浙江萬里學(xué)院《操作系統(tǒng)安全》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《操作系統(tǒng)安全》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)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(gè)小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個(gè)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(shí)間為100ns，快表的查找時(shí)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(shí)間是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns2、在一個(gè)具有內(nèi)存保護(hù)機(jī)制的操作系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程都被分配了獨(dú)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(jìn)程訪問其他進(jìn)程的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)進(jìn)程P1試圖訪問進(jìn)程P2的內(nèi)存空間，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)存訪問違規(guī)的異常。分析這種內(nèi)存保護(hù)機(jī)制是如何實(shí)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(hù)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(shí)現(xiàn)，意義重大B.通過操作系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)，意義不大C.通過硬件和軟件共同實(shí)現(xiàn)，意義重大D.內(nèi)存保護(hù)機(jī)制作用有限，意義不大3、在一個(gè)采用先來先服務(wù)（FCFS）磁盤調(diào)度算法的系統(tǒng)中，假設(shè)磁盤請求隊(duì)列的順序?yàn)?8，183，37，122，14，124，65，67。磁頭初始位置在53磁道，磁頭移動(dòng)方向從0磁道開始向磁道號增加的方向移動(dòng)，請問磁頭移動(dòng)的總距離是多少？（）A.565B.649C.708D.7564、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，內(nèi)核負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的核心資源和提供基本的服務(wù)。假設(shè)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(wù)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(kuò)展性、安全性和開發(fā)難度等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，并討論在不同應(yīng)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(chǔ)管理中，段式存儲(chǔ)管理將用戶程序按照邏輯分段，每個(gè)段具有不同的名字和長度。與分頁存儲(chǔ)管理相比，段式存儲(chǔ)管理更便于實(shí)現(xiàn)程序的模塊化和動(dòng)態(tài)鏈接。假設(shè)一個(gè)段式存儲(chǔ)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(gè)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(gè)段（）A.2^8個(gè)B.2^16個(gè)C.2^24個(gè)D.2^32個(gè)6、在一個(gè)采用死鎖檢測算法的系統(tǒng)中，資源分配圖中包含了四個(gè)進(jìn)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(jìn)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(jìn)程處于死鎖中？（請給出詳細(xì)的分析過程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P47、在一個(gè)具有進(jìn)程同步機(jī)制的操作系統(tǒng)中，有兩個(gè)進(jìn)程P和Q，它們共享一個(gè)緩沖區(qū)。P進(jìn)程負(fù)責(zé)向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，Q進(jìn)程負(fù)責(zé)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(gè)信號量S，初始值為1。當(dāng)P進(jìn)程準(zhǔn)備向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行P(S)操作；寫入完成后，執(zhí)行V(S)操作。當(dāng)Q進(jìn)程準(zhǔn)備從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行P(S)操作；讀取完成后，執(zhí)行V(S)操作。假設(shè)當(dāng)前Q進(jìn)程正在讀取數(shù)據(jù)，P進(jìn)程準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù)。那么，P進(jìn)程會(huì)處于什么狀態(tài)？（）A.就緒狀態(tài)B.阻塞狀態(tài)C.運(yùn)行狀態(tài)D.掛起狀態(tài)8、在一個(gè)多線程操作系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)線程。假設(shè)一個(gè)進(jìn)程P有兩個(gè)線程T1和T2，它們共享進(jìn)程的資源，如內(nèi)存、文件描述符等。現(xiàn)在線程T1正在進(jìn)行一個(gè)耗時(shí)的計(jì)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(jī)制來解決這些問題，以及這些同步機(jī)制對線程執(zhí)行效率的影響。A.同步機(jī)制總是提高效率B.同步機(jī)制總是降低效率C.同步機(jī)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(gè)具有虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的地址空間被劃分為邏輯地址和物理地址。當(dāng)進(jìn)程訪問一個(gè)虛擬地址時(shí)，系統(tǒng)通過頁表將其轉(zhuǎn)換為物理地址。假設(shè)頁表的每個(gè)條目包含頁號、頁框號和一些訪問控制位?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程，其邏輯地址空間大小為4GB，頁面大小為4KB，頁表項(xiàng)大小為4字節(jié)。如果系統(tǒng)為該進(jìn)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(shí)考慮頁表的存儲(chǔ)方式和對內(nèi)存訪問效率的影響。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB10、在一個(gè)采用位示圖進(jìn)行磁盤空間管理的操作系統(tǒng)中，磁盤共有1000個(gè)物理塊，位示圖中每個(gè)字長為32位。那么，位示圖需要占用多少個(gè)磁盤塊來存儲(chǔ)？