操作系統(tǒng)部分課后習(xí)題答案

1、第一章1.設(shè)計現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么？ 方便性，有效性，可擴充性和開放性。2.OS的作用可表現(xiàn)在哪幾個方面？ （1）OS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口。（2）OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者。（3）OS實現(xiàn)了對計算機資源的抽象。4.試說明推動多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是什么 主要動力來源于四個方面的社會需求與技術(shù)發(fā)展（1）不斷提高計算機資源的利用率（2）方便用戶（3）器件的不斷更新?lián)Q代（4）計算機體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。 7.實現(xiàn)分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么？應(yīng)如何解決 關(guān)鍵問題是當(dāng)用戶在自己的終端上鍵入命令時，系統(tǒng)應(yīng)能及時接收并及時處理該命令。在用戶能接受的時延內(nèi)將結(jié)果返回給用戶。解決方

2、法：針對及時接收問題，可以在系統(tǒng)中設(shè)置多路卡，使主機能同時接收用戶從各個終端上輸入的數(shù)據(jù)，為每個終端配置緩沖區(qū)，暫存用戶鍵入的命令或數(shù)據(jù)。針對及時處理問題，應(yīng)使所有的用戶作業(yè)都直接進入內(nèi)存，并且為每個作業(yè)分配一個時間片，允許作業(yè)只在自己的時間片內(nèi)運行。這樣在不長的時間內(nèi)，能使每個作業(yè)都運行一次。12.試從交互性、及時性以及可靠性方面，將分時系統(tǒng)與實時系統(tǒng)進行比較。 （1）及時性。實時信息處理系統(tǒng)對實時性的要求與分時系統(tǒng)類似，都是以人所能接受的等待時間來確定，而實時控制系統(tǒng)的及時性，是以控制對象所要求的開始截止時間或完成截止時間來確定的，一般為秒級到毫秒級，甚至有的要低于100微妙。（2）交互性

3、。實時信息處理系統(tǒng)具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序，不像分時系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)和資源共享等服務(wù)。（3）可靠性。分時系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠，但相比之下，實時系統(tǒng)則要求系統(tǒng)具有高度的可靠性。因為任何差錯都可能帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至是災(zāi)難性后果，所以在實時系統(tǒng)中，往往都采取了多級容錯措施保障系統(tǒng)的安全性及數(shù)據(jù)的安全性。 13.OS有哪幾大特征？其最基本的特征是什么？ 并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性四個基本特征。最基本的特征是并發(fā)性。14.處理機管理有哪些主要功能？它們的主要任務(wù)是什么？ 處理機管理的主要功能是：進程管理、進程同步、進程通信和處理機調(diào)度 （1）

4、進程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤銷已結(jié)束進程，控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換（2）進程同步：為多個進程（含線程）的運行進行協(xié)調(diào)（3）進程通信：用來實現(xiàn)在相互合作的進程之間的信息交換（4）處理機調(diào)度：作業(yè)調(diào)度：從后備隊里按照一定的算法，選出若干個作業(yè)，為他們分配運行所需的資源，首選是分配內(nèi)存進程調(diào)度：從進程的就緒隊列中，按照一定算法選出一個進程把處理機分配給它，并設(shè)置運行現(xiàn)場，使進程投入執(zhí)行。15.內(nèi)存管理有哪些主要功能?他們的主要任務(wù)是什么 內(nèi)存管理的主要功能有：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護、地址映射和內(nèi)存擴充。 內(nèi)存分配：為每道程序分配內(nèi)存。 內(nèi)存保護：確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間運行，彼此互不干

5、擾。 地址映射：將地址空間的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間與對應(yīng)的物理地址。 內(nèi)存擴充：用于實現(xiàn)請求調(diào)用功能、置換功能等。 16.設(shè)備管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？ 主要功能有: 緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理以及虛擬設(shè)備等。 主要任務(wù): 完成用戶提出的I/O請求、為用戶分配I/O設(shè)備、提高CPU和I/O設(shè)備的利用率、提高I/O速度以及方便用戶使用I/O設(shè)備。17.文件管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？ 文件管理主要功能：文件存儲空間的管理、目錄管理、文件的讀/寫管理和保護。文件管理的主要任務(wù)：管理用戶文件和系統(tǒng)文件、方便用戶使用、保證文件安全性。18.是什么原因使操作系統(tǒng)具有異步性特征 操

