計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)答案 郁紅英 李春強(qiáng)著

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1、1. 什么是操作系統(tǒng)？它的主要功能是什么？ 答：操作系統(tǒng)是用來(lái)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程， 以方便用戶使用的程序集合； 其主要功能有進(jìn)程管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理和文件管理功能。 2. 什么是多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)？多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的主要特點(diǎn)是什么？ 答：多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是把多個(gè)程序同時(shí)放入內(nèi)存，使它們共享系統(tǒng)中的資源； 特點(diǎn)：（1）多道，即計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放多道相互獨(dú)立的程序； （2）宏觀上并行，是指同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)的多道程序都處于運(yùn)行過(guò)程中； （3）微觀上串行，是指在單處理機(jī)環(huán)境下，內(nèi)存中的多道程序輪流占有 CPU， 交替執(zhí)行。 3. 批處理系統(tǒng)是怎樣的一種

2、操作系統(tǒng)？它的特點(diǎn)是什么？ 答：批處理操作系統(tǒng)是一種基本的操作系統(tǒng)類型。在該系統(tǒng)中，用戶的作業(yè)（包括程 序、數(shù)據(jù)及程序的處理步驟）被成批的輸入到計(jì)算機(jī)中，然后在操作系統(tǒng)的控制下， 用戶的作業(yè)自動(dòng)地執(zhí)行； 特點(diǎn)是：資源利用率高、系統(tǒng)吞吐量大、平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)交互能力。 4. 什么是分時(shí)系統(tǒng)？什么是實(shí)時(shí)系統(tǒng)？試從交互性、及時(shí)性、獨(dú)立性、多路性和可靠性 幾個(gè)方面比較分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)。 答：分時(shí)系統(tǒng)：一個(gè)計(jì)算機(jī)和許多終端設(shè)備連接，每個(gè)用戶可以通過(guò)終端向計(jì)算機(jī)發(fā) 出指令，請(qǐng)求完成某項(xiàng)工作，在這樣的系統(tǒng)中，用戶感覺(jué)不到其他用戶的存在，好像 獨(dú)占計(jì)算機(jī)一樣。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)：對(duì)外部輸入的信息，實(shí)時(shí)系統(tǒng)能

3、夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)處理完畢并作出反應(yīng)。 比較：（1）交互性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互，僅限于訪問(wèn)系統(tǒng)中某 些特定的專用服務(wù)程序。它不像分時(shí)系統(tǒng)那樣向終端用戶提供數(shù)據(jù)處理、資源共享等 服務(wù)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的交互性要求系統(tǒng)具有連續(xù)人機(jī)對(duì)話的能力，也就是說(shuō)，在交互的過(guò) 程中要對(duì)用戶得輸入有一定的記憶和進(jìn)一步的推斷的能力。 （2）及時(shí)性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)及時(shí)性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類似，都以人們能夠接受的等待 時(shí)間來(lái)確定。而及時(shí)系統(tǒng)則對(duì)及時(shí)性要求更高。 （3）獨(dú)立性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)一樣具有獨(dú)立性。每個(gè)終端用戶提出請(qǐng)求時(shí)，是 彼此獨(dú)立的工作、互不干擾。 （4）多路性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)一樣具有多路性。操作

4、系統(tǒng)按分時(shí)原則為多個(gè)終端用 戶提供服務(wù)，而對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，其多路性主要表現(xiàn)在經(jīng)常對(duì)多路的現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集 以及對(duì)多個(gè)對(duì)象或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。 （5）可靠性：分時(shí)系統(tǒng)雖然也要求可靠性，但相比之下，實(shí)時(shí)系統(tǒng)則要求系統(tǒng)高度 可靠。 5. 實(shí)時(shí)系統(tǒng)分為哪兩種類型？ 答：實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。 6. 操作系統(tǒng)的主要特征是什么？ 答：并發(fā)性、共享性、虛擬性、不確定性。 7. 操作系統(tǒng)與用戶的接口有幾種？他們各自用在什么場(chǎng)合？ 答：有兩種：命令接口、程序接口； 命令接口：分為聯(lián)機(jī)命令接口、脫機(jī)命令接口和圖形用戶界面接口，它是為方便用戶 控制自己的作業(yè)。 程序接口：又稱系統(tǒng)調(diào)用，是為用

5、戶在程序一級(jí)訪問(wèn)操作系統(tǒng)功能而設(shè)置的，是用戶 程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一途徑，它由一組系統(tǒng)調(diào)用構(gòu)成，每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用完成一個(gè) 特定的功能。 8. “操作系統(tǒng)是控制硬件的軟件”這一說(shuō)法確切嗎？為什么？ 答：不正確，操作系統(tǒng)不僅僅在控制硬件，同時(shí)它還控制著計(jì)算機(jī)的軟件。所以說(shuō)操作 系統(tǒng)是控制硬件的軟件是不正確的。 9?設(shè)內(nèi)存中有三道程序，A, B, C,他們按A-B-C的先后次序執(zhí)行，它們進(jìn)行“計(jì)算” 和“1/0操作”的時(shí)間如表1-2所示，假設(shè)三道程序使用相同的I/O設(shè)備。 表 1-2 三道程序的操作時(shí)間 （1） 試畫出單道運(yùn)行時(shí)三道程序的時(shí)間關(guān)系圖，并計(jì)算完成三道程序要花多少時(shí)間。 A B

6、 B C C 計(jì)算 A B C :: I/O操作 ' 60 170 200 20 5^ 90 140 160 190 : 總時(shí)間=20+30+10+30+50+20+10+20+10=200 2） 試畫出多道運(yùn)行時(shí)三道程序的時(shí)間關(guān)系圖，并計(jì)算完成三道程序要花多長(zhǎng)時(shí)間。 程序A 程序B 程序C 總時(shí) 間=130 10. 將下列左右兩列詞連接起來(lái)形成意義最恰當(dāng)?shù)?5 對(duì)。 11. 選擇一個(gè)現(xiàn)代操作系統(tǒng)，查找和閱讀相關(guān)的技術(shù)資料，寫一篇該操作系統(tǒng)如何運(yùn)行內(nèi) 存管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理和文件管理的文章。 習(xí)題二 1．操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程的概念？為了實(shí)現(xiàn)并發(fā)進(jìn)

7、程之間的合作和協(xié)調(diào)，以及 保證系統(tǒng)的安全，操作系統(tǒng)在進(jìn)程管理方面要做哪些工作？ 答：(1)為了從變化的角度動(dòng)態(tài)地分析研究可以并發(fā)執(zhí)行的程序，真實(shí)地反應(yīng)系統(tǒng)的 獨(dú)立性、并發(fā)性、動(dòng)態(tài)性和相互制約，操作系統(tǒng)中就不得不引入“進(jìn)程”的概念； (2) 為了防止操作系統(tǒng)及其關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，受到用戶程序有意或無(wú)意的破壞，通 常將處理機(jī)的執(zhí)行狀態(tài)分成核心態(tài)和用戶態(tài)；對(duì)系統(tǒng)中的全部進(jìn)程實(shí)行有效地管理， 其主要表現(xiàn)是對(duì)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行創(chuàng)建、撤銷以及在某些進(jìn)程狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換控制， 2．試描述當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程狀態(tài)改變時(shí)，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程切換的步驟。 答：(1)就緒狀態(tài)f運(yùn)行狀態(tài)。處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，具備了運(yùn)行的條件，

8、但由于未 能獲得處理機(jī)，故沒(méi)有運(yùn)行。 (2) 運(yùn)行狀態(tài)f就緒狀態(tài)。正在運(yùn)行的進(jìn)程，由于規(guī)定的時(shí)間片用完而被暫停執(zhí)行, 該進(jìn)程就會(huì)從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。 (3) 運(yùn)行狀態(tài)f阻塞狀態(tài)。處于運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程，除了因?yàn)闀r(shí)間片用完而暫停執(zhí)行 外還有可能由于系統(tǒng)中的其他因素的影響而不能繼續(xù)執(zhí)行下去。 3．現(xiàn)代操作系統(tǒng)一般都提供多任務(wù)的環(huán)境，試回答以下問(wèn)題。 (1) 為支持多進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行，系統(tǒng)必須建立哪些關(guān)于進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？ 答：為支持進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行，系統(tǒng)必須建立“進(jìn)程控制塊PCB)”，PCB的組織 方式常用的是鏈接方式。 (2) 為支持進(jìn)程的狀態(tài)變遷，系統(tǒng)至少應(yīng)該供哪些進(jìn)程控制原語(yǔ)？ 答：進(jìn)

