浙江萬里學院《操作系統(tǒng)安全》2022-2023學年第一學期期末試卷

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《操作系統(tǒng)安全》2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在一個具有快表的分頁系統(tǒng)中，假定頁表存放在內(nèi)存中，內(nèi)存訪問時間為100ns，快表的查找時間為20ns。若一次內(nèi)存訪問需要查找頁表，而快表命中的概率為80%。則有效訪問時間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns2、在一個具有內(nèi)存保護機制的操作系統(tǒng)中，每個進程都被分配了獨立的內(nèi)存空間，并且系統(tǒng)通過硬件和軟件的結(jié)合來防止進程訪問其他進程的內(nèi)存區(qū)域。假設進程P1試圖訪問進程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護機制是如何實現(xiàn)的，包括硬件支持（如MMU）和操作系統(tǒng)的相關(guān)處理邏輯，并討論內(nèi)存保護在系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性方面的重要意義。A.通過硬件MMU實現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護機制作用有限，意義不大3、在一個采用先來先服務（FCFS）磁盤調(diào)度算法的系統(tǒng)中，假設磁盤請求隊列的順序為98，183，37，122，14，124，65，67。磁頭初始位置在53磁道，磁頭移動方向從0磁道開始向磁道號增加的方向移動，請問磁頭移動的總距離是多少？（）A.565B.649C.708D.7564、在一個操作系統(tǒng)中，內(nèi)核負責管理系統(tǒng)的核心資源和提供基本的服務。假設有兩種內(nèi)核結(jié)構(gòu)：微內(nèi)核和宏內(nèi)核。微內(nèi)核將系統(tǒng)的核心功能放在內(nèi)核空間，而將大部分服務放在用戶空間；宏內(nèi)核則將更多的功能集成在內(nèi)核空間。分析微內(nèi)核和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)性能、可擴展性、安全性和開發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點，并討論在不同應用場景下哪種內(nèi)核結(jié)構(gòu)更合適。A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)B.宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更優(yōu)C.兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，取決于具體情況D.無法確定哪種結(jié)構(gòu)更好5、在操作系統(tǒng)的存儲管理中，段式存儲管理將用戶程序按照邏輯分段，每個段具有不同的名字和長度。與分頁存儲管理相比，段式存儲管理更便于實現(xiàn)程序的模塊化和動態(tài)鏈接。假設一個段式存儲系統(tǒng)，地址空間為32位，其中段號占8位，段內(nèi)偏移量占24位，每個段最大長度為2^24字節(jié)。那么，該系統(tǒng)最多可以有多少個段（）A.2^8個B.2^16個C.2^24個D.2^32個6、在一個采用死鎖檢測算法的系統(tǒng)中，資源分配圖中包含了四個進程P1、P2、P3和P4，以及三類資源R1、R2和R3。資源分配情況如下表所示：進程已分配資源尚需資源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211請問該系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)？如果是，哪些進程處于死鎖中？（請給出詳細的分析過程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P47、在一個具有進程同步機制的操作系統(tǒng)中，有兩個進程P和Q，它們共享一個緩沖區(qū)。P進程負責向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，Q進程負責從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的正確讀寫，使用了一個信號量S，初始值為1。當P進程準備向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)時，執(zhí)行P(S)操作；寫入完成后，執(zhí)行V(S)操作。當Q進程準備從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)時，執(zhí)行P(S)操作；讀取完成后，執(zhí)行V(S)操作。假設當前Q進程正在讀取數(shù)據(jù)，P進程準備寫入數(shù)據(jù)。那么，P進程會處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)B.阻塞狀態(tài)C.運行狀態(tài)D.掛起狀態(tài)8、在一個多線程操作系統(tǒng)中，一個進程可以包含多個線程。假設一個進程P有兩個線程T1和T2，它們共享進程的資源，如內(nèi)存、文件描述符等?，F(xiàn)在線程T1正在進行一個耗時的計算操作，而線程T2需要訪問線程T1正在使用的資源。分析在這種情況下，可能出現(xiàn)的線程同步問題，如競爭條件和死鎖，并討論如何使用互斥鎖、條件變量等同步機制來解決這些問題，以及這些同步機制對線程執(zhí)行效率的影響。A.同步機制總是提高效率B.同步機制總是降低效率C.同步機制在某些情況下提高，某些情況下降低D.取決于線程的操作和資源的使用情況9、在一個具有虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，進程的地址空間被劃分為邏輯地址和物理地址。當進程訪問一個虛擬地址時，系統(tǒng)通過頁表將其轉(zhuǎn)換為物理地址。假設頁表的每個條目包含頁號、頁框號和一些訪問控制位?，F(xiàn)在有一個進程，其邏輯地址空間大小為4GB，頁面大小為4KB，頁表項大小為4字節(jié)。如果系統(tǒng)為該進程分配了1GB的物理內(nèi)存，那么頁表的大小至少是多少？同時考慮頁表的存儲方式和對內(nèi)存訪問效率的影響。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB10、在一個采用位示圖進行磁盤空間管理的操作系統(tǒng)中，磁盤共有1000個物理塊，位示圖中每個字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個磁盤塊來存儲？