6、作系統(tǒng)的異步性體現(xiàn)在三個方面：一是進程的異步性，進程以人們不可預(yù)知的速度向前推進。二是程序的不可再現(xiàn)性，即程序執(zhí)行的結(jié)果有時是不確定的。三是程序執(zhí)行時間的不可預(yù)知性，即每個程序何時執(zhí)行，執(zhí)行順序以及完成時間是不確定的。 23.何謂微內(nèi)核技術(shù)？在微內(nèi)核中通常提供了哪些功能把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次，即用戶模式中去運行，而留下一個盡量小的內(nèi)核，用它來完成操作系統(tǒng)最基本的核心功能，稱這種技術(shù)為微內(nèi)核技術(shù)。在微內(nèi)核中通常提供了進程、線程管理、低級存儲器管理、中斷和陷入處理等功能。第二章5.在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程概念？它會產(chǎn)生什么樣的影響? 為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并

7、對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，在操作系統(tǒng)中引入了進程概念。 影響: 使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實行。 6.試從動態(tài)性、并發(fā)性和獨立性上比較進程和程序? (1)動態(tài)性是進程最基本的特性，表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生、由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，由撤銷而消亡。進程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，靜態(tài)實體。(2)并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是OS的重要特征。引入進程的目的正是為了使其程序能和其它進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。(3)獨立性是指進程實體是一個能獨立運行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨立獲得資源和獨立調(diào)度的基本單位。對于未建立任何進程的程序，不能作為獨立單位參加運行。 7

8、.試說明PCB 的作用，為什么說PCB 是進程存在的惟一標(biāo)志？ PCB是進程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序，成為一個能獨立運行的基本單位，成為能與其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程。OS是根據(jù)PCB對并發(fā)執(zhí)行的進程進行控制和管理的。 8.試說明進程在三個基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因。 1就緒狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)進程分配到CPU資源 2執(zhí)行狀態(tài)就緒狀態(tài)時間片用完 3執(zhí)行狀態(tài)阻塞狀態(tài)I/O請求 4阻塞狀態(tài)就緒狀態(tài)I/O完成 13.在創(chuàng)建一個進程時所要完成的主要工作是什么 （1）OS 發(fā)現(xiàn)請求創(chuàng)建新進程事件后，調(diào)用進程創(chuàng)建原語Creat()（2）申請空白P

9、CB（3）為新進程分配資源（4）初始化進程控制塊（5）將新進程插入就緒隊列。14.在撤銷一個進程時所要完成的主要工作是什么 （1）根據(jù)被終止進程標(biāo)識符，從PCB集中檢索出進程PCB讀出該進程狀態(tài)。（2）若被終止進程處于執(zhí)行狀態(tài)，立即終止該進程的執(zhí)行，置調(diào)度標(biāo)志真指示該進程被終止后重新調(diào)度。（3）若該進程還有子進程，應(yīng)將所有子孫進程終止，以防它們成為不可控進程。（4）將被終止進程擁有的全部資源，歸還給父進程，或歸還給系統(tǒng)。（5）將被終止進程PCB 從所在隊列或列表中移出，等待其它程序搜集信息。15.試說明引起進程阻塞或被喚醒的主要事件是什么16.進程在運行時存在哪兩種形式的制約？并舉例說明之。

10、（1）間接相互制約關(guān)系。舉例：有兩進程A和B，如果A 提出打印請求，系統(tǒng)已把唯一的一臺打印機分配給了進程B，則進程A只能阻塞，一旦B釋放打印機，A才由阻塞改為就緒。（2）直接相互制約關(guān)系。舉例：有輸入進程A通過單緩沖向進程B提供數(shù)據(jù)。當(dāng)緩沖空時，計算進程因不能獲得所需數(shù)據(jù)而阻塞，當(dāng)進程A把數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)后，便喚醒進程B，反之，當(dāng)緩沖區(qū)已滿時，進程A因沒有緩沖區(qū)放數(shù)據(jù)而阻塞，進程B將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)取走后便喚醒A。 17.為什么進程在進入臨界區(qū)之前應(yīng)先執(zhí)行“進入?yún)^(qū)”代碼，而在退出前又要執(zhí)行“退出區(qū)”代碼 為了實現(xiàn)多個進程對臨界資源的互斥訪問，必須在臨界區(qū)前面增加一段用于檢查欲訪問的臨界資源是否正被訪問

