操作系統(tǒng)第三版課后復(fù)習(xí)題答案2.doc

第一章os引論1. 設(shè)計(jì)現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么?方便性，有效性，可擴(kuò)充性和開放性. 2. OS的作用可表現(xiàn)為哪幾個(gè)方面?a. OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口；b. OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者；c. OS作為擴(kuò)充機(jī)器. 4. 試說明推動(dòng)多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ鞘裁?不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量的需要； 5.何謂脫機(jī)I/O和聯(lián)機(jī)I/O?a. 脫機(jī)輸入輸出方式(Off-Line I/O)是為了解決人機(jī)矛盾及CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配而提出的.它減少了CPU的空閑等待時(shí)間，提高了I/O速度.具體內(nèi)容是將用戶程序和數(shù)據(jù)在一臺(tái)外圍機(jī)的控制下，預(yù)先從低速輸入設(shè)備輸入到磁帶上，當(dāng)CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)，在直接從磁帶機(jī)高速輸入到內(nèi)存，從而大大加快了程序的輸入過程，減少了CPU等待輸入的時(shí)間，這就是脫機(jī)輸入技術(shù);當(dāng)程序運(yùn)行完畢或告一段落，CPU需要輸出時(shí)，無需直接把計(jì)算結(jié)果送至低速輸出設(shè)備，而是高速把結(jié)果輸出到磁帶上，然后在外圍機(jī)的控制下，把磁帶上的計(jì)算結(jié)果由相應(yīng)的輸出設(shè)備輸出，這就是脫機(jī)輸出技術(shù).b. 若這種輸入輸出操作在主機(jī)控制下進(jìn)行則稱之為聯(lián)機(jī)輸入輸出方式. 6.試說明推動(dòng)分時(shí)系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ鞘裁?用戶的需要.即對(duì)用戶來說，更好的滿足了人-機(jī)交互，共享主機(jī)以及便于用戶上機(jī)的需求.7. 實(shí)現(xiàn)分時(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么?應(yīng)如何解決?a. 關(guān)鍵問題：及時(shí)接收，及時(shí)處理;b. 對(duì)于及時(shí)接收，只需在系統(tǒng)中設(shè)置一多路卡，多路卡作用是使主機(jī)能同時(shí)接收用戶從各個(gè)終端上輸入的數(shù)據(jù)；-對(duì)于及時(shí)處理，應(yīng)使所有的用戶作業(yè)都直接進(jìn)入內(nèi)存，在不長的時(shí)間內(nèi)，能使每個(gè)作業(yè)都運(yùn)行一次. 8 為什么要引入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)? 更好地滿足實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域和實(shí)時(shí)信息處理領(lǐng)域的需要.12 試從交互性，及時(shí)性和可靠性方面，將分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行比較.a. 分時(shí)系統(tǒng)是一種通用系統(tǒng)，主要用于運(yùn)行終端用戶程序，因而它具有較強(qiáng)的交互能力；而實(shí)時(shí)系統(tǒng)雖然也有交互能力，但其交互能力不及前者.b. 實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)對(duì)實(shí)用性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類似，都是以人所能接收的等待時(shí)間來確定；而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性則是以控制對(duì)象所要求的開始截止時(shí)間和完成截止時(shí)間來確定的.c. 實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求要比分時(shí)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求高.13 OS具有哪幾大特征?它的最基本特征是什么?a. 并發(fā)(Concurrence),共享(Sharing),虛擬(Virtual),異步性(Asynchronism).b. 其中最基本特征是并發(fā)和共享.14 處理機(jī)管理具有哪些功能?它們的主要任務(wù)是什么?a. 進(jìn)程控制，進(jìn)程同步，進(jìn)程通信和調(diào)度.b. 進(jìn)程控制的主要任務(wù)是為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷已結(jié)束的進(jìn)程，以及控制進(jìn)程在運(yùn)行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換.-進(jìn)程同步的主要任務(wù)是對(duì)諸進(jìn)程的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié).-進(jìn)程通信的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)在相互合作進(jìn)程之間的信息交換.-調(diào)度分為作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度.作業(yè)調(diào)度的基本任務(wù)是從后備隊(duì)列中按照一定的算法，選擇出若干個(gè)作業(yè)，為它們分配必要的資源;而進(jìn)程調(diào)度的任務(wù)是從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中，按照一定的算法選出一新進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，并為它設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，是進(jìn)程投入運(yùn)行. 15 內(nèi)存管理有哪些主要功能?它們的主要任務(wù)是什么?a. 主要功能: 內(nèi)存分配，內(nèi)存保護(hù)，地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充等.b. 內(nèi)存分配的主要任務(wù)是為每道程序分配內(nèi)存空間，提高存儲(chǔ)器利用率，以減少不可用的內(nèi)存空間，允許正在運(yùn)行的程序申請(qǐng)附加的內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)增長的需要.-內(nèi)存保護(hù)的主要任務(wù)是確保每道用戶程序都在自己的內(nèi)存空間中運(yùn)行，互不干擾.-地址映射的主要任務(wù)是將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中與之對(duì)應(yīng)的物理地址.-內(nèi)存擴(kuò)充的主要任務(wù)是借助虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，從邏輯上去擴(kuò)充內(nèi)存容量. 16 設(shè)備管理有哪些主要功能?其主要任務(wù)是什么?a. 主要功能: 緩沖管理，設(shè)備分配和設(shè)備處理，以及虛擬設(shè)備等.b. 主要任務(wù): 完成用戶提出的I/O請(qǐng)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?a. 主要功能: 對(duì)文件存儲(chǔ)空間的管理，目錄管理，文件的讀，寫管理以及文件的共享和保護(hù).b. 主要任務(wù): 對(duì)用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性.18 是什么原因使操作系統(tǒng)具有異步性特征?a. 