（）A.10B.11C.32D.3311、設備管理是操作系統(tǒng)的重要任務之一。以下關(guān)于設備管理的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備管理負責管理計算機中的各種外部設備，如硬盤、打印機、鍵盤等B.設備管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中斷驅(qū)動I/O和DMA方式等C.設備管理可以通過設備驅(qū)動程序來實現(xiàn)對設備的控制和操作D.設備管理可以將所有設備都看作是文件，通過文件系統(tǒng)來進行管理12、設備管理中的設備驅(qū)動程序是連接操作系統(tǒng)和設備的橋梁。以下關(guān)于設備驅(qū)動程序的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.設備驅(qū)動程序負責將操作系統(tǒng)的命令轉(zhuǎn)換為設備能夠理解的指令B.設備驅(qū)動程序可以分為內(nèi)核態(tài)驅(qū)動程序和用戶態(tài)驅(qū)動程序兩種類型C.設備驅(qū)動程序需要考慮設備的特性和操作系統(tǒng)的接口規(guī)范D.設備驅(qū)動程序一旦安裝就不能修改，否則會導致系統(tǒng)崩潰13、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來存儲文件的屬性和磁盤塊的指針。假設一個inode占用128字節(jié)，其中10個直接磁盤塊指針，1個一級間接磁盤塊指針，1個二級間接磁盤塊指針，1個三級間接磁盤塊指針。每個磁盤塊大小為4KB，每個磁盤塊指針占用4字節(jié)。請問該文件系統(tǒng)能夠支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB14、在一個多道程序設計系統(tǒng)中，多個進程并發(fā)執(zhí)行。假設有進程P1、P2和P3，它們的到達時間分別為0、1和2毫秒，服務時間分別為8、4和6毫秒。若采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，那么平均周轉(zhuǎn)時間是多少？（）A.7毫秒B.8毫秒C.9毫秒D.10毫秒15、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負責管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動程序來實現(xiàn)對設備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下16、在一個單核CPU的操作系統(tǒng)中，同時有多個進程處于就緒狀態(tài)。假設系統(tǒng)采用先來先服務（FCFS）的調(diào)度算法，進程P1、P2、P3、P4、P5的到達時間和服務時間如下表所示：（）進程到達時間服務時間P1010P228P346P464P582那么，平均等待時間和平均周轉(zhuǎn)時間分別是多少？A.平均等待時間為8，平均周轉(zhuǎn)時間為14B.平均等待時間為6，平均周轉(zhuǎn)時間為12C.平均等待時間為4，平均周轉(zhuǎn)時間為10D.平均等待時間為2，平均周轉(zhuǎn)時間為817、在一個文件系統(tǒng)中，文件的物理結(jié)構(gòu)采用連續(xù)分配方式。已知一個文件的起始物理塊號為100，文件長度為50個物理塊。如果要在文件中間插入10個物理塊的內(nèi)容，需要進行怎樣的操作？（）A.直接在文件中間插入新的物理塊，修改文件長度B.將文件后半部分內(nèi)容向后移動10個物理塊的位置，然后插入新內(nèi)容C.重新為文件分配連續(xù)的物理空間，將原內(nèi)容和新內(nèi)容一起寫入D.無法在連續(xù)分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式18、在一個操作系統(tǒng)中，死鎖是一種可能發(fā)生的嚴重問題。假設有四個進程P1、P2、P3和P4，它們分別占用了部分資源，并請求其他資源，從而形成了一個死鎖的局面。已知進程P1占用了資源R1，并請求資源R2；進程P2占用了資源R2，并請求資源R3；進程P3占用了資源R3，并請求資源R1；進程P4占用了資源R4，并請求資源R1。分析這種死鎖情況是如何產(chǎn)生的，以及可以采用哪些死鎖預防、避免和檢測恢復的策略來解決這個問題，并比較這些策略在系統(tǒng)性能和資源利用率方面的影響（）A.采用死鎖預防策略最優(yōu)B.采用死鎖避免策略最優(yōu)C.采用死鎖檢測恢復策略最優(yōu)D.不同策略在不同情況下各有優(yōu)劣19、在操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點。假設一個操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于其特點的描述，正確的是：（）A.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)將大部分系統(tǒng)服務功能放在內(nèi)核之外，內(nèi)核體積小，穩(wěn)定性高B.由于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的內(nèi)核功能較少，系統(tǒng)的性能通常比宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)更高C.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)服務之間通信效率高，因為它們都在內(nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的可擴展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務20、在操作系統(tǒng)的設備管理中，緩沖技術(shù)可以有效地提高I/O操作的效率。緩沖池是一種常見的緩沖技術(shù)，它由多個緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設一個系統(tǒng)中有三個緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個緩沖池包含10個緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個進程進行數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，輸入數(shù)據(jù)量為50KB，輸出數(shù)據(jù)量為30KB，每個緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個B.70個C.60個D.50個21、在一個操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動過程包括硬件初始化、內(nèi)核加載、驅(qū)動程序加載和用戶空間服務啟動等階段。