11、的代碼。如果未被訪問，該進程便可進入臨界區(qū)對資源進行訪問，并設(shè)置正被訪問標(biāo)志；如果正被訪問，則本進程不能進入臨界區(qū)，實現(xiàn)這一功能的代碼為"進入?yún)^(qū)"代碼，在退出臨界區(qū)后，必須執(zhí)行"退出區(qū)"代碼，用于恢復(fù)未被訪問標(biāo)志，使其它進程能再訪問此臨界資源。 18. 同步機構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則？為什么 同步機構(gòu)應(yīng)遵循的基本準(zhǔn)則是：空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待 原因，為實現(xiàn)進程互斥進入自己的臨界區(qū)。23.在生產(chǎn)者消費者問題中，如果缺少了signal(full)或signal(empty),對執(zhí)行結(jié)果有何影響？ 如果缺少signal(full)，那么表明從第一個

12、生產(chǎn)者進程開始就沒有改變信號量full 值，即使緩沖池產(chǎn)品已滿，但full值還是0，這樣消費者進程執(zhí)行wait(full)時認為緩沖池是空而取不到產(chǎn)品，消費者進程一直處于等待狀態(tài)。如果缺少signal(empty)，在生產(chǎn)者進程向n個緩沖區(qū)投滿產(chǎn)品后消費者進程才開始從中取產(chǎn)品，這時empty=0full=n，那么每當(dāng)消費者進程取走一個產(chǎn)品empty值并不改變，直到緩沖池取空了，empty值也是0，即使目前緩沖池有n個空緩沖區(qū)，生產(chǎn)者進程要想再往緩沖池中投放產(chǎn)品也會因為申請不到空緩沖區(qū)被阻塞。 24.在生產(chǎn)消費者問題中，如果將兩個wait操作即wait(full)和wait(mutex)互換位置

13、，或者將signal(mutex)與signal（full）互換位置，結(jié)果如何？ 將wait(full)和wait(mutex)互換位置后，可能引起死鎖?？紤]系統(tǒng)中緩沖區(qū)全滿時，若一生產(chǎn)者進程先執(zhí)行了wait(mutex)操作并獲得成功，則當(dāng)再執(zhí)行wait(empty)操作時，它將因失敗而進入阻塞狀態(tài)，它期待消費者進程執(zhí)行signal(empty)來喚醒自己，在此之前，它不可能執(zhí)行signal(mutex)操作，從而使試圖通過執(zhí)行wait(mutex)操作而進入自己的臨界區(qū)的其他生產(chǎn)者和所有消費者進程全部進入阻塞狀態(tài)，這樣容易引起系統(tǒng)死鎖。若signal(mutex)和signal(full)

14、互換位置后只是影響進程對臨界資源的釋放次序，而不會引起系統(tǒng)死鎖，因此可以互換位置。 26.試修改下面生產(chǎn)者消費者問題解法中的錯誤: producer: begin repeat .producer an item in nextp; wait(mutex); wait(full); /* 應(yīng)為wait(empty),而且還應(yīng)該在wait(mutex)的前面 */ buffer(in):=nextp; /* 緩沖池數(shù)組游標(biāo)應(yīng)前移: in:=(in+1) mod n; */ signal(mutex); /* signal(full); */ until false; end consumer:

15、begin repeat wait(mutex); wait(empty); /* 應(yīng)為wait(full),而且還應(yīng)該在wait(mutex)的前面 */ nextc:=buffer(out); out:=out+1; /* 考慮循環(huán)應(yīng)改為: out:=(out+1) mod n; */ signal(mutex);/* signal(empty); */ consumer item in nextc; until false; end 27.試?yán)糜涗浶托盘柫繉懗鲆粋€不會出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進餐問題的算法. Var chopstick:array0,4 of semaphore; 所有信號量均

16、被初始化為1第i 位哲學(xué)家的活動可描述為 Repeat Wait(chopsticki); Wait(. chopstick(i+1) mod 5); .Ea.t ; .Signal(chopsticki); Signal(chopstick(i+1) mod 5)Ea.t ; .Think; Until false; 28.在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)時，把所采集的數(shù)據(jù)送往一單緩沖區(qū)；計算任務(wù)從該單緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)進行計算。試寫出利用信號量機制實現(xiàn)兩任務(wù)共享單緩沖區(qū)的同步算法。34.當(dāng)前有哪幾種高級通信機制 共享存儲器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)以及管道通信系統(tǒng)。 36.為什么要在OS 中引入線程