程序執(zhí)行結(jié)果是不確定的,即程序是不可再現(xiàn)的.b. 每個(gè)程序在何時(shí)執(zhí)行，多個(gè)程序間的執(zhí)行順序以及完成每道程序所需的時(shí)間都是不確定的,即不可預(yù)知性. 第二章2. 試畫出下面條語句的前趨圖:S1: a=5-x; S2: b=a*x; S3: c=4*x; S4: d=b+c; S5: e=d+3.S1-S2-S4-S5./.S3 3. 程序并發(fā)執(zhí)行為什么會(huì)產(chǎn)生間斷性?因?yàn)槌绦蛟诓l(fā)執(zhí)行過程中存在相互制約性. 4. 程序并發(fā)執(zhí)行為什么會(huì)失去封閉性和可再現(xiàn)性?因?yàn)槌绦虿l(fā)執(zhí)行時(shí)，多個(gè)程序共享系統(tǒng)中的各種資源，資源狀態(tài)需要多個(gè)程序來改變，即存在資源共享性使程序失去封閉性；而失去了封閉性導(dǎo)致程序失去可再現(xiàn)性. 5. 在操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程概念?它會(huì)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，并能對(duì)并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，而引入了進(jìn)程概念.影響: 使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實(shí)行. 6. 試從動(dòng)態(tài)性，并發(fā)性和獨(dú)立性上比較進(jìn)程和程序?a. 動(dòng)態(tài)性是進(jìn)程最基本的特性，可表現(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，以及由撤銷而消亡，因而進(jìn)程由一定的生命期；而程序只是一組有序指令的集合，是靜態(tài)實(shí)體.b. 并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時(shí)也是OS的重要特征.引入進(jìn)程的目的正是為了使其程序能和其它進(jìn)程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的.c. 獨(dú)立性是指進(jìn)程實(shí)體是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，同時(shí)也是系統(tǒng)中獨(dú)立獲得資源和獨(dú)立調(diào)度的基本單位.而對(duì)于未建立任何進(jìn)程的程序，都不能作為一個(gè)獨(dú)立的單位參加運(yùn)行. 7. 試說明PCB的作用?為什么說PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志?a. PCB是進(jìn)程實(shí)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).PCB中記錄了操作系統(tǒng)所需的用于描述進(jìn)程情況及控制進(jìn)程運(yùn)行所需的全部信息.因而它的作用是使一個(gè)在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序(含數(shù)據(jù))，成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個(gè)能和其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程.b. 在進(jìn)程的整個(gè)生命周期中，系統(tǒng)總是通過其PCB對(duì)進(jìn)程進(jìn)行控制，系統(tǒng)是根據(jù)進(jìn)程的PCB而不是任何別的什么而感知到該進(jìn)程的存在的，所以說，PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志. 8. 試說明進(jìn)程在三個(gè)基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因.a. 處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序?yàn)橹峙淞颂幚頇C(jī)后，該進(jìn)程便由就緒狀態(tài)變?yōu)閳?zhí)行狀態(tài).b. 當(dāng)前進(jìn)程因發(fā)生某事件而無法執(zhí)行，如訪問已被占用的臨界資源，就會(huì)使進(jìn)程由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài).c. 當(dāng)前進(jìn)程因時(shí)間片用完而被暫停執(zhí)行，該進(jìn)程便由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài).9. 為什么要引入掛起狀態(tài)?該狀態(tài)具有哪些性質(zhì)?a. 引入掛起狀態(tài)處于5中需要: 終端用戶的需要，父進(jìn)程的需要，操作系統(tǒng)的需要，對(duì)換的需要和負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要.b. 處于掛起狀態(tài)的進(jìn)程不能接收處理機(jī)調(diào)度. 10 在進(jìn)行進(jìn)程切換時(shí)，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息主要有哪些?a. 進(jìn)程當(dāng)前暫存信息；b. 下一條指令地址信息；c. 進(jìn)程狀態(tài)信息；d. 過程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址信息. 11 試說明引起進(jìn)程創(chuàng)建的主要事件.a. 用戶登陸；b. 作業(yè)調(diào)度；c. 提供服務(wù)；d. 應(yīng)用請(qǐng)求. 12 試說明引起進(jìn)程撤消的主要事件.a. 正常結(jié)束；b. 異常結(jié)束；c. 外界干預(yù)； 13 在創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程時(shí)，需完成的主要工作是什么?a. 操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求創(chuàng)建新進(jìn)程事件后，調(diào)用進(jìn)程創(chuàng)建原語Creat()；b. 申請(qǐng)空白PCB；c. 為新進(jìn)程分配資源；d. 初始化進(jìn)程控制塊；e. 將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列. 14 在撤消一個(gè)進(jìn)程時(shí)，需完成的主要工作是什么?a. OS調(diào)用進(jìn)程終止原語；b. 根據(jù)被終止進(jìn)程的標(biāo)志符，從PCB集合中檢索出該進(jìn)程的PCB，從中讀出該進(jìn)程的狀態(tài)；c. 若被終止進(jìn)程正處于執(zhí)行狀態(tài)，應(yīng)立即中止該進(jìn)程的執(zhí)行，并設(shè)置調(diào)度標(biāo)志為真；d. 若該進(jìn)程還有子孫進(jìn)程，還應(yīng)將其所有子孫進(jìn)程予以終止；e. 將該進(jìn)程所擁有的全部資源，或者歸還給其父進(jìn)程，或者歸還給系統(tǒng)；f. 將被終止進(jìn)程(它的PCB)從所在隊(duì)列(或鏈表)中移出，等待其它程序來搜集信息. 15 試說明引起進(jìn)程阻塞或被喚醒的主要事件是什么?a. 請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)；b. 啟動(dòng)某種操作；c. 新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)；d. 無新工作可做. 17. 為什么進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前，應(yīng)先執(zhí)行進(jìn)入?yún)^(qū)代碼，在退出臨界區(qū)后又執(zhí)行退出區(qū)代碼?