9、程的阻塞與喚醒原語(yǔ)和進(jìn)程的掛起與激活原語(yǔ)。 (3) 當(dāng)進(jìn)程的狀態(tài)變遷時(shí)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化嗎？ 答：創(chuàng)建原語(yǔ)：建立進(jìn)程的PCB，并將進(jìn)程投入就緒隊(duì)列。； 撤銷原語(yǔ)：刪除進(jìn)程的PCB，并將進(jìn)程在其隊(duì)列中摘除； 阻塞原語(yǔ)：將進(jìn)程PCB中進(jìn)程的狀態(tài)從運(yùn)行狀態(tài)改為阻塞狀態(tài)，并將進(jìn)程投入 阻塞隊(duì)列； 喚醒原語(yǔ)：將進(jìn)程PCB中進(jìn)程的狀態(tài)從阻塞狀態(tài)改為就緒狀態(tài)，并將進(jìn)程從則 色隊(duì)列摘下，投入到就緒隊(duì)列中。 4. 什么是進(jìn)程控制塊？從進(jìn)程管理、中斷處理、進(jìn)程通信、文件管理、設(shè)備管理 及 存儲(chǔ)管理的角度設(shè)計(jì)進(jìn)程控制塊應(yīng)該包含的內(nèi)容。 答：(1)進(jìn)程控制塊是用來(lái)描述進(jìn)程本身的特性、進(jìn)程的狀態(tài)、進(jìn)

10、程的調(diào)度信息 及對(duì)資源的占有情況等的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； (2)為了進(jìn)程管理，進(jìn)程控制塊包括以下幾方面。 a) 進(jìn)程的描述信息，包括進(jìn)程標(biāo)識(shí)符、進(jìn)程名等。 b) 進(jìn)程的當(dāng)前狀況。 c) 當(dāng)前隊(duì)列鏈接指針。 d) 進(jìn)程的家族關(guān)系。 為了中斷處理，進(jìn)程控制塊的內(nèi)容應(yīng)該包括處理機(jī)狀態(tài)信息和各種寄存器的內(nèi) 容。 為了內(nèi)存管理的需要，進(jìn)程控制塊的內(nèi)容應(yīng)該包括進(jìn)程使用的信號(hào)量、消息隊(duì) 列指針等。 為了設(shè)備管理，進(jìn)程控制塊的內(nèi)容應(yīng)該包括進(jìn)程占有資源的情況。 5?假設(shè)系統(tǒng)就緒隊(duì)列中有10個(gè)進(jìn)程，這10個(gè)進(jìn)程輪換執(zhí)行，每隔300ms輪換一次， CPU在進(jìn)程切換時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間是10ms,試問(wèn)系統(tǒng)化在進(jìn)

11、程切換上的開銷占系統(tǒng)整個(gè) 時(shí)間的比例是多少？ 答：因?yàn)槊扛?00ms換一次進(jìn)程，且每個(gè)進(jìn)程切換時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間是10ms,則系統(tǒng)化 在進(jìn)程切換上的開銷占系統(tǒng)整個(gè)時(shí)間的比例是 10/（300+10）=% 6．試述線程的特點(diǎn)及其與進(jìn)程之間的關(guān)系。 答：（1）特點(diǎn)：線程之間的通信要比進(jìn)程之間的通信方便的多；同一進(jìn)程內(nèi)的線程切 換也因?yàn)榫€程的輕裝而方便的多。同時(shí)線程也是被獨(dú)立調(diào)度的分配的； （2）線程與進(jìn)程的關(guān)系：線程和進(jìn)程是兩個(gè)密切相關(guān)的概念，一個(gè)進(jìn)程至少擁有一 個(gè)線程，進(jìn)程根據(jù)需要可以創(chuàng)建若干個(gè)線程。線程自己基本上不擁有資源，只擁有少 量必不可少的資源（線程控制塊和堆棧） 7．根據(jù)圖 2-1

12、8，回答以下問(wèn)題。 （1） 進(jìn)程發(fā)生狀態(tài)變遷 1、3、4、6、7的原因。 答：1表示操作系統(tǒng)把處于創(chuàng)建狀態(tài)的進(jìn)程移入就緒隊(duì)列；3表示進(jìn)程請(qǐng)求I/O 或等待某事件；4表示進(jìn)程用行的時(shí)間片用完；6表示I/O完成或事件完成；7 表示進(jìn)程完成。 （2） 系統(tǒng)中常常由于某一進(jìn)程的狀態(tài)變遷引起另一進(jìn)程也產(chǎn)生狀態(tài)變遷，這種變遷 稱為因果變遷。下述變遷是否為因果變遷：3~2,4~5,7~2,3~6，是說(shuō)明原因。 答：3-2是因果變遷，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程從運(yùn)行態(tài)變?yōu)樽枞麘B(tài)時(shí)，此時(shí)CPU空閑，系統(tǒng) 首先到高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程。 4-5是因果變遷，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行完畢時(shí)，此時(shí)CPU空閑，系統(tǒng)首先到高優(yōu)先級(jí)隊(duì)

13、 列中選擇進(jìn)程，但如果高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為空，則從低優(yōu)先隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程。 7-2是因果變遷，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行完畢時(shí)，CPU空閑，系統(tǒng)首先到高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中 選擇一個(gè)進(jìn)程。 3-6不是因果變遷。一個(gè)進(jìn)程阻塞時(shí)由于自身的原因而發(fā)生的，和另一個(gè)進(jìn)程等待 的時(shí)間到達(dá)沒(méi)有因果關(guān)系。 （3）根據(jù)此進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，說(shuō)明該系統(tǒng)CPU調(diào)度的策略和效果。 答：當(dāng)進(jìn)程調(diào)度時(shí)，首先從高優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列選擇一個(gè)進(jìn)程，賦予它的時(shí)間片為 100ms。如果高優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列為空，則從低優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列選擇進(jìn)程，并且賦予該進(jìn)程 的時(shí)間片為 500ms。 這種策略一方面照顧了短進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程如果在 100ms 運(yùn)行完畢它將退出系統(tǒng)

14、，更 主要的是照顧了 I/O量大的進(jìn)程，進(jìn)程因I/O進(jìn)入阻塞隊(duì)列，當(dāng)I/O完成后它就進(jìn)入了 高優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列，在高優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列等待的進(jìn)程總是優(yōu)于低優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列的進(jìn)程。 而對(duì)于計(jì)算量較大的進(jìn)程，它的計(jì)算如果在100ms的時(shí)間內(nèi)不能完成，它將進(jìn)入低優(yōu)先 級(jí)就緒隊(duì)列，在這個(gè)隊(duì)列的進(jìn)程被選中的機(jī)會(huì)要少，只有當(dāng)高優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列為空，才 從低優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列選擇進(jìn)程，但對(duì)于計(jì)算量大的進(jìn)程，系統(tǒng)給予的適當(dāng)照顧時(shí)間片增 大為 500ms。 8．回答以下問(wèn)題。 （1） 若系統(tǒng)中沒(méi)有運(yùn)行進(jìn)程，是否一定沒(méi)有就緒進(jìn)程？為什么？ 答：是，因?yàn)楫?dāng)CPU空閑時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)在就緒隊(duì)列里調(diào)度進(jìn)程，只有當(dāng)就緒隊(duì) 列為空時(shí)，

