answer

Auf eine Seite zugegriffen wird, auf die kein Zugriff erlaubt ist

Question 53

Welches Ziel verfolgt die Pufferung in einem Betriebssystem?

Accepted Answer

Datenübertragungsraten zwischen langsamen und schnellen Geräten anzupassen

Answer

Den Zugriff auf selten verwendete Daten zu erleichtern

Answer

Die Ausführung von Programmen zu beschleunigen

Question 54

Welcher der folgenden Cache-Typen wird typischerweise in Betriebssystemen verwendet?

Accepted Answer

Page Cache

Answer

Web Cache

Answer

Browser-Cache

Answer

DNS-Cache

Question 55

Was ist der Hauptvorteil der Verwendung von Cache-Techniken in Betriebssystemen?

Accepted Answer

Reduzierung der Zugriffszeit auf häufig verwendete Daten

Answer

Beseitigung von Engpässen im E/A-System

Answer

Erhöhung der Gesamtkapazität des Hauptspeichers

Question 56

Was ist der Unterschied zwischen einem Cache und einem Puffer?

Accepted Answer

Ein Cache speichert häufig verwendete Daten, während ein Puffer Daten zwischen Geräten mit unterschiedlichen Übertragungsraten übergibt.

Answer

Ein Cache ist flüchtig, während ein Puffer persistent ist.

Question 57

Welche der folgenden Aussagen zur Pufferung ist richtig?

Accepted Answer

Puffer können die E/A-Leistung verbessern, indem sie die Überlappung von E/A-Vorgängen ermöglichen.

Answer

Puffer werden immer im Hauptspeicher gespeichert.

Answer

Puffer werden nur für die Eingabe von Daten verwendet.

Question 58

Welcher Vorteil ist mit der Verwendung einer Pool-Zuweisung für Caching-Speicher verbunden?

Accepted Answer

Reduzierter Fragmentierungsaufwand

Answer

Erhöhte Zugriffsgeschwindigkeit

Answer

Geringerer Speicherbedarf

Answer

Verbesserte Datensicherheit

Question 59

Welche Aussage zum Austausch von Cache-Einträgen ist korrekt?

Accepted Answer

Der Austausch erfolgt in der Regel nach einem bestimmten Algorithmus

Answer

Der Austausch erfolgt immer zufällig

Answer

Der Austausch erfolgt nur, wenn der Cache voll ist

Question 60

Welche der folgenden Aussagen über Pufferung ist korrekt?

Accepted Answer

Sie speichert Daten temporär, um den Zugriff zu beschleunigen.

Answer

Sie verlangsamt den Zugriff auf Daten.

Answer

Sie löscht Daten, wenn sie nicht mehr benötigt werden.

Question 61

Was ist ein Vorteil von Caching?

Accepted Answer

Verbesserte Reaktionszeit

Answer

Geringerer Speicherbedarf

Answer

Bessere Datenkonsistenz

Answer

Geringere Kosten

Question 62

Welche der folgenden Techniken kann zur Implementierung eines Cache verwendet werden?

Accepted Answer

Hash-Tabelle

Answer

Speicherzuweisung

Answer

Suchbaum

Answer

Verbundliste

Question 63

Welcher Algorithmus wird typischerweise zur Cache-Ersetzung verwendet?

Accepted Answer

Least Recently Used (LRU)

Answer

First In First Out (FIFO)

Answer

Optimal

Answer

Most Frequently Used (MFU)

Question 64

Was ist eine Cache-Größe?

Accepted Answer

Die maximale Datenmenge, die im Cache gespeichert werden kann.

Answer

Die Anzahl der Elemente im Cache.

Answer

Die Geschwindigkeit, mit der Daten in den Cache geladen werden.