17、在操作系統(tǒng)中引入線程，則是為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷，使OS具有更好的并發(fā)性，提高CPU的利用率。進程是分配資源的基本單位,而線程則是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位。 38. 試從調(diào)度性、并發(fā)性、擁有資源及系統(tǒng)開銷方面對進程和線程進行比較。 （1）調(diào)度性。線程在OS 中作為調(diào)度和分派的基本單位，進程只作為資源擁有的基本單位。（2）并發(fā)性。進程可以并發(fā)執(zhí)行，一個進程的多個線程也可并發(fā)執(zhí)行。（3）擁有資源。進程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運行時必不可少的資源，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但可以訪問隸屬進程的資源。（4）系統(tǒng)開銷。操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進程時付出的開銷顯著大于線程。 41.

18、何謂用戶級線程和內(nèi)核支持線程 （1）用戶級線程。僅存在于用戶空間中的線程，無須內(nèi)核支持。這種線程的創(chuàng)建、撤銷、線程間的同步與通信等功能，都無需利用系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)。用戶級線程的切換通常發(fā)生在一個應(yīng)用進程的諸多線程之間，同樣無需內(nèi)核支持。（2）內(nèi)核支持線程。在內(nèi)核支持下運行的線程，無論是用戶進程中的線程，還是系統(tǒng)線程中的線程，其創(chuàng)建、撤銷和切換等都是依靠內(nèi)核，在內(nèi)核空間中實現(xiàn)的。在內(nèi)核空間里還為每個內(nèi)核支持線程設(shè)置了線程控制塊，內(nèi)核根據(jù)該控制塊感知某線程的存在并實施控制。 第三章1高級調(diào)度與低級調(diào)度的主要任務(wù)是什么為什么要引入中級調(diào)度 高級調(diào)度的主要任務(wù)是根據(jù)某種算法把外存上處于后備隊列中的那些作業(yè)

19、調(diào)入內(nèi)存。低級調(diào)度是保存處理機的現(xiàn)場信息按某種算法先取進程再把處理器分配給進程。引入中級調(diào)度的主要目的是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。使那些暫時不能運行的進程不再占用內(nèi)存資源將它們調(diào)至外存等待把進程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。5試說明低級調(diào)度的主要功能。 （1）保存處理機的現(xiàn)場信息（2）按某種算法選取進程（3）把處理機分配給進程。 6在搶占調(diào)度方式中搶占的原則是什么 搶占的原則有時間片原則、優(yōu)先權(quán)原則、短作業(yè)優(yōu)先權(quán)原則等。 7在選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法時應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是什么 （1）面向用戶的準(zhǔn)則周轉(zhuǎn)時間短、響應(yīng)時間快、截止時間的保證、優(yōu)先權(quán)準(zhǔn)則（2）面向系統(tǒng)的準(zhǔn)則系統(tǒng)吞吐量高、處理機利用率

20、好、各類資源的平衡利用。 18何謂死鎖產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么 死鎖是指多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局當(dāng)進程處于這種僵持狀態(tài)時若無外力作用它們都將無法再向前推進。 產(chǎn)生死鎖的原因為競爭資源和進程間推進順序非法。其必要條件是互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件。 19在解決死鎖問題的幾個方法中哪種方法最易于實現(xiàn)哪種方法使資源利用率最高 解決死鎖的四種方法即預(yù)防、避免、檢測和解除死鎖中預(yù)防死鎖最容易實現(xiàn)避免死鎖使資源的利用率最高。 20請詳細說明可通過哪些途徑預(yù)防死鎖。 （1）擯棄“請求和保持”條件就是如果系統(tǒng)有足夠資源便一次性把進程需要的所有資源分配給它（2）