（）A.10B.11C.32D.3311、設(shè)備管理是操作系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。以下關(guān)于設(shè)備管理的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備管理負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)中的各種外部設(shè)備，如硬盤、打印機(jī)、鍵盤等B.設(shè)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(dòng)I/O和DMA方式等C.設(shè)備管理可以通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制和操作D.設(shè)備管理可以將所有設(shè)備都看作是文件，通過文件系統(tǒng)來進(jìn)行管理12、設(shè)備管理中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是連接操作系統(tǒng)和設(shè)備的橋梁。以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)的命令轉(zhuǎn)換為設(shè)備能夠理解的指令B.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以分為內(nèi)核態(tài)驅(qū)動(dòng)程序和用戶態(tài)驅(qū)動(dòng)程序兩種類型C.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要考慮設(shè)備的特性和操作系統(tǒng)的接口規(guī)范D.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一旦安裝就不能修改，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰13、某文件系統(tǒng)采用索引節(jié)點(diǎn)（inode）來存儲(chǔ)文件的屬性和磁盤塊的指針。假設(shè)一個(gè)inode占用128字節(jié)，其中10個(gè)直接磁盤塊指針，1個(gè)一級間接磁盤塊指針，1個(gè)二級間接磁盤塊指針，1個(gè)三級間接磁盤塊指針。每個(gè)磁盤塊大小為4KB，每個(gè)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(gè)多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。假設(shè)有進(jìn)程P1、P2和P3，它們的到達(dá)時(shí)間分別為0、1和2毫秒，服務(wù)時(shí)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(shí)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(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)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(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)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(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運(yùn)行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運(yùn)行在用戶模式下16、在一個(gè)單核CPU的操作系統(tǒng)中，同時(shí)有多個(gè)進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。假設(shè)系統(tǒng)采用先來先服務(wù)（FCFS）的調(diào)度算法，進(jìn)程P1、P2、P3、P4、P5的到達(dá)時(shí)間和服務(wù)時(shí)間如下表所示：（）進(jìn)程到達(dá)時(shí)間服務(wù)時(shí)間P1010P228P346P464P582那么，平均等待時(shí)間和平均周轉(zhuǎn)時(shí)間分別是多少？A.平均等待時(shí)間為8，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為14B.平均等待時(shí)間為6，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為12C.平均等待時(shí)間為4，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為10D.平均等待時(shí)間為2，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為817、在一個(gè)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(gè)文件的起始物理塊號為100，文件長度為50個(gè)物理塊。如果要在文件中間插入10個(gè)物理塊的內(nèi)容，需要進(jìn)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(dòng)10個(gè)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(gè)操作系統(tǒng)中，死鎖是一種可能發(fā)生的嚴(yán)重問題。假設(shè)有四個(gè)進(jìn)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(gè)死鎖的局面。已知進(jìn)程P1占用了資源R1，并請求資源R2；進(jìn)程P2占用了資源R2，并請求資源R3；進(jìn)程P3占用了資源R3，并請求資源R1；進(jìn)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(yù)防、避免和檢測恢復(fù)的策略來解決這個(gè)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(yù)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(fù)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(diǎn)。假設(shè)一個(gè)操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以下關(guān)于其特點(diǎn)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(wù)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(wù)之間通信效率高，因?yàn)樗鼈兌荚趦?nèi)核中直接交互D.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性較差，難以添加新的系統(tǒng)服務(wù)20、在操作系統(tǒng)的設(shè)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(gè)緩沖區(qū)組成，可以用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有三個(gè)緩沖池，分別用于輸入、輸出和中間轉(zhuǎn)換，每個(gè)緩沖池包含10個(gè)緩沖區(qū)?，F(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)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(gè)緩沖區(qū)大小為1KB。