為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程對(duì)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的代碼，如果未被訪問，該進(jìn)程便可進(jìn)入臨界區(qū)對(duì)資源進(jìn)行訪問，并設(shè)置正被訪問標(biāo)志，如果正被訪問，則本進(jìn)程不能進(jìn)入臨界區(qū)，實(shí)現(xiàn)這一功能的代碼成為進(jìn)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. 18. 同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則?為什么?a. 空閑讓進(jìn).b. 忙則等待.c. 有限等待.d. 讓權(quán)等待. 20. 你認(rèn)為整型信號(hào)量機(jī)制和記錄型信號(hào)量機(jī)制，是否完全遵循了同步機(jī)構(gòu)的四條準(zhǔn)則?a. 在整型信號(hào)量機(jī)制中，未遵循讓權(quán)等待的準(zhǔn)則.b. 記錄型信號(hào)量機(jī)制完全遵循了同步機(jī)構(gòu)的空閑讓進(jìn),忙則等待,有限等待,讓權(quán)等待四條準(zhǔn)則.23. 在生產(chǎn)者消費(fèi)者問題中，如果缺少了signal(full)或signal(empty),對(duì)執(zhí)行結(jié)果會(huì)有何影響?生產(chǎn)者消費(fèi)者問題可描述如下:var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0;buffer: array0,.,n-1 of item;in,out: integer:=0,0;beginparbeginproducer: duce an item in nextp;.wait(empty);wait(mutex);buffer(in):=nextp;in:=(in+1) mod n;signal(mutex);/* * */signal(full);/* * */until false;endconsumer: beginrepeatwait(full);wait(mutex);nextc:=buffer(out);out:=(out+1) mod n;signal(mutex);/* * */signal(empty);/* * */consume the item in nextc;until false;endparendend可見，生產(chǎn)者可以不斷地往緩沖池送消息，如果緩沖池滿，就會(huì)覆蓋原有數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)混亂.而消費(fèi)者始終因wait(full)操作將消費(fèi)進(jìn)程直接送入進(jìn)程鏈表進(jìn)行等待，無法訪問緩沖池,造成無限等待. 24. 在生產(chǎn)者消費(fèi)者問題中，如果將兩個(gè)wait操作即wait(full)和wait(mutex)互換位置；或者是將signal(mutex)與signal(full)互換位置結(jié)果會(huì)如何?var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0;buffer: array0,.,n-1 of item;in,out: integer:=0,0;beginparbeginproducer: duce an item in nextp;.wait(empty);wait(mutex);buffer(in):=nextp;in:=(in+1) mod n;/* * */signal(full);signal(mutex);/* * */until false;endconsumer: beginrepeat/* * */wait(mutex);wait(full);/* * */nextc:=buffer(out);out:=(out+1) mod n;signal(mutex);signal(empty);consume the item in nextc;until false;endparendend wait(full)和wait(mutex)互換位置后，因?yàn)閙utex在這兒是全局變量，執(zhí)行完wait(mutex)，則mutex賦值為0，倘若full也為0，則該生產(chǎn)者進(jìn)程就會(huì)轉(zhuǎn)入進(jìn)程鏈表進(jìn)行等待，而生產(chǎn)者進(jìn)程會(huì)因全局變量mutex為0而進(jìn)行等待，使full始終為0，這樣就形成了死鎖. 而signal(mutex)與signal(full)互換位置后，從邏輯上來說應(yīng)該是一樣的. 25. 我們?yōu)槟撑R界區(qū)設(shè)置一把鎖W，當(dāng)W=1時(shí)，表示關(guān)鎖；W=0時(shí)，表示鎖已打開.試寫出開鎖原語和關(guān)鎖原語，并利用它們?nèi)?shí)現(xiàn)互斥.開鎖原語:unlock(W):W=0;關(guān)鎖原語:lock(W);if(W=1) do no_op;W=1;利用開關(guān)鎖原語實(shí)現(xiàn)互斥:var W: semaphore:=0;beginparbeginprocess : beginrepeatlock(W);critical sectionunlock(W);remainder sectionuntil false;endparend 26. 試修改下面生產(chǎn)者消費(fèi)者問題解法中的錯(cuò)誤:producer:ducer 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?cái)?shù)組游標(biāo)應(yīng)前移: in:=(in+1) mod n; */signal(mutex);/* signal(full); */until false;endconsumer:beginrepeatwait(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?hào)量寫出一個(gè)不會(huì)出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進(jìn)餐問題的算法.設(shè)初始值為1的信號(hào)量cI表示I號(hào)筷子被拿(I=1,2,3,4,.,2n),其中n為自然數(shù).send(I):Beginif I mod 2=1 thenP(cI);P(cI-1 mod 5);Eat;V(cI-1 mod 5);V(cI);elseP(cI-1 mod 5);P(cI);Eat;V(cI);V(cI-1 mod 5);End 28. 在測(cè)量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)；計(jì)算任務(wù)從該單緩沖中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算.試寫出利用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)兩者共享單緩沖的同步算法.int mutex=1;int empty=n;int full=0;int in=0;int out=0;main()cobeginsend();obtain();coendsend()while(1).collect data in nextp;.wait(empty);wait(mutex);buffer(in)=nextp;in=(in+1) mod n;signal(mutex);signal(full);/sendobtain()while(1)wait(full);wait(mutex);nextc:=buffer(out);out:=(out+1) mod n;signal(mutex);signal(empty);culculate the data in nextc;/while/obtain 29 畫圖說明管程由哪幾部分組成?為什么要引入條件變量?管程由三部分組成:局部于管程的共享變量說明；對(duì)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的一組過程；對(duì)局部于管程的數(shù)據(jù)設(shè)置初始值的語句. (圖見P59)因?yàn)檎{(diào)用wait原語后，使進(jìn)程等待的原因有多種，為了區(qū)別它們，引入了條件變量. 30.如何利用管程來解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問題?