21、擯棄“不剝奪”條件就是已經(jīng)擁有資源的進程當(dāng)它提出新資源請求而不能立即滿足時必須釋放它已保持的所有資源待以后需要時再重新申請（3）擯棄“環(huán)路等待”條件就是將所有資源按類型排序標(biāo)號所有進程對資源的請求必須嚴(yán)格按序號遞增的次序提出。 21在銀行家算法的例子中如果P0發(fā)出請求向量由Request(0,2,0)改為Request(0,1,0)問系統(tǒng)可否將資源分配給它(此答案有點問題需重新考慮) （1）可以。銀行家算法各種資源數(shù)量分別為10、5、7在T0時刻的資源分配如圖所示（2）具體分析如下 Requst0(0,1,0)<=Need0(7,4,3); Requst0(0,1,0)<=Avai

22、lable(2,3,0); 系統(tǒng)先假定可為P0分配資源并修改Available0Allocation0和Need0向量由此形成的資源變化情況如下圖所示（3）P0請求資源P0發(fā)出請求向量Requst0(0,1,0),系統(tǒng)按銀行家算法進行檢查 Requst0(0,1,0)<=Need0(7,4,3); Requst0(0,1,0)<=Available(2,3,0); 系統(tǒng)暫時先假定可為P0分配資源并修改_有關(guān)數(shù)據(jù)如下圖所示 綜上所述系統(tǒng)可以將資源分配給它。 22銀行家算法中出現(xiàn)以下資源分配試問（1）該狀態(tài)是否安全？（2）若進程P2 提出 Request(1,2,2,2)后系統(tǒng)能否將資

23、源分配給它 （1）安全因為存在安全序列P0,P3,P4,P1,P2 （2）系統(tǒng)能分配資源分析如下。 Request(1,2,2,2) <= Need2(2,3,5,6); Request(1,2,2,2) <= Available2(1,3,5,4)改成Available2(1,6,2,2) 系統(tǒng)先假定可為P2分配資源并修改Available2Allocation2和Need2向量 由此形成的資源變化情況如下圖所示 再利用安全性算法檢查此時系統(tǒng)是否安全。如下圖由此進行的安全性檢查得知可以找到一個安全序列P2,P0,P1,P3,P4。 第四章2可采用哪幾種方式將程序裝入內(nèi)存它們分別適

24、用于何種場合 1絕對裝入方式只適用于單道程序環(huán)境。 2可重定位裝入方式適用于多道程序環(huán)境。 3動態(tài)運行時裝入方式用于多道程序環(huán)境，不允許程序運行時在內(nèi)存中移位置。 5在動態(tài)分區(qū)分配方式中應(yīng)如何將各空閑分區(qū)鏈接成空閑分區(qū)鏈 在每個分區(qū)的起始部分設(shè)置一些控制分區(qū)分配的信息以及用于鏈接各分區(qū)所用的前向指針在分區(qū)尾部設(shè)置一個后向指針通過前后向鏈接指針將所有空閑分區(qū)鏈成一個雙向鏈。當(dāng)分區(qū)分配出去后把狀態(tài)位由“0”改為“1”。 7在采用首次適應(yīng)算法回收內(nèi)存時，可能出現(xiàn)哪幾種情況？應(yīng)怎樣處理這些情況？ 在采用首次適應(yīng)算法回收內(nèi)存時可能出現(xiàn)4種情況 （1）回收區(qū)前鄰空閑區(qū)。將回收區(qū)與前鄰空閑區(qū)合并將前鄰空閑區(qū)

25、大小修改為兩者之和。（2）回收區(qū)后鄰空閑區(qū)。將兩區(qū)合并改后鄰空閑區(qū)始址為回收區(qū)始址大小為兩者之和。（3）回收區(qū)前后均鄰空閑區(qū)。將三個分區(qū)合并修改前鄰空閑區(qū)大小為三者之和。（4）回收區(qū)前后均不鄰空閑區(qū)。為回收區(qū)設(shè)置空閑區(qū)表項填入回收區(qū)始址和大小并插入空閑區(qū)隊列。 17分段和分頁存儲管理有何區(qū)別 （1）頁是信息的物理單位分頁是為了實現(xiàn)離散分配方式以消減內(nèi)存的外部零頭提高內(nèi)存利用率。段則是信息的邏輯單位它含有一組相對完整的信息。（2）頁的大小固定且由系統(tǒng)決定由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁號和頁內(nèi)地址兩部分是由機械硬件實現(xiàn)的,因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的的頁面;而段的長度卻不固定,決定于用戶所編寫的程序,通