那么，至少需要多少個(gè)緩沖區(qū)才能滿足操作需求（）A.80個(gè)B.70個(gè)C.60個(gè)D.50個(gè)21、在一個(gè)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)啟動(dòng)過程包括硬件初始化、內(nèi)核加載、驅(qū)動(dòng)程序加載和用戶空間服務(wù)啟動(dòng)等階段。假設(shè)系統(tǒng)在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)故障，分析可能導(dǎo)致故障的原因，如硬件問題、配置錯(cuò)誤、驅(qū)動(dòng)程序不兼容等，并討論如何進(jìn)行故障診斷和修復(fù)，以及如何優(yōu)化系統(tǒng)啟動(dòng)過程以提高啟動(dòng)速度。A.硬件問題是最常見的故障原因B.配置錯(cuò)誤是最常見的故障原因C.驅(qū)動(dòng)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(gè)多道批處理系統(tǒng)中，有三個(gè)作業(yè)J1、J2和J3，它們的提交時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間如下表所示：作業(yè)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)）J18:003J29:002J310:001假設(shè)系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法，計(jì)算三個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。（給出詳細(xì)的計(jì)算過程）（）A.4小時(shí)B.4.33小時(shí)C.4.67小時(shí)D.5小時(shí)23、在一個(gè)具有多個(gè)線程的進(jìn)程中，線程之間共享進(jìn)程的資源，包括內(nèi)存、文件描述符等。但每個(gè)線程有自己獨(dú)立的?？臻g和線程控制塊。假設(shè)有線程T1、T2和T3，它們同時(shí)訪問一個(gè)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(gè)表項(xiàng)占12位。若磁盤容量為10GB，則FAT表的大小是多少？（給出詳細(xì)的計(jì)算步驟）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB25、文件系統(tǒng)的文件保護(hù)可以防止文件被非法訪問和修改。以下關(guān)于文件保護(hù)的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.文件保護(hù)可以通過訪問控制列表（ACL）來實(shí)現(xiàn)，指定不同用戶對文件的訪問權(quán)限B.文件可以設(shè)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(huì)增加系統(tǒng)的開銷D.文件保護(hù)只需要在文件系統(tǒng)層面實(shí)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(diǎn)（inode）來管理文件，每個(gè)inode包含12個(gè)直接地址指針、1個(gè)一級間接地址指針、1個(gè)二級間接地址指針和1個(gè)三級間接地址指針。每個(gè)盤塊大小為1KB，每個(gè)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?jiān)敿?xì)計(jì)算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^2627、進(jìn)程同步和互斥是操作系統(tǒng)中保證進(jìn)程正確執(zhí)行的關(guān)鍵機(jī)制。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們共享一個(gè)資源R。為了保證互斥訪問資源R，使用了信號量機(jī)制。初始時(shí)，信號量S的值為1。當(dāng)P1訪問資源R時(shí)，執(zhí)行P(S)操作；當(dāng)P1訪問結(jié)束后，執(zhí)行V(S)操作。以下關(guān)于信號量和進(jìn)程操作的描述中，正確的是：（）A.當(dāng)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(jìn)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(huì)被阻塞C.信號量S的值永遠(yuǎn)不會(huì)小于0，因?yàn)檫@意味著出現(xiàn)了錯(cuò)誤的操作D.當(dāng)P1執(zhí)行V(S)操作后，如果有多個(gè)進(jìn)程在等待資源R，操作系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)28、操作系統(tǒng)的安全機(jī)制可以保護(hù)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(jī)制的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.操作系統(tǒng)可以采用用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)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(hù)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(shí)現(xiàn)對文件和目錄的訪問控制D.操作系統(tǒng)的安全機(jī)制只需要在軟件層面實(shí)現(xiàn)，不需要考慮硬件設(shè)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(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的資源和提供基本的服務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核的描述中，哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)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(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理和設(shè)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(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制D.內(nèi)核是操作系統(tǒng)中唯一運(yùn)行在特權(quán)模式下的部分，其他部分都運(yùn)行在用戶模式下30、在一個(gè)分布式操作系統(tǒng)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)同工作。假設(shè)系統(tǒng)中的一個(gè)任務(wù)需要在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上并行執(zhí)行。以下關(guān)于分布式任務(wù)調(diào)度和資源分配的描述，正確的是：（）A.任務(wù)會(huì)被自動(dòng)分配到負(fù)載最輕的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡B.每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)行任務(wù)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?yàn)楣?jié)點(diǎn)相互獨(dú)立D.任務(wù)在節(jié)點(diǎn)之間的遷移不會(huì)影響其執(zhí)行進(jìn)度和結(jié)果二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制，包括套接字編程、