15、系統(tǒng)中才沒(méi)有運(yùn)行程序。 （2） 若系統(tǒng)中既沒(méi)有運(yùn)行進(jìn)程，也沒(méi)有就緒進(jìn)程，系統(tǒng)中是否就沒(méi)有阻塞進(jìn)程？解 釋。 答：不一定，當(dāng)運(yùn)行的程序都因?yàn)檎?qǐng)求I /O或等待事件時(shí)而進(jìn)入阻塞，系統(tǒng)中 就沒(méi)有就緒進(jìn)程。 (3)如果系統(tǒng)采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略，運(yùn)行的進(jìn)程是否一定是系統(tǒng)中優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn) 程？為什么？ 答：不一定，若優(yōu)先級(jí)高的進(jìn)程進(jìn)入阻塞狀態(tài)時(shí)，而且優(yōu)先級(jí)高的就緒隊(duì)列里 沒(méi)有等待的進(jìn)程，這時(shí)就會(huì)調(diào)度優(yōu)先級(jí)低的就緒隊(duì)列的進(jìn)程。 9．假如有以下程序段，回答下面的問(wèn)題。 S1: a=3-x; S2: b=2*a; S3: c=5+a; (1) 并發(fā)程序執(zhí)行的Bernstein條件是什么？ 答：若

16、 P1 與 P2R 并發(fā)執(zhí)行，當(dāng)且僅當(dāng) R(P1) GW(P2) U R(P2) n W(P1) U W(P1) G W(P2) = {}時(shí)才滿足。 (2) 試畫圖表示它們執(zhí)行時(shí)的先后次序。 (3) 利用Bernstein條件證明，S1、S2和S3哪兩個(gè)可以并發(fā)執(zhí)行，哪兩個(gè)不能。 答：R(s1) = {x},W(s1) = {a};R(s2) = {a},W(s2) = ;R(s3) = {a},W(s3) = {c}; (1) .R(s1) GW(s2) UR(s2) GW(s1) UW(s1) GW(s2) = {a},則 s1 與 s2 不能并發(fā)執(zhí)行； (2) . R(s

17、1) GW(s3) UR(s3) GW(s1) UW(s1) GW(s3) = {a},則 s1 與 s3 不能并發(fā)執(zhí)行； (3) . R(s2) GW(s3) UR(s3) GW(s2) UW(s2) GW(s3) = {},則 s2 與 s3 可以并發(fā)執(zhí)行。 習(xí)題三 1．一下進(jìn)程之間存在相互制約關(guān)系嗎？若存在，是什么制約關(guān)系？為什么？ (1) 幾個(gè)同學(xué)去圖書館借同一本書。 答：互斥關(guān)系；因?yàn)樗麄円柰槐緯?，不可能同時(shí)借到，所以互斥。 (2) 籃球比賽中兩隊(duì)同學(xué)爭(zhēng)搶籃板球。 答：互斥關(guān)系；因?yàn)闋?zhēng)搶同一個(gè)籃板，存在互斥關(guān)系。 (3) 果汁流水線生產(chǎn)中搗碎、消毒、灌裝、裝箱等各

18、道工序。 答：同步關(guān)系；他們必須相互協(xié)作才能使進(jìn)程圓滿完成。 (4) 商品的入庫(kù)出庫(kù)。 答：同步關(guān)系；因?yàn)樯唐烦鰩?kù)可以為入庫(kù)提供空間。 (5) 工人做工與農(nóng)民種糧。 答：沒(méi)有制約關(guān)系。 2．在操作系統(tǒng)中引入管程的目的是什么？條件變量的作用是什么？ 答：用信號(hào)量可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步于互斥，但要設(shè)置許多信號(hào)量，使用大量的 P、V 操作，而且還要仔細(xì)安排P操作的排列次序，否則將會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果或是死鎖現(xiàn)象。 為了解決這些問(wèn)題引進(jìn)了管程； 條件變量的作用是使進(jìn)程不僅能被掛起，而且當(dāng)條件滿足且管程再次可用時(shí)，可以恢 復(fù)該進(jìn)程并允許它在掛起點(diǎn)重新進(jìn)入管程。 3. 說(shuō)明P、V操作為什么要設(shè)計(jì)

19、成原語(yǔ)。 答：用信號(hào)量S表示共享資源，其初值為1表示有一個(gè)資源。設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程申請(qǐng)?jiān)撡Y 源，若其中一個(gè)進(jìn)程先執(zhí)行P操作。P操作中的減1操作有3跳及其指令組成：去S 送寄存器R;R-1送S。若P操作不用原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)，在執(zhí)行了前述三條指令中的2條，即 還未執(zhí)行R送S時(shí)(此時(shí)S值仍為1)，進(jìn)程被剝奪CPU，另一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行也要執(zhí)行P 操作，執(zhí)行后S的值為0,導(dǎo)致信號(hào)量的值錯(cuò)誤。正確的結(jié)果是兩個(gè)進(jìn)程執(zhí)行完P(guān)操 作后，信號(hào)量S的值為-1，進(jìn)程阻塞。 4. 設(shè)有一個(gè)售票大廳，可容納200人購(gòu)票。如果廳內(nèi)不足200人則允許進(jìn)入，超過(guò)則 在廳外等候；售票員某時(shí)只能給一個(gè)購(gòu)票者服務(wù)，購(gòu)票者買完票后就離開。試問(wèn)：

20、 (1) 購(gòu)票者之間是同步關(guān)系還是互斥關(guān)系？ 答：互斥關(guān)系。 (2) 用P、V操作描述購(gòu)票者的工作過(guò)程。 semaphore empty=200; semaphore mutex=1; semaphore waiting=0； void buy() { p(waiting); p(mutex); 亍亜 買票； v(mutex); v(empty); } void waiting() { p(empty); 等待； waiting++; } 5?進(jìn)程之間的關(guān)系如圖3-16所示，試用P、V操作描述它們之間的同步。 semaphore A,B,C,D,E,F

21、,G=0； {S1,V(A),V(B)}； {P(A),S2,V(C)}； {P(B),S3,V(D),V(E)}； {P(D),S4,V(F)}； {P(E),S5,V(G)}； {P(C),P(F),P(G),S6}； 6.有4個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3、P4共享一個(gè)緩沖區(qū)，進(jìn)程P1向緩沖區(qū)存入消息，進(jìn)程P2、 P3、P4從緩沖區(qū)中取消息，要求發(fā)送者必須等三個(gè)進(jìn)程都取過(guò)本消息后才能發(fā)送下 調(diào)消息。緩沖區(qū)內(nèi)每次只能容納一個(gè)消息，用P、V操作描述四個(gè)進(jìn)程存取消息的情 況。 答：semaphore pl=0； semaphore p2, p3,p4=l； semaphore cou

22、t=0；semaphore mutex=1； void main() {P(p2)；P(p3)；P(4)； V(cout)；} write p1() {P(p1)；P(metux)；P(cout)； 存入消息； V(p1)；V(metux)；} Read p2() { P(mutex)；P(p1)； 讀消息； V(p1)；V(p2)；V(metux)；} Read p3() { P(mutex)；P(p1)； 讀消息； V(p1)；V(p3)；V(metux)；} Read p4() { P(mutex)；P(p1)； 讀消息； V(p1)；V(p4)； V

23、(metux)；} 7?分析生產(chǎn)者一一消費(fèi)者問(wèn)題中多個(gè)P操作顛倒引起的后果。 答： semaphore mutex=1； semaphore empty=n； semaphore full=0； int i,j； ITEM buffer[n]; ITEM data_p,data_c; void producer。/ *生產(chǎn)者進(jìn)程*/ {while(true) { P(mutex); P(empty); buffer[i]=data_p; i=(i+1)%n; V(mutex); V(full);} } void consumer() /*消費(fèi)者進(jìn)程*/ {while(