26、常由編譯程序在對原程序進行編譯時,根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。（3）分頁的作業(yè)地址空間是一維的,而分段作業(yè)地址空間則是二維的。 19虛擬存儲器有哪些特征其中最本質(zhì)的特征是什么 答虛擬存儲器有多次性、對換性、虛擬性三大特征。最本質(zhì)的特征是虛擬性。22在請求分頁系統(tǒng)中頁表應(yīng)包括哪些數(shù)據(jù)項每項的作用是什么 頁表應(yīng)包括頁號、物理塊號、狀態(tài)位P、訪問字段A、修改位M和外存地址。其中狀態(tài)位P 指示該頁是否調(diào)入內(nèi)存供程序訪問時參考訪問字段A 用于記錄本頁在一段時間內(nèi)被訪問的次數(shù)或最近已有多長時間未被訪問提供給置換算法選擇換出頁面時參考修改位M表示該頁在調(diào)入內(nèi)存后是否被修改過外存地址用于指出該頁在外存上的地址通常是

27、物理塊號，供調(diào)入該頁時使用。26在一個請求分頁系統(tǒng)中采用LRU 頁面置換算法時假如一個作業(yè)的頁面走向為 4 , 3 , 2 ,1 , 4 , 3 , 5 , 4 ,3 , 2 , 1 ,5 當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M分別為3和4時試計算訪問過程中所發(fā)生的缺頁次數(shù)和缺頁率 ? 比較所得結(jié)果 ? 當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為3時缺頁9次缺頁率: 9/12=3/4 當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為4時缺頁10次缺頁率: 10/12=5/6第五章3什么是字節(jié)多路通道什么是數(shù)組選擇通道和數(shù)組多路通道 （1）字節(jié)多路通道。按字節(jié)交叉方式工作的通道。通常含有許多非分配型子通道數(shù)量從幾十到數(shù)百個每個子通道連接一臺

28、I/O 設(shè)備控制其I/O 操作。子通道按時間片輪轉(zhuǎn)方式共享主通道。 （2）數(shù)組選擇通道。按數(shù)組方式傳送數(shù)據(jù)傳輸速率很高每次只允許一個設(shè)備數(shù)據(jù)。（3）數(shù)組多路通道。將數(shù)組選擇通道傳輸速率高和字節(jié)多路通道的各子通道分時并行操作的優(yōu)點結(jié)合而成。含有多個非分配型子通道具有很高的數(shù)據(jù)傳輸率和通道利用率。 4如何解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問題 答解決問題的有效方法是增加設(shè)備到主機間的通路而不增加通道把一個設(shè)備連到多個控制器上控制器又連到多個通道上這種多通路方式解決了“瓶頸”問題提高了系統(tǒng)可靠性個別通道或控制器的故障不會使設(shè)備和存儲器之間沒有通路。 7有哪幾種I/O控制方式各適用于何種場合 共有四種I/O

29、控制方式。 （1）程序I/O 方式早期計算機無中斷機構(gòu)處理機對I/O設(shè)備的控制采用程序I/O方式或稱忙等的方式。（2）中斷驅(qū)動I/O 控制方式適用于有中斷機構(gòu)的計算機系統(tǒng)中。（3）直接存儲器訪問DMAI/O 控制方式適用于具有DMA控制器的計算機系統(tǒng)中。（4）I/O 通道控制方式具有通道程序的計算機系統(tǒng)中。 9引入緩沖的主要原因是什么 引入緩沖的主要原因是（1）緩和CPU與I/O 設(shè)備間速度不匹配的矛盾（2）減少對CPU的中斷頻率放寬對中斷響應(yīng)時間的限制（3）提高CPU與I/O 設(shè)備之間的并行性 15為何要引入設(shè)備獨立性如何實現(xiàn)設(shè)備獨立性 現(xiàn)代操作系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可適應(yīng)性和可擴展性都實現(xiàn)了設(shè)