(見P60) 31.什么是AND信號(hào)量?試?yán)肁ND信號(hào)量寫出生產(chǎn)者消費(fèi)者問題的解法.為解決并行所帶來的死鎖問題，在wait操作中引入AND條件，其基本思想是將進(jìn)程在整個(gè)運(yùn)行過程中所需要的所有臨界資源，一次性地全部分配給進(jìn)程，用完后一次性釋放.解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問題可描述如下:var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0;buffer: array0,.,n-1 of item;in,out: integer:=0,0;beginparbeginproducer: duce an item in nextp;.wait(empty); wait(s1,s2,s3,.,sn); /s1,s2,.,sn為執(zhí)行生產(chǎn)者進(jìn)程除empty外其余的條件wait(mutex);buffer(in):=nextp;in:=(in+1) mod n;signal(mutex);signal(full);signal(s1,s2,s3,.,sn);until false;endconsumer: beginrepeatwait(full);wait(k1,k2,k3,.,kn); /k1,k2,.,kn為執(zhí)行消費(fèi)者進(jìn)程除full外其余的條件wait(mutex);nextc:=buffer(out);out:=(out+1) mod n;signal(mutex);signal(empty);signal(k1,k2,k3,.,kn);consume the item in nextc;until false;endparendend 33.試比較進(jìn)程間的低級(jí)通信工具與高級(jí)通信工具.用戶用低級(jí)通信工具實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信很不方便，因?yàn)槠湫实?，通信?duì)用戶不透明，所有的操作都必須由程序員來實(shí)現(xiàn). 而高級(jí)通信工具則可彌補(bǔ)這些缺陷，用戶可直接利用操作系統(tǒng)所提供的一組通信命令，高效地傳送大量的數(shù)據(jù). 第三章1. 高級(jí)調(diào)度與低級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)是什么?為什么要引入中級(jí)調(diào)度?a. 作業(yè)調(diào)度又稱宏觀調(diào)度或高級(jí)調(diào)度，其主要任務(wù)是按一定的原則對(duì)外存上處于后備狀態(tài)的作業(yè)進(jìn)行選擇，給選中的作業(yè)分配內(nèi)存，輸入輸出設(shè)備等必要的資源，并建立相應(yīng)的進(jìn)程，以使該作業(yè)的進(jìn)程獲得競(jìng)爭(zhēng)處理機(jī)的權(quán)利.b. 進(jìn)程調(diào)度又稱微觀調(diào)度或低級(jí)調(diào)度，其主要任務(wù)是按照某種策略和方法選取一個(gè)處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，將處理機(jī)分配給它.c. 為了提高內(nèi)存利用7. 選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法時(shí)，應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是什么?a. 面向用戶的準(zhǔn)則有周轉(zhuǎn)時(shí)間短，響應(yīng)時(shí)間快，截止時(shí)間的保證，以及優(yōu)先權(quán)準(zhǔn)則.b. 面向系統(tǒng)的準(zhǔn)則有系統(tǒng)吞吐量高，處理機(jī)利用率好，各類資源的平衡利用. 11.在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法中，應(yīng)如何確定時(shí)間片的大?。縜系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求；b就緒隊(duì)列中進(jìn)程的數(shù)目；c系統(tǒng)的處理能力。13. 為什么說多級(jí)反饋隊(duì)列能較好地滿足各種用戶的需要?a. 對(duì)于終端型作業(yè)用戶，由于終端型作業(yè)用戶所提交的作業(yè)，大都屬于交互型作業(yè)，系統(tǒng)只要能使這些作業(yè)(進(jìn)程)在第一隊(duì)列所規(guī)定的時(shí)間片內(nèi)完成，便可使終端型作業(yè)用戶都感到滿意.b. 對(duì)于短批處理作業(yè)用戶，很短的批處理型作業(yè)如果僅在第一隊(duì)列中執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片即可完成，便可獲得與終端型作業(yè)一樣的相應(yīng)時(shí)間.對(duì)于稍長的作業(yè)，通常也只需在第二隊(duì)列和第三隊(duì)列中各執(zhí)行-一個(gè)時(shí)間片即可完成，其周轉(zhuǎn)時(shí)間仍然很短.c. 對(duì)于長批處理作業(yè)用戶，用戶也不必?fù)?dān)心其作業(yè)長期得不到處理. 18.何謂死鎖?產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么?a. 死鎖是指多個(gè)進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)資源而造成的一種僵局，若無外力作用，這些進(jìn)程都將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn);b. 產(chǎn)生死鎖的原因有二，一是競(jìng)爭(zhēng)資源，二是進(jìn)程推進(jìn)順序非法；c. 必要條件是: 互斥條件，請(qǐng)求和保持條件，不剝奪條件和環(huán)路等待條件. 19.在解決死鎖問題的幾個(gè)方法中，哪種方法最容易實(shí)現(xiàn)?哪種方法使資源的利用率最高?a. 解決死鎖可歸納為四種方法: 預(yù)防死鎖，避免死鎖，檢測(cè)死鎖和解除死鎖；b. 其中，預(yù)防死鎖是最容易實(shí)現(xiàn)的；c. 避免死鎖使資源的利用率最高. 20.請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明可通過哪些途徑預(yù)防死鎖?a. 擯棄請(qǐng)求和保持條件,就是如果系統(tǒng)有足夠的資源，便一次性地把進(jìn)程所需的所有資源分配給它；b. 擯棄不剝奪條件，就是已經(jīng)保持了資源的進(jìn)程，當(dāng)它提出新的資源請(qǐng)求而不能立即得到滿足時(shí)，必須釋放它已經(jīng)保持的所有資源，待以后需要時(shí)再重新申請(qǐng)；c. 擯棄環(huán)路等待條件，就是將所有資源按類型排序標(biāo)號(hào)，所有進(jìn)程對(duì)資源的請(qǐng)求必須嚴(yán)格按序號(hào)遞增的次序提出. 21.在銀行家算法的例子中，如果P0發(fā)出的請(qǐng)求向量由Request0(0,2,0)改為Request0(0,1,0),問系統(tǒng)可否將資源分配給它?可以.首先，Request0(0,1,0)=Need0(7,4,3), Request0(0,1,0)=Available(2,3,0);分配后可修改得一資源數(shù)據(jù)表(表略),進(jìn)行安全性檢查，可以找到一個(gè)安全序列P1,P4,P3,P2,P0,或P1,P4,P3,P0,P2,因此，系統(tǒng)是安全的，可以立即將資源分配給P0. 第四章2. 可采用哪幾種方式將程序裝入內(nèi)存?它們分別適用于何種場(chǎng)合?a. 首先由編譯程序?qū)⒂脩粼创a編譯成若干目標(biāo)模塊，再由鏈接程序?qū)⒕幾g后形成的目標(biāo)模塊和所需的庫函數(shù)鏈接在一起，組成一個(gè)裝入模塊，再由裝入程序?qū)⒀b入模塊裝入內(nèi)存；b. 裝入模塊的方式有: 絕對(duì)裝入方式，可重定位方式和動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式；c. 絕對(duì)裝入方式適用于單道程序環(huán)境下；d. 可重定位方式適用于多道程序環(huán)境下；e. 動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式也適用于多道程序環(huán)境下. 3. 