浙江万里学院《操作系统安全》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《操作系统安全》2022-2023学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30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、在一个具有快表的分页系统中，假定页表存放在内存中，内存访问时间为100ns，快表的查找时间为20ns。若一次内存访问需要查找页表，而快表命中的概率为80%。则有效访问时间是多少？（）A.100nsB.116nsC.120nsD.140ns2、在一个具有内存保护机制的操作系统中，每个进程都被分配了独立的内存空间，并且系统通过硬件和软件的结合来防止进程访问其他进程的内存区域。假设进程P1试图访问进程P2的内存空间，系统会产生一个内存访问违规的异常。分析这种内存保护机制是如何实现的，包括硬件支持（如MMU）和操作系统的相关处理逻辑，并讨论内存保护在系统安全性和稳定性方面的重要意义。A.通过硬件MMU实现，意义重大B.通过操作系统软件实现，意义不大C.通过硬件和软件共同实现，意义重大D.内存保护机制作用有限，意义不大3、在一个采用先来先服务（FCFS）磁盘调度算法的系统中，假设磁盘请求队列的顺序为98，183，37，122，14，124，65，67。磁头初始位置在53磁道，磁头移动方向从0磁道开始向磁道号增加的方向移动，请问磁头移动的总距离是多少？（）A.565B.649C.708D.7564、在一个操作系统中，内核负责管理系统的核心资源和提供基本的服务。假设有两种内核结构：微内核和宏内核。微内核将系统的核心功能放在内核空间，而将大部分服务放在用户空间；宏内核则将更多的功能集成在内核空间。分析微内核和宏内核结构在系统性能、可扩展性、安全性和开发难度等方面的优缺点，并讨论在不同应用场景下哪种内核结构更合适。A.微内核结构更优B.宏内核结构更优C.两种结构各有优劣，取决于具体情况D.无法确定哪种结构更好5、在操作系统的存储管理中，段式存储管理将用户程序按照逻辑分段，每个段具有不同的名字和长度。与分页存储管理相比，段式存储管理更便于实现程序的模块化和动态链接。假设一个段式存储系统，地址空间为32位，其中段号占8位，段内偏移量占24位，每个段最大长度为2^24字节。那么，该系统最多可以有多少个段（）A.2^8个B.2^16个C.2^24个D.2^32个6、在一个采用死锁检测算法的系统中，资源分配图中包含了四个进程P1、P2、P3和P4，以及三类资源R1、R2和R3。资源分配情况如下表所示：进程已分配资源尚需资源R1R2R3R1R2R3P1201110P2110121P3121012P4010211请问该系统是否处于死锁状态？如果是，哪些进程处于死锁中？（请给出详细的分析过程）（）A.是，P1、P2、P3B.是，P2、P3、P4C.否D.是，P1、P3、P47、在一个具有进程同步机制的操作系统中，有两个进程P和Q，它们共享一个缓冲区。P进程负责向缓冲区写入数据，Q进程负责从缓冲区读取数据。为了保证数据的正确读写，使用了一个信号量S，初始值为1。当P进程准备向缓冲区写入数据时，执行P(S)操作；写入完成后，执行V(S)操作。当Q进程准备从缓冲区读取数据时，执行P(S)操作；读取完成后，执行V(S)操作。假设当前Q进程正在读取数据，P进程准备写入数据。那么，P进程会处于什么状态？（）A.就绪状态B.阻塞状态C.运行状态D.挂起状态8、在一个多线程操作系统中，一个进程可以包含多个线程。假设一个进程P有两个线程T1和T2，它们共享进程的资源，如内存、文件描述符等。现在线程T1正在进行一个耗时的计算操作，而线程T2需要访问线程T1正在使用的资源。分析在这种情况下，可能出现的线程同步问题，如竞争条件和死锁，并讨论如何使用互斥锁、条件变量等同步机制来解决这些问题，以及这些同步机制对线程执行效率的影响。A.同步机制总是提高效率B.同步机制总是降低效率C.同步机制在某些情况下提高，某些情况下降低D.取决于线程的操作和资源的使用情况9、在一个具有虚拟内存的操作系统中，进程的地址空间被划分为逻辑地址和物理地址。当进程访问一个虚拟地址时，系统通过页表将其转换为物理地址。假设页表的每个条目包含页号、页框号和一些访问控制位。现在有一个进程，其逻辑地址空间大小为4GB，页面大小为4KB，页表项大小为4字节。如果系统为该进程分配了1GB的物理内存，那么页表的大小至少是多少？同时考虑页表的存储方式和对内存访问效率的影响。A.1MBB.2MBC.4MBD.8MB10、在一个采用位示图进行磁盘空间管理的操作系统中，磁盘共有1000个物理块，位示图中每个字长为32位。