24、true) { P(mutex) ; P(full); data_c=buffer[j]; j=(j+1)%n; V(mutex); V(empty); } } 若把生產(chǎn)者進(jìn)程的P操作顛倒，消費(fèi)者進(jìn)程的P操作顛倒(如圖)，則生產(chǎn)者進(jìn)程執(zhí) 行到V(mutex)時(shí)，消費(fèi)者就可以執(zhí)行P(mutex)但由于full=0,消費(fèi)者進(jìn)程不可執(zhí) 行P(full);當(dāng)生產(chǎn)者進(jìn)程執(zhí)行完V(full)后，full=l,但由于mutex=0,消費(fèi)者進(jìn)程 無(wú)法執(zhí)行，造成死鎖。 8．讀者——寫者問(wèn)題中寫者優(yōu)先的實(shí)現(xiàn)。 答: semaphore Wmutex，Rmutex=1； int Rcoun

25、t=0； semaphore mutex=1 void reader() /*讀者進(jìn)程*/ {while(true) {P(mutex); P(Rmutex); If(Rcount==0) P(wmutex); Rcount=Rcount+1 ; V(Rmutex); V(mutex); ? ? ? ■ 7 read;/ *執(zhí)行讀操作*/ ? ? ? ? P(Rmutex)； Rcount=Rcount-1； if (Rcount==0) V(wmutex)； V(Rmutex)；} } void writer() /*寫者進(jìn)程*/ {while(true) {P(mutex)

26、; P(wmutex); ? ? ? ? write； /*執(zhí)行寫操作*/ ? ? ? ? V(Wmutex); V(mutex); }} 9．寫一個(gè)用信號(hào)量解決哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題不產(chǎn)生鎖死的算法 semaphore chopstick[5]={1,1,1,1,1}; semaphore mutex=1; void philosopher (){while(true) {P(mutex); P(chopstick[i]); P(chopstick[(i+1)%5]); V(mutex); ? ? ? ? 9 eat； ? ? ? ? V(chopstick[i]); V

27、(chopstick[(i+1)%5]); think; …；} } 10． 一個(gè)文件可有若干個(gè)不同的進(jìn)程所共享，每個(gè)進(jìn)程具有唯一的編號(hào)。假定文件可 由滿足下列限制的若干個(gè)不同的進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)，并發(fā)訪問(wèn)該文件的哪些進(jìn)程的編號(hào)的 總和不得大于n設(shè)計(jì)一個(gè)協(xié)調(diào)對(duì)該文件訪問(wèn)的管程。 答： 11． 用管程解決讀者——寫者問(wèn)題，并采用公平原則。 答： 習(xí)題四 1． 某進(jìn)程被喚醒后立刻投入運(yùn)行，能說(shuō)明該系統(tǒng)采用的是可剝奪調(diào)度算 法嗎？ 答：不能說(shuō)明，因?yàn)槿绻F(xiàn)在就緒隊(duì)列中沒(méi)有進(jìn)程，那么喚醒的進(jìn)程會(huì)立 刻投入運(yùn)行。 2． 在哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題中，如果將先拿起左邊筷子的哲學(xué)家稱為左撇子， 先

28、拿起右邊筷子的哲學(xué)家稱為右撇子。請(qǐng)說(shuō)明在同時(shí)存在左、右撇子的 情況下，任何的就坐安排都不能產(chǎn)生鎖死。 答：任何的就坐安排都不會(huì)構(gòu)成環(huán)路，這就符合避免死鎖的條件，所以不 會(huì)產(chǎn)生死鎖。 3． 系統(tǒng)中有5個(gè)資源被4 個(gè)進(jìn)程所共享，如果每個(gè)進(jìn)程最多需要 2個(gè)這 種資源，試問(wèn)系統(tǒng)是否會(huì)產(chǎn)生鎖死？ 答：不會(huì)產(chǎn)生死鎖；因?yàn)橐驗(yàn)橘Y源數(shù)可以滿足進(jìn)程的需要，當(dāng)其中的一個(gè) 進(jìn)程爭(zhēng)取到剩下的一個(gè)資源可以執(zhí)行，當(dāng)執(zhí)行完成以后會(huì)釋放資源，供其 他進(jìn)程使用，所以不會(huì)產(chǎn)生死鎖。 4． 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有8臺(tái)磁帶機(jī)，由N個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)使用，每個(gè)進(jìn)程最多需要 3臺(tái)。問(wèn)：N為多少時(shí)，系統(tǒng)沒(méi)有死鎖的危險(xiǎn)？ 答：當(dāng)n為1、2、3時(shí)

29、，沒(méi)有死鎖的危險(xiǎn)；因?yàn)楫?dāng)n小于3時(shí)，每個(gè)進(jìn)程 分配 2 臺(tái)磁帶機(jī)，還有磁帶機(jī)剩余，那么當(dāng)其中的一個(gè)進(jìn)程得到剩余的磁 帶機(jī)則可運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)束后會(huì)釋放磁帶機(jī)，供其他進(jìn)程使用，系統(tǒng)不會(huì)有 死鎖的危險(xiǎn)；當(dāng)n為4時(shí)，每臺(tái)分配2臺(tái)時(shí)沒(méi)有剩余，則會(huì)產(chǎn)生死鎖，當(dāng) 大于 5 時(shí)同樣會(huì)死鎖。 5． 系統(tǒng)有 5個(gè)進(jìn)程，它們的到達(dá)時(shí)間和服務(wù)時(shí)間如表 4-8所示。新進(jìn)程 （沒(méi)有運(yùn)行過(guò)）與老進(jìn)程（運(yùn)行過(guò)的進(jìn)程）的條件相同時(shí)，假定系統(tǒng)選 新進(jìn)程運(yùn)行。 表 4-8 進(jìn)程情況 若按先來(lái)先服務(wù)（FCFS）、時(shí)間片輪法（時(shí)間片q=l）、短進(jìn)程優(yōu)先（SPN）、 最短剩余時(shí)間優(yōu)先（SRT，時(shí)間片q=l）、響應(yīng)比高者優(yōu)

30、先（HRRN）及多級(jí) 反饋隊(duì)列（MFQ,第一個(gè)隊(duì)列的時(shí)間片為1,第i （i>l）個(gè)隊(duì)列的時(shí)間片 q=2 （i-1））算法進(jìn)行CPU調(diào)度，請(qǐng)給出各個(gè)進(jìn)程的完成時(shí)間、周轉(zhuǎn)時(shí)間、 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間，及所有的進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。 答： 6? 設(shè)系統(tǒng)中有5個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3、P4、P5,有3種類型的資源A、B、 C,其中A資源的數(shù)量是17, B資源的數(shù)量是5, C資源的數(shù)量是20, T0 時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)如表4-9所示。 表4-9 TO時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài) 進(jìn)程 已分配資源數(shù)量 最大資源需求量 仍然需求資源數(shù) A B C A B C A B C P1 2

31、1 2 5 5 9 3 4 7 P2 4 0 2 5 3 6 1 3 4 P3 4 0 5 4 0 11 0 0 6 P4 2 0 4 4 2 5 2 2 1 P5 3 1 4 4 2 4 1 1 0 （1） 計(jì)算每個(gè)進(jìn)程還可能需要的資源，并填入表的“仍然需要資源數(shù)” 的欄目。 （2） TO時(shí)刻系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？為什么？ 答：處于安全狀態(tài)，因?yàn)樾虼鮨

32、什么？ 答：不實(shí)施資源分配，因?yàn)閷⑺匈Y源都分配給p2時(shí)，p2的C是5, 不能夠運(yùn)行,進(jìn)入死鎖。 ⑷ 如果T0時(shí)刻，若進(jìn)程P4又有新的資源請(qǐng)求⑵0,1）,是否實(shí)施 資源分配？為什么？ 答：實(shí)施；因?yàn)閜4請(qǐng)求資源后，存在安全狀態(tài)。 ⑸ 在（4）的基礎(chǔ)上，若進(jìn)程P1又有新的資源請(qǐng)求（0,2,0）,是否 實(shí)施資源分配？為什么？ 答：不實(shí)施； 習(xí)題五 1．存儲(chǔ)管理的基本任務(wù)是為多道程序的并發(fā)執(zhí)行提供良好的存儲(chǔ)環(huán)境，這包括哪些方 面？ 答：存儲(chǔ)管理的基本任務(wù)是為多道程序的并發(fā)執(zhí)行提供良好的存儲(chǔ)器環(huán)境，它包括以下 幾個(gè)方面。 （1）能讓沒(méi)到程序“各得其所”，并在不受干擾的環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，