何謂靜態(tài)鏈接？何謂裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接和運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)鏈接?a. 靜態(tài)鏈接是指事先進(jìn)行鏈接形成一個(gè)完整的裝入模塊，以后不再拆開的鏈接方-式；b. 裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接是指目標(biāo)模塊在裝入內(nèi)存時(shí)，邊裝入邊鏈接的鏈接方式；c. 運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)鏈接是將某些目標(biāo)模塊的鏈接推遲到執(zhí)行時(shí)才進(jìn)行. 4. 在進(jìn)行程序鏈接時(shí)，應(yīng)完成哪些工作?a. 對(duì)相對(duì)地址進(jìn)行修改；b. 變換外部調(diào)用符號(hào). 5. 在動(dòng)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?應(yīng)在每個(gè)分區(qū)的起始地址部分，設(shè)置一些用于控制分區(qū)分配的信息，以及用于鏈接各分區(qū)的前向指針；在分區(qū)尾部則設(shè)置一后向指針，通過前，后向指針將所有的分區(qū)鏈接成一個(gè)雙向鏈. 6. 為什么要引入動(dòng)態(tài)重定位?如何實(shí)現(xiàn)?a. 為了在程序執(zhí)行過程中，每當(dāng)訪問指令或數(shù)據(jù)時(shí)，將要訪問的程序或數(shù)據(jù)的邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址，引入了動(dòng)態(tài)重定位.b. 可在系統(tǒng)中增加一個(gè)重定位寄存器，用它來裝入(存放)程序在內(nèi)存中的起始地址，程序在執(zhí)行時(shí)，真正訪問的內(nèi)存地址是相對(duì)地址與重定位寄存器中的地址相加而形成的,從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重定位. 7. 在采用首次適應(yīng)算法回收內(nèi)存時(shí)，可能出現(xiàn)哪幾種情況?應(yīng)怎樣處理這些情況?a. 回收區(qū)與插入點(diǎn)的前一個(gè)分區(qū)相鄰接，此時(shí)可將回收區(qū)與插入點(diǎn)的前一分區(qū)合并，不再為回收分區(qū)分配新表項(xiàng)，而只修改前鄰接分區(qū)的大小；b. 回收分區(qū)與插入點(diǎn)的后一分區(qū)相鄰接，此時(shí)合并兩區(qū)，然后用回收區(qū)的首址作為新空閑區(qū)的首址，大小為兩者之和；c. 回收區(qū)同時(shí)與插入點(diǎn)的前后兩個(gè)分區(qū)鄰接，此時(shí)將三個(gè)分區(qū)合并，使用前鄰接分區(qū)的首址，大小為-三區(qū)之和，取消后鄰接分區(qū)的表項(xiàng)；d. 回收區(qū)沒有鄰接空閑分區(qū)，則應(yīng)為回收區(qū)單獨(dú)建立一個(gè)新表項(xiàng)，填寫回收區(qū)的首址和大小，并根據(jù)其首址，插入到空閑鏈中的適當(dāng)位置. 10. 在系統(tǒng)中引入對(duì)換后帶有哪些好處?能將內(nèi)存中暫時(shí)不運(yùn)行的進(jìn)程或暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)，換到外存上，以騰出足夠的內(nèi)存空間，把已具備運(yùn)行條件的進(jìn)程或進(jìn)程所需的程序和數(shù)據(jù)換入內(nèi)存，從而大大地提高了內(nèi)存的利用率. 11. 為實(shí)現(xiàn)對(duì)換，系統(tǒng)應(yīng)具備哪幾方面功能?a. 對(duì)對(duì)換空間的管理；b. 進(jìn)程的換出；c. 進(jìn)程的換入. 12.在以進(jìn)程為單位進(jìn)行對(duì)換時(shí)，每次是否都將整個(gè)進(jìn)程換出?為什么?a. 以進(jìn)程為單位進(jìn)行對(duì)換時(shí)，每次都將整個(gè)進(jìn)程換出；b. 目的為了解決內(nèi)存緊張的問題，提高內(nèi)存的利用率. 14 較較詳細(xì)地說明引入分段存儲(chǔ)管理是為了滿足用戶哪幾方面的需要?a. 方便了編程；b. 實(shí)現(xiàn)了分段共享；c. 實(shí)現(xiàn)了分段保護(hù)；d. 實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)鏈接；e. 實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)增長. 15 在具有快表的段頁式存儲(chǔ)管理方式中，如何實(shí)現(xiàn)地址變換?首先，必須配置一段表寄存器，在其中存放段表始址和段長TL. 進(jìn)行地址變換時(shí)，先利用段號(hào)S，與段長TL進(jìn)行比較，若S=TL,表示段號(hào)太大，訪問越界，產(chǎn)生越界中斷信號(hào))于是利用段表始址和段號(hào)來求出該段對(duì)應(yīng)的段表項(xiàng)在段表中的位置，從中求出該段的頁表始址，并利用邏輯地址中的段內(nèi)頁號(hào)P來獲得對(duì)應(yīng)頁的頁表項(xiàng)位置，從中讀出該頁所在的物理塊號(hào)b，再用塊號(hào)b和頁內(nèi)地址構(gòu)成物理地址. 16.為什么說分段系統(tǒng)較之分頁系統(tǒng)更易于實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)?a. 對(duì)于分頁系統(tǒng)，每個(gè)頁面是分散存儲(chǔ)的，為了實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)，則頁面之間需要一一對(duì)應(yīng)起來，為此需要建立大量的頁表項(xiàng)；b. 而對(duì)于分段系統(tǒng)，每個(gè)段都從0開始編址，并采用一段連續(xù)的地址空間，這樣在實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)時(shí)，只需為所要共享和保護(hù)的程序設(shè)置一個(gè)段表項(xiàng)，將其中的基址與內(nèi)存地址一一對(duì)應(yīng)起來即可. 17 分頁和分段有何區(qū)別?a. 分頁和分段都采用離散分配的方式，且都要通過地址映射機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)地址變換，這是它們的共同點(diǎn)；b. 對(duì)于它們的不同點(diǎn)有三，第一，從功能上看，頁是信息的物理單位，分頁是為實(shí)現(xiàn)離散分配方式，以消減-內(nèi)存的外零頭，提高內(nèi)存的利用率，即滿足系統(tǒng)管理的需要，而不是用戶的需要；而段是信息的邏輯單位，它含有一組其意義相對(duì)完整的信息，目的是為了能更好地滿足用戶的需要；c. 頁的大小固定且由系統(tǒng)確定，而段的長度卻不固定，決定于用戶所編寫的程序；d. 分頁的作業(yè)地址空間是一維的，而分段的作業(yè)地址空間是二維的. 18 試全面比較連續(xù)分配和離散分配方式.a. 連續(xù)分配是指為一個(gè)用戶程序分配一個(gè)連續(xù)的地址空間，包括單一連續(xù)分配方式和分區(qū)式分配方式，前者將內(nèi)存分為系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，系統(tǒng)區(qū)供操作系統(tǒng)使用，用戶區(qū)供用戶使用，是最簡(jiǎn)單的一種存儲(chǔ)方式，-但只能用于單用戶單任務(wù)的操作系統(tǒng)中；分區(qū)式分配方式分為固定分區(qū)和動(dòng)態(tài)分區(qū)，固定分區(qū)是最簡(jiǎn)單的多道程序的存儲(chǔ)管理方式，由于每個(gè)分區(qū)的大小固定，必然會(huì)造成存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)；動(dòng)態(tài)分區(qū)是根據(jù)進(jìn)程的實(shí)際需要，動(dòng)態(tài)地為之分配連續(xù)的內(nèi)存空間，常用三種分配算法: 首次適應(yīng)算法FF，該法容易留下許多難以利用的小空閑分區(qū)，加大查找開銷；循環(huán)首次適應(yīng)算法，該算法能使內(nèi)存中的空閑分區(qū)分布均勻，但會(huì)致使缺少大的空閑分區(qū)；最佳適應(yīng)算法，該算法也易留下許多難以利用的小空閑區(qū)；b. 