假設系統(tǒng)在啟動過程中出現(xiàn)故障，分析可能導致故障的原因，如硬件問題、配置錯誤、驅(qū)動程序不兼容等，并討論如何進行故障診斷和修復，以及如何優(yōu)化系統(tǒng)啟動過程以提高啟動速度。A.硬件問題是最常見的故障原因B.配置錯誤是最常見的故障原因C.驅(qū)動程序不兼容是最常見的故障原因D.不同故障原因在不同情況下都可能出現(xiàn)22、在一個多道批處理系統(tǒng)中，有三個作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時間、運行時間如下表所示：作業(yè)提交時間運行時間（小時）J18:003J29:002J310:001假設系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計算三個作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間。（給出詳細的計算過程）（）A.4小時B.4.33小時C.4.67小時D.5小時23、在一個具有多個線程的進程中，線程之間共享進程的資源，包括內(nèi)存、文件描述符等。但每個線程有自己獨立的棧空間和線程控制塊。假設有線程T1、T2和T3，它們同時訪問一個全局變量X，X的初始值為0。T1執(zhí)行X=X+1，T2執(zhí)行X=X-2，T3執(zhí)行X=X*3，請問最終X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能24、某文件系統(tǒng)采用FAT（文件分配表）管理磁盤空間，磁盤塊大小為512B，F(xiàn)AT表每個表項占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細的計算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB25、文件系統(tǒng)的文件保護可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.文件保護可以通過訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(quán)限B.文件可以設置為只讀、只寫或讀寫三種訪問權(quán)限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也會增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護只需要在文件系統(tǒng)層面實現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的其他部分26、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點（inode）來管理文件，每個inode包含12個直接地址指針、1個一級間接地址指針、1個二級間接地址指針和1個三級間接地址指針。每個盤塊大小為1KB，每個盤塊號占4B。若文件最大長度為4TB，則三級間接地址指針指向的盤塊數(shù)是多少？（請詳細計算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^2627、進程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機制。假設有兩個進程P1和P2，它們共享一個資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號量機制。初始時，信號量S的值為1。當P1訪問資源R時，執(zhí)行P(S)操作；當P1訪問結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號量和進程操作的描述中，正確的是：（）A.當P1執(zhí)行P(S)操作后，如果S的值變?yōu)?，則P1獲得資源R并進入臨界區(qū)B.如果P2在P1執(zhí)行V(S)操作之前執(zhí)行P(S)操作，P2一定會被阻塞C.信號量S的值永遠不會小于0，因為這意味著出現(xiàn)了錯誤的操作D.當P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個進程在等待資源R，操作系統(tǒng)會隨機選擇一個進程進入臨界區(qū)28、操作系統(tǒng)的安全機制可以保護系統(tǒng)的資源和數(shù)據(jù)不被非法訪問和破壞。以下關(guān)于操作系統(tǒng)安全機制的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.操作系統(tǒng)可以采用用戶認證和授權(quán)機制來控制用戶對系統(tǒng)資源的訪問B.操作系統(tǒng)可以采用加密技術(shù)來保護文件和數(shù)據(jù)的安全C.操作系統(tǒng)可以采用訪問控制列表（ACL）來實現(xiàn)對文件和目錄的訪問控制D.操作系統(tǒng)的安全機制只需要在軟件層面實現(xiàn)，不需要考慮硬件設備的安全性29、操作系統(tǒng)的內(nèi)核是系統(tǒng)的核心部分，負責管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個選項是錯誤的？（）A.內(nèi)核可以分為微內(nèi)核和宏內(nèi)核兩種類型，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)更加靈活，但性能較低B.內(nèi)核的主要功能包括進程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設備管理等C.內(nèi)核可以直接訪問硬件資源，但需要通過驅(qū)動程序來實現(xiàn)對設備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運行在用戶模式下30、在一個分布式操作系統(tǒng)中，多個計算機通過網(wǎng)絡連接協(xié)同工作。假設系統(tǒng)中的一個任務需要在多個節(jié)點上并行執(zhí)行。以下關(guān)于分布式任務調(diào)度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務會被自動分配到負載最輕的節(jié)點上執(zhí)行，以實現(xiàn)負載均衡B.每個節(jié)點獨立進行任務調(diào)度和資源分配，互不影響C.分布式操作系統(tǒng)中不存在資源競爭和死鎖問題，因為節(jié)點相互獨立D.任務在節(jié)點之間的遷移不會影響其執(zhí)行進度和結(jié)果二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡通信機制，包括套接字編程、