33、還可以使用戶從存 儲(chǔ)空間的分配、保護(hù)等事物中解脫出來(lái)。 （2）向用戶提供更大的存儲(chǔ)空間，使更多的程序同時(shí)投入運(yùn)行或是更大的程序能在小 的內(nèi)存中運(yùn)行。 （3）為用戶對(duì)信息的訪問(wèn)、保護(hù)、共享以及程序的動(dòng)態(tài)鏈接、動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)提供方便。 （4）能使存儲(chǔ)器有較高的利用率。 2．頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)是否產(chǎn)生碎片？如何應(yīng)對(duì)此現(xiàn)象？ 答：頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)產(chǎn)生的碎片，稱為內(nèi)碎片，它是指一個(gè)進(jìn)程的最后一頁(yè)沒(méi)有沾 滿一個(gè)存儲(chǔ)塊而被浪費(fèi)的存儲(chǔ)空間。減少內(nèi)碎片的辦法是減少頁(yè)的大小。 3．在頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中頁(yè)表的功能是什么？當(dāng)系統(tǒng)的地址空間很大時(shí)會(huì)給頁(yè)表的設(shè) 計(jì)帶來(lái)哪些新的問(wèn)題？ 答：頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，允許將進(jìn)程

34、的每一頁(yè)離散地存儲(chǔ)在內(nèi)出的任何一個(gè)物理頁(yè)面 上，為保證進(jìn)程的正常運(yùn)行，系統(tǒng)建立了頁(yè)表，記錄了進(jìn)程每一頁(yè)被分配在內(nèi)存的物 理號(hào)。頁(yè)表的功能是實(shí)現(xiàn)從頁(yè)號(hào)到物理塊的地址映射； 當(dāng)系統(tǒng)地址很大時(shí)，頁(yè)表也會(huì)變得非常大，它將占有相當(dāng)大的內(nèi)存空間。 4．什么是動(dòng)態(tài)鏈接？用哪種存儲(chǔ)管理方案可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接？ 答：動(dòng)態(tài)鏈接是指進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)，只將進(jìn)程對(duì)應(yīng)的主程序段裝入內(nèi)存，并與主程序段鏈 接上。通常一個(gè)大的程序是由一個(gè)主程序和若干個(gè)子程序以及一些數(shù)據(jù)段組成。而段 式存儲(chǔ)管理方案中的段就是按用戶的邏輯段自然形成的，因此可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接。 5?某進(jìn)程的大小為25F3H字節(jié)，被分配到內(nèi)存的3A6BH字節(jié)開始的地址。但

35、進(jìn)程運(yùn)行 時(shí)，若使用上、下界寄存器，寄存器的值是多少？如何進(jìn)行存儲(chǔ)保護(hù)？若使用地址、 限長(zhǎng)寄存器，寄存器的值是多少？如何進(jìn)行存儲(chǔ)保護(hù)？ 答：（1 ）若使 用上 下界寄存器，上界寄存器的值 是 3A6BH， 下界寄存器的值是 3A6BH+25F3H=605EH,當(dāng)訪問(wèn)內(nèi)存的地址大于605EH、小于3A6BH時(shí)產(chǎn)生越界中斷。 （2）若使用地址、限長(zhǎng)寄存器，地址寄存器的值是3A6BH，限長(zhǎng)寄存器的值是25F3H， 當(dāng)訪問(wèn)內(nèi)存的地址小于3A6BH，超過(guò)3A6BH+25F3H=605EH時(shí)產(chǎn)生越界中斷。 6.在系統(tǒng)中采用可變分區(qū)存儲(chǔ)管理，操作系統(tǒng)占用低地址部分的126KB，用戶區(qū)的大小 是386K

36、B，采用空閑分區(qū)表管理空閑分區(qū)。若分配時(shí)從高地址開始，對(duì)于下述的作業(yè) 申請(qǐng)序列：作業(yè)1申請(qǐng)80KB；作業(yè)2申請(qǐng)56KB；作業(yè)3申請(qǐng)120KB；作業(yè)1完成； 作業(yè)3完成；作業(yè)4申請(qǐng)156KB；作業(yè)5申請(qǐng)80KB。使用首次適應(yīng)法處理上述作業(yè)， 并回答以下問(wèn)題。 （1） 畫出作業(yè)1、2、3進(jìn)入內(nèi)存后，內(nèi)存的分布情況。 空 3 2 1 511 126 125 0 130 KB 120KB 56KB80KB， 答： 2） 畫出作業(yè) 1、3 完成后，內(nèi)存的分布情況。 511 126 125 0 空 2 空 250KB56KB 80KB 答： 3） 畫出作業(yè)

37、 4、5 進(jìn)入內(nèi)存后，內(nèi)存的分布情況。 511 126 125 0 空 5 4 2 空 14KB 80kB56Kb 56KB 80KB 7?某系統(tǒng)采用頁(yè)式存儲(chǔ)管理策略，某進(jìn)程的邏輯地址空間為32頁(yè)，頁(yè)的大小為2KB, 物理地址空間的大小是 4MB。 （1） 寫出邏輯地址的格式。 （2） 該進(jìn)程的頁(yè)表有多少項(xiàng)？每項(xiàng)至少占多少位？ 答：因?yàn)檫M(jìn)程的邏輯地址空間為32頁(yè)，因此該進(jìn)程的頁(yè)表項(xiàng)有32 項(xiàng)。頁(yè)表中應(yīng)存儲(chǔ) 每頁(yè)的塊號(hào)。因?yàn)槲锢淼刂房臻g大小是 4MB，4MB 的物理地址空間內(nèi)分成 4MB/2KB=2K 個(gè)塊，因此塊號(hào)部分需要 11位（二進(jìn)制），所以頁(yè)表中每項(xiàng)占 11位

38、。 （3） 如果物理地址空間減少一半，頁(yè)表的結(jié)構(gòu)有何變化？ 答：當(dāng)減少一半時(shí)，有 2MB/2KB=1K 個(gè)塊，因此塊號(hào)部分需要 10 位（二進(jìn)制），所以 頁(yè)表中每項(xiàng)占 10 位。 8?某頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，內(nèi)存的大小為64KB,被分為16塊，塊號(hào)為0、1、2、……、 15。設(shè)某進(jìn)程有4頁(yè)，其頁(yè)號(hào)為0、1、2、3，被分別裝入內(nèi)存的2、4、7、5，問(wèn)： （1） 該進(jìn)程的大小是多少字節(jié)？ 答：總共64KB，16頁(yè)，則每頁(yè)有4KB。該進(jìn)程有四頁(yè)，則進(jìn)程的大小為16KB。 答： 頁(yè)號(hào) 塊號(hào)才 ?始地址 0 2 8KB 1 4 16KB 2 7 28KB 3 5 35

39、KB （2） 寫出該進(jìn)程每一頁(yè)在內(nèi)存的起始地址。 3） 邏輯地址4146對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？ 答：4146 除以 4096 得 1 余 50，這頁(yè)號(hào)為 1，頁(yè)內(nèi)位移為 50；1 對(duì)應(yīng)于 4，這 物理地址為 4*4096+50=16434b。 9．某段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的段表如圖所示。 請(qǐng)將邏輯地址［0,137］、［1,9000］、［2,3600］、［3,230］轉(zhuǎn)換成物理地址。 答：［0,137］： 40* 1024+137=41097B ［1,9000］：80*1024+9000=90920B ［2,3600］：100*1024+3600=106000B ［3,230

40、］不合法 習(xí)題七 1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸控制方式有哪幾種？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 答：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送控制方式有程序直接控制方式、中斷控制方式、DMA控制方式和通道方 式四種。 程序直接控制方式:優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不需要硬件的支持； 缺點(diǎn)：(1).CPU與外設(shè)只能串行工作； (2) .CPU在一段時(shí)間內(nèi)只能與一臺(tái)外設(shè)交換數(shù)據(jù)信息； (3) .由于程序直接控制方式是依靠測(cè)試設(shè)備的狀態(tài)來(lái)控制數(shù)據(jù)傳遞的，因此無(wú)法發(fā)現(xiàn)和 處理由于設(shè)備和其他硬件所產(chǎn)生的錯(cuò)誤。 中斷控制方式：優(yōu)點(diǎn)：提高了 CPU的利用率； 缺點(diǎn)：(1).在進(jìn)程傳送數(shù)據(jù)的過(guò)程中，發(fā)生中斷的次數(shù)可能很多，這將消耗CPU大量處 理時(shí)間； (2).