離散分配方式基于將一個(gè)進(jìn)程直接分散地分配到許多不相鄰的分區(qū)中的思想，分為分頁式存儲(chǔ)管理，分段存儲(chǔ)管理和段頁式存儲(chǔ)管理. 分頁式存儲(chǔ)管理旨在提高內(nèi)存利用率，滿足系統(tǒng)管理的需要，分段式存儲(chǔ)管理則旨在滿足用戶(程序員)的需要，在實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)方面優(yōu)于分頁式存儲(chǔ)管理，而段頁式存儲(chǔ)管理則是將兩者結(jié)合起來，取長補(bǔ)短，即具有分段系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)，可共享，易于保護(hù)，可動(dòng)態(tài)鏈接等優(yōu)點(diǎn)，又能像分頁系統(tǒng)那樣很好的解決外部碎片的問題，以及為各個(gè)分段可離散分配內(nèi)存等問題，顯然是一種比較有效的存儲(chǔ)管理方式；c. 綜上可見，連續(xù)分配方式和離散分配方式各有各自的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以改進(jìn)和利用. 19. 虛擬存貯器有那些特征? 其中最本質(zhì)的特征是什么?a. 虛擬存儲(chǔ)器具有離散性，多次性，對(duì)換性和虛擬性的特征；b. 其中最本質(zhì)的特征是離散性，在此基礎(chǔ)上又形成了多次性和對(duì)換性，所表現(xiàn)出來的最重要的特征是虛擬性. 20. 實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器要那些硬件支持?a. 對(duì)于為實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理方式的系統(tǒng)，除了需要一臺(tái)具有一定容量的內(nèi)存及外存的計(jì)算機(jī)外，還需要有頁表機(jī)制，缺頁中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)；b. 對(duì)于為實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式的系統(tǒng)，除了需要一臺(tái)具有一定容量的內(nèi)存及外存的計(jì)算機(jī)外，還需要有段表機(jī)制，缺段中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)22. 在請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，其頁表項(xiàng)中包含那些數(shù)據(jù)項(xiàng)? 每項(xiàng)的作用是什么?a. 在請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，其頁表項(xiàng)中包含的數(shù)據(jù)項(xiàng)有頁號(hào)，物理塊號(hào)，狀態(tài)位P，訪問字段A，修改位M和外存地址；b. 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(shí)參考；c. 訪問字段A用于記錄本頁在一段時(shí)間內(nèi)被訪問的次數(shù)，或最近已有多長時(shí)間未被訪問，提供給置換算法-選擇換出頁面時(shí)參考；d. 修改位M表示該頁在調(diào)入內(nèi)存后是否被修改過；e. 外存地址用于指出該頁在外存上的地址，通常是物理塊號(hào)，供調(diào)入該頁時(shí)使用. 23. 在請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，應(yīng)從何處將所需頁面調(diào)入內(nèi)存?a. 在進(jìn)行地址變換時(shí)，首先去檢索快表，試圖從中找出所要訪問的頁，若找到，便修改頁表項(xiàng)中的訪問位，對(duì)于寫指令，還須將修改位置1，然后利用頁表項(xiàng)中給出的物理塊號(hào)和頁內(nèi)地址，形成物理地址；b. 如果在快表中未找到該頁的頁表項(xiàng)，則應(yīng)再到內(nèi)存中去查找頁表，再從找到的頁表項(xiàng)中的狀態(tài)位來了解該頁是否已調(diào)入內(nèi)存，如果該頁已調(diào)入內(nèi)存，應(yīng)將此頁的頁表項(xiàng)寫入快表，當(dāng)快表已滿時(shí)，應(yīng)先調(diào)出按某種算法所確定的頁的頁表項(xiàng)，然后再寫入該頁的頁表項(xiàng)；c. 如果該頁尚未調(diào)入內(nèi)存，這時(shí)便應(yīng)產(chǎn)生缺頁中斷，請(qǐng)求OS從外存中把該頁調(diào)入內(nèi)存;d. 外存分為文件區(qū)和對(duì)換區(qū)，若系統(tǒng)有足夠的對(duì)換區(qū)空間，可在進(jìn)程運(yùn)行前，將與該進(jìn)程有關(guān)的文件-拷貝到對(duì)換區(qū)，需要時(shí)從對(duì)換區(qū)調(diào)入；e. 若系統(tǒng)缺少足夠的對(duì)換區(qū)空間，則凡是不會(huì)被修改的文件，可直接從文件區(qū)調(diào)入，需換出時(shí)可不必寫入外存，但對(duì)于可能被修改的部分，在將它們換出時(shí)，便須調(diào)到對(duì)換區(qū)，以后需要時(shí)再從對(duì)換區(qū)-調(diào)入. 24. 在請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，常采用哪幾種頁面置換算法?a. 最佳置換算法；b. 先進(jìn)先出算法；c. 最近最久未使用LRU置換算法；d. Clock置換算法;e. 此外，還有最少使用置換算法和頁面緩沖算法25.在請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，通常采用那種頁面分配方式?為什么?a. 在請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，有固定和可變分配兩種分配方式；b. 采用固定分配方式是基于進(jìn)程的類型(交互型)或根據(jù)程序員，系統(tǒng)管理員的建議，為每個(gè)進(jìn)程分配固定頁數(shù)的內(nèi)存空間，在整個(gè)運(yùn)行期間不再改變；c. 采用可變分配方式有全局置換和局部置換兩種，前者易于實(shí)現(xiàn)，后者效率高. 26. 在一個(gè)請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，采用LRU頁面置換算法時(shí)，假如一個(gè)作業(yè)的頁面走向?yàn)?，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(shí)，試計(jì)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?a. 當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為3時(shí)，所發(fā)生的缺頁率為7，缺頁率為: 7/12=0.583；b. 當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為4時(shí)，所發(fā)生的缺頁率為4，缺頁率為: 4/12=0.333.27.實(shí)現(xiàn)LRU算法所需的硬件支持是什么?a. 寄存器，用于記錄某進(jìn)程在內(nèi)存中各頁的使用情況；b. 棧，用于保存當(dāng)前使用的各個(gè)頁面的頁面號(hào). 28. 試說明改進(jìn)型Clock置換算法的基本原理.a. 因?yàn)閷?duì)于修改過的頁面在換出時(shí)所付出的開銷將比未被修改過的頁面的開銷大，所以在改進(jìn)型Clock算法中，出了須考慮到頁面的使用情況外，還須再增加一個(gè)置換代價(jià)這一因素；b. 在選擇頁面作為淘汰頁面時(shí)，把同時(shí)滿足未使用過和未被修改作為首選淘汰頁面.30.如何實(shí)現(xiàn)分段共享?a. 可在每個(gè)進(jìn)程的段表中，用相應(yīng)的表項(xiàng)來指向共享段在內(nèi)存中起始地址；b. 