那么，位示图需要占用多少个磁盘块来存储？（）A.10B.11C.32D.3311、设备管理是操作系统的重要任务之一。以下关于设备管理的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备管理负责管理计算机中的各种外部设备，如硬盘、打印机、键盘等B.设备管理可以采用不同的I/O控制方式，如程序控制I/O、中断驱动I/O和DMA方式等C.设备管理可以通过设备驱动程序来实现对设备的控制和操作D.设备管理可以将所有设备都看作是文件，通过文件系统来进行管理12、设备管理中的设备驱动程序是连接操作系统和设备的桥梁。以下关于设备驱动程序的描述中，哪个选项是错误的？（）A.设备驱动程序负责将操作系统的命令转换为设备能够理解的指令B.设备驱动程序可以分为内核态驱动程序和用户态驱动程序两种类型C.设备驱动程序需要考虑设备的特性和操作系统的接口规范D.设备驱动程序一旦安装就不能修改，否则会导致系统崩溃13、某文件系统采用索引节点（inode）来存储文件的属性和磁盘块的指针。假设一个inode占用128字节，其中10个直接磁盘块指针，1个一级间接磁盘块指针，1个二级间接磁盘块指针，1个三级间接磁盘块指针。每个磁盘块大小为4KB，每个磁盘块指针占用4字节。请问该文件系统能够支持的最大文件大小是多少？（）A.16GBB.32GBC.64GBD.128GB14、在一个多道程序设计系统中，多个进程并发执行。假设有进程P1、P2和P3，它们的到达时间分别为0、1和2毫秒，服务时间分别为8、4和6毫秒。若采用短作业优先（SJF）调度算法，那么平均周转时间是多少？（）A.7毫秒B.8毫秒C.9毫秒D.10毫秒15、操作系统的内核是系统的核心部分，负责管理系统的资源和提供基本的服务。以下关于内核的描述中，哪个选项是错误的？（）A.内核可以分为微内核和宏内核两种类型，微内核结构更加灵活，但性能较低B.内核的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理等C.内核可以直接访问硬件资源，但需要通过驱动程序来实现对设备的控制D.内核是操作系统中唯一运行在特权模式下的部分，其他部分都运行在用户模式下16、在一个单核CPU的操作系统中，同时有多个进程处于就绪状态。假设系统采用先来先服务（FCFS）的调度算法，进程P1、P2、P3、P4、P5的到达时间和服务时间如下表所示：（）进程到达时间服务时间P1010P228P346P464P582那么，平均等待时间和平均周转时间分别是多少？A.平均等待时间为8，平均周转时间为14B.平均等待时间为6，平均周转时间为12C.平均等待时间为4，平均周转时间为10D.平均等待时间为2，平均周转时间为817、在一个文件系统中，文件的物理结构采用连续分配方式。已知一个文件的起始物理块号为100，文件长度为50个物理块。如果要在文件中间插入10个物理块的内容，需要进行怎样的操作？（）A.直接在文件中间插入新的物理块，修改文件长度B.将文件后半部分内容向后移动10个物理块的位置，然后插入新内容C.重新为文件分配连续的物理空间，将原内容和新内容一起写入D.无法在连续分配方式下直接插入，只能采用其他分配方式18、在一个操作系统中，死锁是一种可能发生的严重问题。假设有四个进程P1、P2、P3和P4，它们分别占用了部分资源，并请求其他资源，从而形成了一个死锁的局面。已知进程P1占用了资源R1，并请求资源R2；进程P2占用了资源R2，并请求资源R3；进程P3占用了资源R3，并请求资源R1；进程P4占用了资源R4，并请求资源R1。分析这种死锁情况是如何产生的，以及可以采用哪些死锁预防、避免和检测恢复的策略来解决这个问题，并比较这些策略在系统性能和资源利用率方面的影响（）A.采用死锁预防策略最优B.采用死锁避免策略最优C.采用死锁检测恢复策略最优D.不同策略在不同情况下各有优劣19、在操作系统的内核结构中，微内核结构和宏内核结构各有优缺点。假设一个操作系统采用微内核结构，以下关于其特点的描述，正确的是：（）A.微内核结构将大部分系统服务功能放在内核之外，内核体积小，稳定性高B.由于微内核结构的内核功能较少，系统的性能通常比宏内核结构更高C.微内核结构的系统服务之间通信效率高，因为它们都在内核中直接交互D.微内核结构的可扩展性较差，难以添加新的系统服务20、在操作系统的设备管理中，缓冲技术可以有效地提高I/O操作的效率。缓冲池是一种常见的缓冲技术，它由多个缓冲区组成，可以用于输入、输出和中间转换。假设一个系统中有三个缓冲池，分别用于输入、输出和中间转换，每个缓冲池包含10个缓冲区。