41、計(jì)算機(jī)中通常配置各種各樣的外設(shè)，如果這些外設(shè)都通過(guò)中斷的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞， 由于中斷次數(shù)過(guò)多將使CPU無(wú)法及時(shí)響應(yīng)中斷，造成數(shù)據(jù)丟失。 DMA控制方式：優(yōu)點(diǎn)：(1).數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝粸閿?shù)據(jù)塊； (2) .緊在開始和結(jié)束才需要CPU干預(yù)，整塊數(shù)據(jù)的傳送是在控制器的控制之下完成的； (3) .所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備直接到內(nèi)存或者從內(nèi)存直接到設(shè)備。 通道方式：優(yōu)點(diǎn)：把對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)塊的讀(寫)干預(yù)減少到對(duì)一組數(shù)據(jù)塊的讀(寫)干預(yù) 2．何為設(shè)備的獨(dú)立性？如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性？ 答：設(shè)備獨(dú)立性是指用戶程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備；此時(shí)，用戶使用邏輯設(shè) 備名申請(qǐng)使用某列物理設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)中有多臺(tái)該烈性

42、的設(shè)備是，系統(tǒng)可將其中的任意一 臺(tái)分配給請(qǐng)求進(jìn)程，而不局限于某一臺(tái)制定的設(shè)備。這樣，可顯著的改善資源的利用率 即可使用性。設(shè)備獨(dú)立使用用戶獨(dú)立于設(shè)備的烈性。如進(jìn)行輸出時(shí)，亦可以使用現(xiàn)實(shí)終 端，也可以使用打印機(jī)。有了這種獨(dú)立性，就可以很方便的進(jìn)行輸入/輸出重定向。 3．什么是緩沖？為什么要引入緩沖？操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)緩沖技術(shù)？ 答：緩沖是在兩個(gè)不同速度設(shè)備之間傳輸信息時(shí)，用于平滑傳輸過(guò)程的一種手段。 (1) 換屆CPU與I/O設(shè)備之間的速度不匹配的矛盾。 (2) 減少中斷CPU的次數(shù)。 (3)提高CPU與I/O設(shè)備之間的并行性。 4．設(shè)備分配中為什么可能出現(xiàn)死鎖？ 答：安全分配方式：在某

43、些操作系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程只能提供一個(gè)I/O請(qǐng)求。也就是 說(shuō)，執(zhí)行進(jìn)程向系統(tǒng)提出I/O請(qǐng)求后邊立即進(jìn)入等待狀態(tài)，直到I/O請(qǐng)求完成后才被喚 醒。這樣系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的分配比較安全，不會(huì)出現(xiàn)死鎖。但這種方式對(duì)進(jìn)程來(lái)說(shuō)，因 CPU 與I/O設(shè)備是串行工作的，這使得該進(jìn)程的推進(jìn)速度緩慢； 不安全分配方式：當(dāng)進(jìn)程發(fā)出 I/O 請(qǐng)求后不阻塞，而是繼續(xù)運(yùn)行，當(dāng)需要時(shí)有可能接著 發(fā)出第二個(gè)、第三個(gè)I/O請(qǐng)求，僅當(dāng)進(jìn)程所請(qǐng)求的I/O設(shè)備已被另一個(gè)進(jìn)程占用時(shí)，進(jìn) 程才進(jìn)入等待狀態(tài)。這種一個(gè)進(jìn)程同時(shí)可以使用多個(gè) I/O 設(shè)備的方式提高了系統(tǒng)的資源 利用率，但也帶來(lái)了一種危險(xiǎn)，即如果兩個(gè)進(jìn)程都提出請(qǐng)求使用對(duì)方占有的I/O設(shè)備

44、時(shí), 就會(huì)出現(xiàn)死鎖。 5?以打印機(jī)為例說(shuō)明SPOOLing技術(shù)的工作原理。 答：當(dāng)用戶進(jìn)程請(qǐng)求打印輸出時(shí)，操作系統(tǒng)接受用戶的打印請(qǐng)求，但并不真正把打 印機(jī)分配給該用戶進(jìn)程，而是為進(jìn)程再次在輸出井中分配一空閑塊區(qū)，并將要打印的數(shù) 據(jù)送入其中，同時(shí)還為用戶進(jìn)程申請(qǐng)一張用戶請(qǐng)求打印表，將用戶的打印要求填入其中 再將該表掛在請(qǐng)求打印隊(duì)列上。如果還有進(jìn)程要求打印輸出，系統(tǒng)仍可以接受請(qǐng)求，也 可以完成上述操作。 6? 假設(shè)一個(gè)磁盤有200個(gè)柱面，編號(hào)為0~199，當(dāng)前存取臂的位置是在143號(hào)柱面上， 并剛剛完成了125號(hào)柱面的服務(wù)請(qǐng)求，如果存在下列請(qǐng)求序列：86、147、91、177、 94、150

45、、102、175、130，試問(wèn)：為完成上述請(qǐng)求，采用下列算法時(shí)存取的移動(dòng)順序 是什么？移動(dòng)總量是多少？ (1) 先來(lái)先服務(wù)(FCFS)。 答：移動(dòng)順序：143、86、147、91、177、94、150、102、175、130； 移動(dòng)總量：(143-86)+(147-86)+(147-91)+(177-91)+(177-94)+(150-94) +(150-102)+(175-102)+(175-130)=565 (2) 最短尋道時(shí)間優(yōu)先(SSTF)。 答：移動(dòng)順序：143、147、150、130、102、94、91、86、175、177 移動(dòng)總量：(147-143)+(150-147)

46、+(150-130)+(130-102)+(102-94)+(94-91) +(91-86)+(175-86)+(177-175)=162 (3) 掃描算法(SCAN)。 答：移動(dòng)順序：143、147、150、175、177、130、102、94、91、86 移動(dòng)總量：(147-143)+(150-147)+(175-150)+(177-175)+(177-130)+(130-102) +(102-94)+(94-91)+(91-86)=125 (4) 循環(huán)掃描算法(C-SCAN)。 答：移動(dòng)順序是： 143、147、150、175、177、86、91、94、102、130 移動(dòng)總

47、量：(147-143)+(150-147)+(175-150)+(177-175)+(177-86)+(91-86) +(94-91)+(102-94)+(130-102)=169. 7? 磁盤的訪問(wèn)時(shí)間分成三部分：尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)時(shí)間和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。而優(yōu)化磁盤磁 道上的信息分布能減少輸入輸出服務(wù)的總時(shí)間。例如，有一個(gè)文件有 10 個(gè)記錄 A,B,C,……,J存放在磁盤的某一磁道上，假定該磁盤共有10個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)存放 一個(gè)記錄，安排如表7-4所示?，F(xiàn)在要從這個(gè)磁道上順序地將A~J這10個(gè)記錄讀出， 如果磁盤的旋轉(zhuǎn)速度為 20ms 轉(zhuǎn)一周，處理程序每讀出一個(gè)記錄要花 4ms 進(jìn)行處理。 試問(wèn)