配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為共享段表，可在段表項(xiàng)中設(shè)置共享進(jìn)程計(jì)數(shù)Count，每調(diào)用一次該共享段，Count指增1，每當(dāng)一個(gè)進(jìn)程釋放一個(gè)共享段時(shí)，Count執(zhí)行減1操作，若減為0，則由系統(tǒng)回收該共享段的物理內(nèi)存，以及取消在共享段表中該段所對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)；c. 對(duì)于一個(gè)共享段，應(yīng)給不同的進(jìn)程以不同的存取權(quán)限；d. 不同的進(jìn)程可以使用不同的段號(hào)去共享該段. 第五章1試說明設(shè)備控制器的構(gòu)成。設(shè)備控制器的構(gòu)成如圖所示：由上圖可見，設(shè)備控制器由以下三部分組成：（1）設(shè)備控制器與處理機(jī)的接口，該接口用于實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信，提供有三類信號(hào)線：數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。（2）設(shè)備控制器與設(shè)備的接口，可以有一個(gè)或多個(gè)接口，且每個(gè)接口連接一臺(tái)設(shè)備。每個(gè)接口都存在數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)三種類型的信號(hào)。（3）I/O邏輯，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。其通過一組控制線與處理機(jī)交互，處理機(jī)利用該邏輯向控制器發(fā)送I/O命令，I/O邏輯對(duì)收到的命令進(jìn)行譯碼。2為了實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信，設(shè)備控制器應(yīng)具有哪些功能？為了實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信，設(shè)備控制器應(yīng)具有如下功能：（1）接受和識(shí)別命令。CPU可以向控制器發(fā)送多種不同的命令，設(shè)備控制器應(yīng)能接收并識(shí)別這些命令。設(shè)置控制寄存器來存放所接收的命令和參數(shù)。（2）數(shù)據(jù)交換，指實(shí)現(xiàn)CPU與控制器之間、控制器與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器來存放有關(guān)數(shù)據(jù)。（3）設(shè)備狀態(tài)的了解和報(bào)告?？刂破饔涗浵滤B接設(shè)備的狀態(tài)以供CPU了解。為此，要在控制器中設(shè)置一狀態(tài)寄存器，用其中的每一位反映設(shè)備的某一狀態(tài)。（4）地址識(shí)別。配置地址譯碼器以便于正確識(shí)別設(shè)備地址。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？ 字節(jié)多路通道含有許多非分配型子通道分別連接在低、中速I/O設(shè)備上，子通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享主通道，按字節(jié)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。具體而言，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)子通道控制其I/O設(shè)備完成一個(gè)字節(jié)的交換后，便立即騰出字節(jié)多路通道（主通道），讓給第二個(gè)子通道使用；當(dāng)?shù)诙€(gè)子通道也交換完一個(gè)字節(jié)后，又依樣把主通道讓給第三個(gè)子通道使用，以此類推。轉(zhuǎn)輪一周后，重又返回由第一個(gè)子通道去使用主通道。 數(shù)組選擇通道只含有一個(gè)分配型子通道，一段時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序、控制一臺(tái)設(shè)備按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。通道被某臺(tái)設(shè)備占用后，便一直處于獨(dú)占狀態(tài)，直至設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸完畢釋放該通道，故而通道利用率較低，主要用于連接多臺(tái)高速設(shè)備。數(shù)組多路通道是將數(shù)組選擇通道傳輸速率高和字節(jié)多路通道能使各子通道分時(shí)并行操作的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而形成的一種新通道。其含有多個(gè)非分配型子通道分別連接在高、中速I/O設(shè)備上，子通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享主通道，按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，因而既具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，又能獲得令人滿意的通道利用率。4如何解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問題？解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問題的最有效方法是增加設(shè)備到主機(jī)間的通路而不是增加通道。換言之，就是把一個(gè)設(shè)備連接到多個(gè)控制器上，而一個(gè)控制器又連接到多個(gè)通道上。這種多通路方式不僅可以解決該瓶頸問題，而且能夠提高系統(tǒng)的可靠性，也即不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別通道或控制器的故障而使設(shè)備與存儲(chǔ)器之間無法建立通路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。6試說明I/O控制發(fā)展的主要推動(dòng)因素是什么？推動(dòng)I/O控制發(fā)展的主要?jiǎng)恿υ谟诒M量減少主機(jī)對(duì)I/O控制的干預(yù)，把主機(jī)從繁雜的I/O控制事務(wù)中解脫出來，以有更多的時(shí)間和精力去完成其數(shù)據(jù)處理任務(wù)。同時(shí)，中斷機(jī)制在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的引入、DMA控制器的出現(xiàn)和通道研制的成功使I/O控制的發(fā)展具備了技術(shù)支持和成為可能。7有哪幾種I/O控制方式？有四種I/O控制方式，即程序I/O控制方式、中斷驅(qū)動(dòng)I/O控制方式、直接存儲(chǔ)器訪問DMA控制方式及I/O通道控制方式。8試說明DMA的工作流程。以從磁盤讀入數(shù)據(jù)為例來說明DMA方式的工作流程：當(dāng)CPU要從磁盤讀入一數(shù)據(jù)塊時(shí)，便向磁盤控制器發(fā)送一條讀命令，該命令被送入DMA控制器的命令寄存器CR中。同時(shí)，還需發(fā)送本次要將數(shù)據(jù)讀入的內(nèi)存起始目標(biāo)地址，該地址被送入DMA控制器的內(nèi)存地址寄存器MAR中；本次要讀的字（節(jié)）數(shù)則送至DMA控制器的數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器DC中。另外，還需將磁盤中數(shù)據(jù)讀取的源地址直接送到DMA控制器的I/O控制邏輯上。然后，啟動(dòng)DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。此后，CPU便可去處理其它任務(wù)，而整個(gè)的數(shù)據(jù)傳送便由DMA控制器負(fù)責(zé)控制。當(dāng)DMA控制器已從磁盤中讀入一個(gè)字（節(jié)）的數(shù)據(jù)，并送入DMA控制器的數(shù)據(jù)寄存器DR后，再挪用一個(gè)存儲(chǔ)器周期，將該字（節(jié)）傳送到MAR所指示的內(nèi)存單元中。