现在有一个进程进行数据输入和输出操作，输入数据量为50KB，输出数据量为30KB，每个缓冲区大小为1KB。那么，至少需要多少个缓冲区才能满足操作需求（）A.80个B.70个C.60个D.50个21、在一个操作系统中，系统启动过程包括硬件初始化、内核加载、驱动程序加载和用户空间服务启动等阶段。假设系统在启动过程中出现故障，分析可能导致故障的原因，如硬件问题、配置错误、驱动程序不兼容等，并讨论如何进行故障诊断和修复，以及如何优化系统启动过程以提高启动速度。A.硬件问题是最常见的故障原因B.配置错误是最常见的故障原因C.驱动程序不兼容是最常见的故障原因D.不同故障原因在不同情况下都可能出现22、在一个多道批处理系统中，有三个作业J1、J2和J3，它们的提交时间、运行时间如下表所示：作业提交时间运行时间（小时）J18:003J29:002J310:001假设系统采用短作业优先（SJF）调度算法，计算三个作业的平均周转时间。（给出详细的计算过程）（）A.4小时B.4.33小时C.4.67小时D.5小时23、在一个具有多个线程的进程中，线程之间共享进程的资源，包括内存、文件描述符等。但每个线程有自己独立的栈空间和线程控制块。假设有线程T1、T2和T3，它们同时访问一个全局变量X，X的初始值为0。T1执行X=X+1，T2执行X=X-2，T3执行X=X*3，请问最终X的值可能是多少？（）A.-3B.0C.3D.以上都有可能24、某文件系统采用FAT（文件分配表）管理磁盘空间，磁盘块大小为512B，FAT表每个表项占12位。若磁盘容量为10GB，则FAT表的大小是多少？（给出详细的计算步骤）（）A.2MBB.4MBC.6MBD.8MB25、文件系统的文件保护可以防止文件被非法访问和修改。以下关于文件保护的描述中，哪个选项是错误的？（）A.文件保护可以通过访问控制列表（ACL）来实现，指定不同用户对文件的访问权限B.文件可以设置为只读、只写或读写三种访问权限C.文件的加密和解密可以提高文件的安全性，但也会增加系统的开销D.文件保护只需要在文件系统层面实现，不需要考虑操作系统的其他部分26、某文件系统采用索引节点（inode）来管理文件，每个inode包含12个直接地址指针、1个一级间接地址指针、1个二级间接地址指针和1个三级间接地址指针。每个盘块大小为1KB，每个盘块号占4B。若文件最大长度为4TB，则三级间接地址指针指向的盘块数是多少？（请详细计算）（）A.2^20B.2^22C.2^24D.2^2627、进程同步和互斥是操作系统中保证进程正确执行的关键机制。假设有两个进程P1和P2，它们共享一个资源R。为了保证互斥访问资源R，使用了信号量机制。初始时，信号量S的值为1。当P1访问资源R时，执行P(S)操作；当P1访问结束后，执行V(S)操作。以下关于信号量和进程操作的描述中，正确的是：（）A.当P1执行P(S)操作后，如果S的值变为0，则P1获得资源R并进入临界区B.如果P2在P1执行V(S)操作之前执行P(S)操作，P2一定会被阻塞C.信号量S的值永远不会小于0，因为这意味着出现了错误的操作D.当P1执行V(S)操作后，如果有多个进程在等待资源R，操作系统会随机选择一个进程进入临界区28、操作系统的安全机制可以保护系统的资源和数据不被非法访问和破坏。以下关于操作系统安全机制的描述中，哪个选项是错误的？（）A.操作系统可以采用用户认证和授权机制来控制用户对系统资源的访问B.操作系统可以采用加密技术来保护文件和数据的安全C.操作系统可以采用访问控制列表（ACL）来实现对文件和目录的访问控制D.操作系统的安全机制只需要在软件层面实现，不需要考虑硬件设备的安全性29、操作系统的内核是系统的核心部分，负责管理系统的资源和提供基本的服务。以下关于内核的描述中，哪个选项是错误的？（）A.内核可以分为微内核和宏内核两种类型，微内核结构更加灵活，但性能较低B.内核的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理等C.内核可以直接访问硬件资源，但需要通过驱动程序来实现对设备的控制D.内核是操作系统中唯一运行在特权模式下的部分，其他部分都运行在用户模式下30、在一个分布式操作系统中，多个计算机通过网络连接协同工作。假设系统中的一个任务需要在多个节点上并行执行。以下关于分布式任务调度和资源分配的描述，正确的是：（）A.任务会被自动分配到负载最轻的节点上执行，以实现负载均衡B.每个节点独立进行任务调度和资源分配，互不影响C.分布式操作系统中不存在资源竞争和死锁问题，因为节点相互独立D.任务在节点之间的迁移不会影响其执行进度和结果二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述操作系统中的网络通信机制，包括套接字编程、