30、備獨立性或設(shè)備無關(guān)性。基本含義是應(yīng)用程序獨立于具體使用的物理設(shè)備應(yīng)用程序以邏輯設(shè)備名請求使用某類設(shè)備。實現(xiàn)了設(shè)備獨立性功能可帶來兩方面的好處（1）設(shè)備分配時的靈活性（2）易于實現(xiàn)I/O 重定向。為了實現(xiàn)設(shè)備的獨立性應(yīng)引入邏輯設(shè)備和物理設(shè)備概念。在應(yīng)用程序中使用邏輯設(shè)備名請求使用某類設(shè)備系統(tǒng)執(zhí)行時是使用物理設(shè)備名。鑒于驅(qū)動程序是與硬件或設(shè)備緊密相關(guān)的軟件必須在驅(qū)動程序之上設(shè)置一層設(shè)備獨立性軟件執(zhí)行所有設(shè)備的公有操作、完成邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名的轉(zhuǎn)換為此應(yīng)設(shè)置一張邏輯設(shè)備表并向用戶層或文件層軟件提供統(tǒng)一接口從而實現(xiàn)設(shè)備的獨立性。 17何謂設(shè)備虛擬實現(xiàn)設(shè)備虛擬時所依賴的關(guān)鍵技術(shù)是什么 設(shè)備虛擬是指把

31、獨占設(shè)備經(jīng)過某種技術(shù)處理改造成虛擬設(shè)備。 可虛擬設(shè)備是指一臺物理設(shè)備在采用虛擬技術(shù)后可變成多臺邏輯上的虛擬設(shè)備則可虛擬設(shè)備是可共享的設(shè)備將它同時分配給多個進程使用并對這些訪問該物理設(shè)備的先后次序進行控制。 18試說明SPOOLing 系統(tǒng)的組成。 答SPOOLing 系統(tǒng)由輸入井和輸出井、輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)、輸入進程 SPi 和輸出進程 SPo 三部分組成。 19在實現(xiàn)后臺打印時SPOOLing 系統(tǒng)應(yīng)為請求I/O 的進程提供哪些服務(wù) 在實現(xiàn)后臺打印時SPOOLing 系統(tǒng)應(yīng)為請求 I/O的進程提供以下服務(wù) （1）由輸出進程在輸出井中申請一空閑盤塊區(qū)并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中 （2）輸出進程

32、為用戶進程申請空白用戶打印表填入打印要求將該表掛到請求打印隊列。 （3）一旦打印機空閑輸出進程便從請求打印隊列的隊首取出一張請求打印表根據(jù)表中要求將要打印的數(shù)據(jù)從輸出井傳送到內(nèi)存緩沖區(qū)再由打印機進行打印。 21試說明設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)具有哪些功能 答設(shè)備驅(qū)動程序的主要功能包括（1）將接收到的抽象要求轉(zhuǎn)為具體要求（2）檢查用戶I/O請求合法性了解I/O 設(shè)備狀態(tài)傳遞有關(guān)參數(shù)設(shè)置設(shè)備工作方式（3）發(fā)出I/O 命令啟動分配到的I/O設(shè)備完成指定I/O 操作（4）及時響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來的中斷請求根據(jù)中斷類型調(diào)用相應(yīng)中斷處理程序處理（5）對于有通道的計算機驅(qū)動程序還應(yīng)該根據(jù)用戶 I/O 請求自動構(gòu)成通道

33、程序。23.磁盤訪問時間由哪幾部分組成每部分時間應(yīng)如何計算 磁盤訪問時間由尋道時間Ts、旋轉(zhuǎn)延遲時間Tr、傳輸時間Tt 三部分組成。 （1）Ts 是啟動磁臂時間s 與磁頭移動n條磁道的時間和即Ts = m × n + s。 （2）Tr是指定扇區(qū)移動到磁頭下面所經(jīng)歷的時間。硬盤15000r/min時Tr為2ms;軟盤300或600r/min時Tr為50100ms。 （3）Tt 是指數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入經(jīng)歷的時間。Tt 的大小與每次讀/寫的字節(jié)數(shù)b和旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)Tt = b/rN。 24.目前常用的磁盤調(diào)度算法有哪幾種每種算法優(yōu)先考慮的問題是什么 答目前常用的磁盤調(diào)度算法有先來先服