接著，便對(duì)MAR內(nèi)容加1和將DC內(nèi)容減1。若DC內(nèi)容減1后不為0，表示傳送未完，便準(zhǔn)備再傳送下一個(gè)字（節(jié)），否則，由DMA控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求。參圖所示：9引入緩沖的主要原因是什么？操作系統(tǒng)引入緩沖機(jī)制的主要原因可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾；（2）減少對(duì)CPU的中斷頻率，放寬對(duì)中斷響應(yīng)時(shí)間的限制；（3）提高CPU與I/O設(shè)備之間的并行性。10在單緩沖情況下，為什么系統(tǒng)對(duì)一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(C, T)+M ?在塊設(shè)備輸入時(shí)，先從磁盤把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)，耗時(shí)為T；然后由操作系統(tǒng)將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)傳送給用戶區(qū)，耗時(shí)為M；接下來便由CPU對(duì)這一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，耗時(shí)為C。在單緩沖情況下，磁盤把數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的操作和CPU對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算過程可以并行展開，所以系統(tǒng)對(duì)每一整塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(C, T) + M。11為什么在雙緩沖情況下，系統(tǒng)對(duì)一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(C, T)該方式又稱緩沖對(duì)換方式。寫入者花費(fèi)時(shí)間T將數(shù)據(jù)寫滿一個(gè)緩沖區(qū)后再寫另一個(gè)緩沖區(qū)；讀出者花費(fèi)時(shí)間M將一個(gè)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)送到用戶區(qū)后再傳送另一個(gè)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，運(yùn)算者讀出用戶區(qū)進(jìn)行處理。由于將數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)傳送到用戶區(qū)操作必須與讀用戶區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理串行進(jìn)行，而且它們又可以與從外存?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)填滿緩沖區(qū)的操作并行。因此耗時(shí)大約為max(C+M,T)。考慮到M是內(nèi)存中數(shù)據(jù)塊的“搬家”耗時(shí)，非常短暫可以省略，因此近似地認(rèn)為是：max(C,T)。12試?yán)L圖說明把多緩沖用于輸出時(shí)的情況。把多緩沖用于輸出時(shí)的情況如圖所示：13試說明收容輸入工作緩沖區(qū)和提取輸出工作緩沖區(qū)的工作情況。 收容輸入工作緩沖區(qū)的工作情況為：在輸入進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用GetBuf(EmptyQueue)過程，從EmptyQueue隊(duì)列的隊(duì)首摘下一個(gè)空緩沖區(qū)，把它作為收容輸入工作緩沖區(qū)Hin。然后，把數(shù)據(jù)輸入其中，裝滿后再調(diào)用PutBuf(InputQueue, Hin)過程，將該緩沖區(qū)掛在輸入隊(duì)列InputQueue的隊(duì)尾。 提取輸出工作緩沖區(qū)的工作情況為：當(dāng)要輸出數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用GetBuf(OutputQueue)過程，從輸出隊(duì)列的隊(duì)首取得一裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)作為提取輸出的工作緩沖區(qū)Sout。在數(shù)據(jù)提取完后，再調(diào)用PutBuf(EmptyQueue, Sout)過程，將該緩沖區(qū)掛到空緩沖隊(duì)列EmptyQueue的隊(duì)尾。14何謂是安全分配方式和不安全分配方式？ 所謂安全分配方式，是指每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出I/O請(qǐng)求后，便進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到其I/O操作完成時(shí)才被喚醒。在采用這種分配策略時(shí)，一旦進(jìn)程已經(jīng)獲得某種設(shè)備（資源）后便阻塞，使它不可能再請(qǐng)求任何資源，而在它運(yùn)行時(shí)又不保持任何資源。因此，這種分配方式已經(jīng)摒棄了造成死鎖的四個(gè)必要條件之一的“請(qǐng)求和保持”條件，所以分配是安全的。其缺點(diǎn)是進(jìn)程進(jìn)展緩慢，即CPU與I/O設(shè)備是串行工作的。 所謂不安全分配方式，是指進(jìn)程發(fā)出I/O請(qǐng)求后仍繼續(xù)執(zhí)行，需要時(shí)又可發(fā)出第二個(gè)I/O請(qǐng)求、第三個(gè)I/O請(qǐng)求。僅當(dāng)進(jìn)程所請(qǐng)求的設(shè)備已被另一個(gè)進(jìn)程占有時(shí)，進(jìn)程才進(jìn)入阻塞狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)進(jìn)程可同時(shí)操作多個(gè)設(shè)備，從而使進(jìn)程推進(jìn)迅速。而缺點(diǎn)是分配不安全，因?yàn)樗赡芫哂小罢?qǐng)求和保持”條件，所以可能造成死鎖。因此，在設(shè)備分配程序中還需增加一個(gè)功能，用于對(duì)本次的設(shè)備分配是否會(huì)發(fā)生死鎖進(jìn)行安全性計(jì)算，僅當(dāng)計(jì)算結(jié)果說明分配是安全的情況下才進(jìn)行分配。15為何要引入設(shè)備獨(dú)立性？如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性？在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，都毫無例外地實(shí)現(xiàn)了設(shè)備獨(dú)立性，也即設(shè)備無關(guān)性。其基本含義是，應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備，即應(yīng)用程序以邏輯設(shè)備名稱來請(qǐng)求使用某類設(shè)備。進(jìn)一步說，在實(shí)現(xiàn)了設(shè)備獨(dú)立性的功能后，可帶來兩方面的好處：（1）設(shè)備分配時(shí)的靈活性；（2）易于實(shí)現(xiàn)I/O重定向(指用于I/O操作的設(shè)備可以更換即重定向，而不必改變應(yīng)用程序)。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性，應(yīng)引入邏輯設(shè)備和物理設(shè)備兩個(gè)概念。在應(yīng)用程序中，使用邏輯設(shè)備名稱來請(qǐng)求使用某類設(shè)備；而系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，是使用物理設(shè)備名稱。鑒于驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)與硬件（或設(shè)備）緊密相關(guān)的軟件，必須在驅(qū)動(dòng)程序之上設(shè)置一層軟件，稱為設(shè)備獨(dú)立性軟件，以執(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