48、： (1) 處理完10個(gè)記錄的總時(shí)間為多少？ 答：由題目所列條件可知，磁盤的旋轉(zhuǎn)速度為20ms轉(zhuǎn)一周，每個(gè)此道有10個(gè)記錄，因 此讀出 1 個(gè)記錄的時(shí)間為 20ms/10=2ms。 對(duì)于表中記錄的初始分布，讀出并處理記錄A需要20ms+4ms=60ms。6ms后 讀/寫頭急轉(zhuǎn)到了記錄 D 出，為了讀出記錄 B 必須再轉(zhuǎn) 8 個(gè)山區(qū)，急需要 8*2ms=16ms，記錄B的讀取時(shí)間為2ms，處理時(shí)間為4ms，股處理記錄B共花 時(shí)間為：16ms+2ms+4ms=22ms。后續(xù)8個(gè)記錄的讀取時(shí)間與記錄B相同。所以 處理10記錄的總時(shí)間是：9*22ms+6ms=204ms。 (2) 為了優(yōu)化分布

49、縮短處理時(shí)間，如何安排這些記錄？并計(jì)算處理的總時(shí)間。 扇區(qū)號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 記錄號(hào) A B C D E F G H I J 答：為了 縮短處理時(shí)間應(yīng)按圖瑣事安排這些記錄。 經(jīng)優(yōu)化處理后，讀出并處理記錄A后，讀/寫頭剛好轉(zhuǎn)到記錄B的開始出，因此立 即可讀取并處理記錄B，后續(xù)記錄的讀取與處理情況相同。股處理10個(gè)記錄的總時(shí)間為 10*(2ms+4ms)=60ms。 8．假設(shè)一個(gè)磁盤有100個(gè)柱面，每個(gè)柱面有 10個(gè)磁道，每個(gè)磁道有 15個(gè)扇區(qū)。當(dāng)進(jìn) 程的要訪問(wèn)磁盤有 12345 扇區(qū)時(shí)，計(jì)算該扇區(qū)在磁盤的第幾柱面、第幾磁道、第幾扇 區(qū)？ 答：由題目知，磁盤每

50、個(gè)柱面有10個(gè)磁頭，每個(gè)此道有15個(gè)15個(gè)山區(qū)。則每個(gè)柱 面的山區(qū)數(shù)位10*15=150=90余24，故13524所在煮面為15=1余9，故13524再次頭 號(hào)為1，山區(qū)為9。綜上所述，13524山區(qū)所在的磁盤地址為：第90號(hào)柱面，第1號(hào) 磁頭，第 9 號(hào)扇區(qū)。 9?一個(gè)文件記錄大小為32B,磁道輸入輸出以磁盤塊為單位，一個(gè)盤塊的大小為512B。 當(dāng)用戶進(jìn)程順序讀文件的各個(gè)記錄時(shí)，計(jì)算實(shí)際啟動(dòng)磁盤I/O占用整個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求時(shí)間 的比例。 答：盤塊的大小為512B， 一個(gè)文件記錄大小為32B，故一個(gè)盤塊包含的記錄數(shù)為： 512/32=16。顯然在訪問(wèn) 16 個(gè)記錄中，只需要一次啟動(dòng)磁盤，故實(shí)際啟

51、動(dòng)磁盤 I/O 占用 整個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求的比例為1/16=% 10. 如果磁盤扇區(qū)的大小固定為512B，每個(gè)磁道有80個(gè)扇區(qū)，一共有4個(gè)可用的盤面。 假設(shè)磁盤旋轉(zhuǎn)速度是360rpm。處理機(jī)使用中斷驅(qū)動(dòng)方式從磁盤讀取數(shù)據(jù)，每字節(jié)產(chǎn)生一 次終端。如果處理中斷需要，試問(wèn)： (1)處理機(jī)花費(fèi)在處理I/O上的時(shí)間占整個(gè)磁盤訪問(wèn)時(shí)間的百分比是多少(忽略尋 道時(shí)間)？ 答：(512*)/((1/12+1/480)+(512*)*100%=% (2)釆用DMA方式，每個(gè)扇區(qū)產(chǎn)生一次中斷，處理機(jī)話費(fèi)在處理I/O上的時(shí)間占整 個(gè)磁盤訪問(wèn)時(shí)間的半分比是多少？ 答：((1/12+1/480)+*100%=% 習(xí)

52、題八 1. 文件系統(tǒng)要解決的問(wèn)題有哪些？ 答：文件系統(tǒng)的目標(biāo)是提高存儲(chǔ)空間的利用率，他要解決的主要問(wèn)題有：完成文件 存儲(chǔ)空間的管理，實(shí)現(xiàn)文件名到物理地址的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)文件的目錄操作，提高文件共享 能力和保護(hù)措施，提供友好的用戶接口。文件系統(tǒng)向用戶提供了有關(guān)文件的目錄操作的 各種功能接口和系統(tǒng)調(diào)用，如命令接口，成尋接口和圖形用戶接口。 2. 許多操作系統(tǒng)中提供了文件重命名功能，它能賦予文件一個(gè)新的名字。若進(jìn)行文件 復(fù)制，并給復(fù)制文件起一個(gè)新的名字，然后刪除舊文件，也能達(dá)到給文件重命名的目 的。是問(wèn)這個(gè)方法在實(shí)現(xiàn)上有何不同？ 答：給文件重命名，用戶必須提供兩個(gè)參數(shù)：舊文件名和新文件名。實(shí)現(xiàn)該

53、功能是 系統(tǒng)使用舊文件名查找文件目錄，若找到舊文件名所在的目錄表項(xiàng)，則將目錄表箱中文 件名字段對(duì)應(yīng)的值改為新文件名值。從視線上看，文件重命名功能完成的工作室修改表 項(xiàng)中的文件名字段，出文件名外，文件的其他屬性都未改變。 3?使用文件系統(tǒng)時(shí)，通常要顯式地進(jìn)行Open ()與Close ()操作。試問(wèn)： (1) 這樣做的目的是什么？ 答：顯式操作完成文件的打開功能，它將訪問(wèn)文件的目錄信息讀入內(nèi)存活動(dòng)文件 表，建立起用戶進(jìn)程與文件的聯(lián)系。顯式操作完成文件關(guān)閉操作，該操作刪除內(nèi) 存中有關(guān)該文件的目錄信息，切斷用戶與該文件的聯(lián)系。若在文件打開期間，該 文件做過(guò)某些修改，還應(yīng)將其寫回磁盤。 (2)

54、 能夠取消顯式地Open ()與Close ()操作么？若能，怎樣做？ 答：可以取消顯式的OPEN與CLOSE操作。如果取消了顯式地OPEN與CLOSE操作， 系統(tǒng)在進(jìn)行文件操作之前需要半段文件是否已經(jīng)打開，若文件為打開，則應(yīng)自動(dòng) 完成文件的打開功能，已建立用戶與文件之間的聯(lián)系。同時(shí)，在系統(tǒng)結(jié)束時(shí)，還 應(yīng)該自動(dòng)關(guān)閉所有打開的文件。 (3) 取消顯式地Open ()與Close ()操作有什么不利影響？ 答：取消顯示的OPEN雨CLOSE操作是的文件低些的系統(tǒng)開銷增加。因?yàn)槊看巫x寫 文件之前都需要半段文件是否打開，若為打開，還要完成打開操作。系統(tǒng)在結(jié)束 時(shí)也要做一些額外的工作，已完成 CL

55、OSE 操作所完成的功能。當(dāng)用戶進(jìn)程已完成 對(duì)一個(gè)文件的訪問(wèn)單進(jìn)程本書呢尚未執(zhí)行完畢時(shí)，因無(wú)顯式地CLOSE操作而無(wú)法 關(guān)閉文件，從而不利于系統(tǒng)資源回收。 4? 文件目錄的作用是什么？文件目錄項(xiàng)通常包含哪些內(nèi)容？ 答：文件目錄是文件名與文件所在存儲(chǔ)位置的一張映射表。文件系統(tǒng)根據(jù)他實(shí)現(xiàn)用戶 安明存取文件。文件目錄由若干目錄項(xiàng)組成，每個(gè)目錄項(xiàng)紀(jì)錄一個(gè)文件的管理和控制 信息。其中包括文件名、文件類型、文件在存儲(chǔ)設(shè)備上的位置、文件的存取控制信息、 文件的常見、訪問(wèn)和修改信息等。 5? 文件物理結(jié)構(gòu)中的鏈接分配方式有幾種實(shí)現(xiàn)方法？各什么特點(diǎn)？ 答：文件物理結(jié)構(gòu)中的鏈接分配方式有兩種：一種是隱式的，即