34、務(wù)、最短尋道時間優(yōu)先及掃描等算法。 (1) 先來先服務(wù)算法優(yōu)先考慮進程請求訪問磁盤的先后次序 (2) 最短尋道時間優(yōu)先算法優(yōu)先考慮要求訪問的磁道與當(dāng)前磁頭所在磁道距離是否最近 (3) 掃描算法考慮欲訪問的磁道與當(dāng)前磁道間的距離更優(yōu)先考慮磁頭當(dāng)前的移動方向。 25.為什么要引入磁盤高速緩沖何謂磁盤高速緩沖 答目前磁盤的I/O速度遠低于內(nèi)存的訪問速度通常低上4-6個數(shù)量級。因此磁盤I/O已成為計算機系統(tǒng)的瓶頸。為提高磁盤I/O的速度便引入了磁盤高速緩沖。磁盤高速緩沖是指利用內(nèi)存中的存儲空間暫存從磁盤中讀出的一系列盤塊中的信息。 27何謂提前讀、延遲寫和虛擬盤 提前讀是指在讀當(dāng)前盤塊的同時將下一個可

35、能要訪問的盤塊數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)以便需要時直接從緩沖區(qū)中讀取無需啟動磁盤。延遲寫是指在寫盤塊時，將對應(yīng)緩沖區(qū)中的立即寫數(shù)據(jù)暫時不立即寫以備不久之后再被訪問只將它置上“延遲寫”標(biāo)志并掛到空閑緩沖隊列的末尾。當(dāng)移到空閑緩沖隊首并被分配出去時才寫緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。只要延遲寫塊仍在空閑緩沖隊列中任何要求訪問都可直接從其中讀出數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入其中而不必去訪問磁盤。虛擬盤又稱RAM盤是利用內(nèi)存空間仿真磁盤。其設(shè)備驅(qū)動程序可以接受所有標(biāo)準(zhǔn)的磁盤操作但這些操作不是在磁盤上而是在內(nèi)存中因此速度更快。 第六章1何謂數(shù)據(jù)項、記錄和文件 數(shù)據(jù)項分為基本數(shù)據(jù)項和組合數(shù)據(jù)項?；緮?shù)據(jù)項描述一個對象某種屬性的字符集具有數(shù)據(jù)名、數(shù)

36、據(jù)類型及數(shù)據(jù)值三個特性。組合數(shù)據(jù)項由若干數(shù)據(jù)項構(gòu)成。記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項的集合用于描述一個對象某方面的屬性。 文件是具有文件名的一組相關(guān)信息的集合。 4何謂邏輯文件何謂物理文件 邏輯文件是物理文件中存儲的數(shù)據(jù)的一種視圖方式不包含具體數(shù)據(jù)僅包含物理文件中數(shù)據(jù)的索引。物理文件又稱文件存儲結(jié)構(gòu)是指文件在外存上的存儲組織形式。 7試從檢索速度和存儲費用兩方面對索引文件和索引順序文件進行比較。 索引文件的主文件每條記錄配置一個索引項存儲開銷N檢索到具有指定關(guān)鍵字的記錄平均查找N/2 條記錄。對于索引順序文件每個記錄分組配置一個索引項存儲開銷為N 檢索到具有指定關(guān)鍵字的記錄平均需要查找N /2次。 9在鏈

37、接式文件中常用哪種鏈接方式為什么 答鏈接方式分為隱式鏈接和顯式鏈接兩種形式。隱式鏈接是在文件目錄的每個目錄項中都含有指向鏈接文件第一個盤塊和最后一個盤塊的指針。顯式鏈接則把用于鏈接文件各物理塊的指針顯式地存放在內(nèi)存的一張鏈接表中。 10在MS-DOS中有兩個文件A 和BA占用11、12、16和14 四個盤塊B 占用13、18和20三個盤塊。試畫出在文件A和B中各盤塊間的鏈接情況及FAT的情況。 答如下圖所示。 15什么是索引文件為什么要引入多級索引 答索引文件是指當(dāng)記錄為可變長度時通常為之建立一張索引表并為每個記錄設(shè)置一個表項構(gòu)成的文件。通常將索引非順序文件簡稱為索引文件。索引是為了是用戶的訪問速度更快多級索引結(jié)構(gòu)可以有效的管理索引文件可根據(jù)用戶的訪問情況多級處理。 17對目錄管理的主要要求是什么 答實現(xiàn)按名存取、提高檢索目錄的速度、文件共享、允許文件重名。 19目前廣泛應(yīng)用的目錄結(jié)構(gòu)有哪些它有什么優(yōu)點 答現(xiàn)代操作系統(tǒng)都采用多級目錄結(jié)構(gòu)。基本特點是查詢