56、文件占用物理塊中除存 儲(chǔ)文件信息之外，還存儲(chǔ)有一個(gè)鏈接指針(即指向下一個(gè)物理塊的指針)；另一種是顯式 地，即將鏈接指針從物理塊中提取出來(lái)，單獨(dú)建立一個(gè)表，如MS-DOS操作系統(tǒng)采用這種 方式，該表乘坐文件分配表。 隱式鏈接結(jié)構(gòu)的文件只能采用順序存取方法，否則效率太低。 顯式鏈接結(jié)構(gòu)的文件，優(yōu)于指針單獨(dú)管理，通常將文件分配表放在貯存中，無(wú)論采 用順序存取還是隨機(jī)存取，其速度都差不多。 6?設(shè)某文件A由100個(gè)物理塊組成，現(xiàn)分別用連續(xù)文件，鏈接文件和索引文件來(lái)構(gòu)造。 針對(duì)3種不同的結(jié)構(gòu)，執(zhí)行以下操作時(shí)各需要多少次從洗盤I/O? (1) 將一物理塊加到文件頭部。 (2) 將一物理塊加到文件正

57、中間。 (3) 將一物理塊加到文件尾部。 7?文件系統(tǒng)用混合方式管理存儲(chǔ)文件的物理塊，設(shè)塊的大小為512B，每個(gè)塊號(hào)占3B， 如果不考慮邏輯塊號(hào)在物理塊中所占的位置，求二級(jí)索引和三級(jí)索引時(shí)可尋址的文件 最大長(zhǎng)度。 答：由題目知，塊大小為512B，每個(gè)塊號(hào)占3B，一個(gè)物理塊客房512/3=170個(gè)目錄項(xiàng)。 一級(jí)索引可尋址的文件最大長(zhǎng)度為：170*512=85KB; 二級(jí)索引可尋址的文件最大長(zhǎng)度為：170*170*512=14450KB 三級(jí)索引可尋址的文件最大長(zhǎng)度為：170*170*170*512=2456500KB 8?一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，文件控制塊占64B，磁盤塊的大小為1KB,

58、采用一級(jí)目錄，假定 目錄中有3200個(gè)目錄，問(wèn)查找一個(gè)文件平均需要訪問(wèn)磁盤多少次？ 答：3200 個(gè)目錄項(xiàng)占用的磁盤塊數(shù)為： 3200*64/1024=200(塊) 一級(jí)目錄平均訪問(wèn)磁盤的次數(shù)為1/2盤塊數(shù)，故平均訪問(wèn)磁盤100次。 9?假定磁盤塊的大小是1KB,對(duì)于1GB的磁盤，其文件分配表FAT需要占用多少存儲(chǔ)空 間？當(dāng)硬盤的容量為10GB時(shí)，F(xiàn)AT需要占用多少空間？ 答：由題目可知，磁盤的大小為1GB的磁盤，磁盤塊的大小為1KB,所以該磁盤共有盤塊 數(shù)為：1GB/1KB==1M(個(gè)) 而1MB個(gè)盤塊號(hào)需要20位表示，及文件分配表的每個(gè)表畝大小為。FAT要占用的存儲(chǔ) 空間總數(shù)為：

59、*1M= 當(dāng)磁盤大小為10GB時(shí)，硬盤共有盤塊：10GB/1KB=10M (個(gè)) 又因 8M<10M<16M 故10M個(gè)盤號(hào)要用24位二進(jìn)制表示。及文件分配表的每個(gè)表畝大小為3B。FAT 要占用的存儲(chǔ)空間總數(shù)為：3B* 10M=30MB。 10. UNIX系統(tǒng)中采用索引節(jié)點(diǎn)表示文件的組織，在每個(gè)索引節(jié)點(diǎn)中，假定有12個(gè)直接 塊指針，分別有一個(gè)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)間接指針。此外，假定系統(tǒng)盤塊大小為8KB。如 果盤快指針用32位表示，其中8位用于標(biāo)識(shí)物理磁盤號(hào)， 24位用于標(biāo)識(shí)磁盤塊號(hào)。問(wèn)： (1) 該系統(tǒng)支持的最大文件長(zhǎng)度是多少？ 答：由題目一直，盤塊指針用32位表示，即盤塊指針占32/

60、8=4B，一個(gè)索引盤塊可以存 放的盤快數(shù)為：8KB/(4B)=2K，假定文件有12個(gè)直接快。分別由一個(gè)一級(jí)，二級(jí)和 三級(jí)間接指針。最大文件長(zhǎng)度是: 12*8KB+2K*8KB+2K*2K*8KB+2K*2K*2K*8KB=96KB+16MB+32GB+64TB (2) 該系統(tǒng)支持的最大文件系統(tǒng)分別是多少？ 答：因?yàn)?24 位用于標(biāo)識(shí)磁盤塊好，該系統(tǒng)支持的最大文件系統(tǒng)分區(qū)是： 2 2 4 個(gè)盤塊，共有8kb*224=128GB。 (3) 假定主存中除了文件索引節(jié)點(diǎn)外沒(méi)有其他信息，訪問(wèn)位置在字節(jié)時(shí)，需要訪問(wèn) 磁盤多少次 答：假定主存中除了文件索引節(jié)點(diǎn)外沒(méi)有其他信息，訪問(wèn)文件的位置為，相當(dāng)

61、于訪問(wèn)文 件的相對(duì)塊號(hào)為： 余334.，即訪問(wèn)文件的第1507塊，塊內(nèi)位移為334.系統(tǒng)有12個(gè)直接快， 1507-12=1495，由于1507<2K，第1495號(hào)索引項(xiàng)應(yīng)在一級(jí)簡(jiǎn)介索引塊狀中，股 首先訪問(wèn)內(nèi)存，得到一級(jí)間接索引快好；然后訪問(wèn)該簡(jiǎn)介快，得到1495號(hào)索 引項(xiàng)對(duì)應(yīng)的物理塊好，最后得到塊內(nèi)位移為334的位置就是文件的字節(jié)。 11. 磁盤文件的物理結(jié)構(gòu)采用鏈接分配盤塊中放2個(gè)記錄，如表所示。若要訪問(wèn)該文件 的第1580字節(jié)，問(wèn)：方式，文件A有10個(gè)記錄，每個(gè)記錄的長(zhǎng)度為256B存放在5個(gè)磁 盤塊中，每個(gè) (1) 應(yīng)訪問(wèn)那個(gè)盤塊才能將該字節(jié)的內(nèi)容讀出？ 答：要訪問(wèn)該文件的第158

62、0字節(jié)所在的相對(duì)盤塊為： 1580/ (256*2) =3余44 (2) 要訪問(wèn)幾次幾盤才能將該字節(jié)的內(nèi)容讀出？ 答：訪問(wèn)磁盤2次。 12. 有一個(gè)磁盤共有10個(gè)盤面，每個(gè)盤面上有100個(gè)此道，沒(méi)個(gè)此道有16個(gè)山區(qū)，每 個(gè)扇區(qū)有512字節(jié)。假定文件分配以扇區(qū)為單位，若使用位示圖來(lái)管理磁盤空間，問(wèn)： (1) 磁盤的容量有多大？ 答：磁盤的容量為： 10*100*16*512B=8000KB (2) 位示圖需要占用多少空間？ 答：位示圖用于描述山區(qū)的使用情況，每個(gè)扇區(qū)用1位表示，位示圖需要存儲(chǔ)空間為： 10*100*16=16000bit=2000B （3）若空白文件目錄的每個(gè)表目占5字節(jié)，什么時(shí)候空白文件目錄占用空間大于位 示圖？ 答：由題目知，空白文件目錄的每個(gè)表目占5B，更具上訴計(jì)算位示圖需要2000B, 2000/5=400 所以當(dāng)空白區(qū)數(shù)目大于400時(shí)，空白文件目錄占用空間大于位示圖。