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

1、習(xí)題一1. 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)是怎樣的一種操作系統(tǒng)？它的特點(diǎn)是什

2、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)能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)處理完畢并作出反應(yīng)。比較：（1）

3、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，在交互的過程中要對(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

4、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，是為用戶在程序一級(jí)訪問操作系統(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

5、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ABC的先后次序執(zhí)行，它們進(jìn)行“計(jì)算”和“I/O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?？倳r(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?？倳r(shí)間=1301

6、0.將下列左右兩列詞連接起來形成意義最恰當(dāng)?shù)?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)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

7、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)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，但由于未能獲得處理機(jī)，故沒有運(yùn)行。（2）運(yùn)行狀態(tài)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)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)

8、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)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

9、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)程控制塊是用來描述進(jìn)程本身的特性、進(jìn)程的狀態(tài)、進(jìn)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、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）=3.2%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

11、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2-18，回答以下問題。（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：32,45,72,36，是說明原因。答：32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。45是因果變遷，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行完畢時(shí)，此時(shí)C

12、PU空閑，系統(tǒng)首先到高優(yōu)先級(jí)隊(duì)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。72 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。36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)沒有因果關(guān)系。（3） 根據(jù)此進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，說明該系統(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)，更主

13、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 回答以下問題。（1） 若系統(tǒng)中沒有運(yùn)行進(jìn)程，是否一定沒有就緒進(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)，系統(tǒng)中才沒有運(yùn)行程序。（2） 若系

14、統(tǒng)中既沒有運(yùn)行進(jìn)程，也沒有就緒進(jìn)程，系統(tǒng)中是否就沒有阻塞進(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P1與P2R并發(fā)執(zhí)行，當(dāng)且僅當(dāng)R(P1)W(P2)R(P2)W(P1)W(P1

15、)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)=b;R(s3)=a,W(s3)=c;(1).R(s1)W(s2)R(s2)W(s1)W(s1)W(s2)=a,則s1與s2不能并發(fā)執(zhí)行；(2). R(s1)W(s3)R(s3)W(s1)W(s1)W(s3)=a,則s1與s3不能并發(fā)執(zhí)行；(3). R(s2)W(s3)R(s3)W(s2)W(s2)W(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

16、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豢赡芡瑫r(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

17、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 說明P、V操作為什么要設(shè)計(jì)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

18、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：（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)票者的工作過程。 semaphore empty=200;semaphore mutex=1;semaphore waiting=0；void buy() p(waiting);p(mutex);買票；v(mutex);v(empty);void waiting()p(empty);等待；waiting+;5 進(jìn)程之間的關(guān)

19、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,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 p1=0；semaphore p2，p3,p4=1；

20、semaphore cout=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(metux)；7 分析生產(chǎn)者消費(fèi)者問題中多個(gè)P操作顛倒引起的后

21、果。答：semaphore mutex=1； semaphore empty=n； semaphore full=0； int i,j；ITEM buffern;ITEM data_p,data_c;void producer()/*生產(chǎn)者進(jìn)程*/ void consumer() /*消費(fèi)者進(jìn)程*/while(true) while(true) P(mutex) ; P(mutex); P(full); P(empty); data_c=bufferj; bufferi=data_p; j=(j+1)%n; i=(i+1)%n; V(mutex); V(mutex); V(empty); V(

22、full); 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=1，但由于mutex=0，消費(fèi)者進(jìn)程無法執(zhí)行，造成死鎖。8 讀者寫者問題中寫者優(yōu)先的實(shí)現(xiàn)。答: semaphore Wmutex，Rmutex=1；int Rcount=0；semaphore mutex=1void reader（） /*讀者進(jìn)程*/while(true)P(mutex); P(Rmutex); If(Rcount=0) P(wmut

23、ex); Rcount=Rcount+1 ;V(Rmutex);V(mutex); 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); 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)餐問題不產(chǎn)生鎖死的算法。semaphore chopstick5=1,1,1,1,1;semaphore mutex=1;void philosopher

24、 ()while(true)P(mutex); P(chopsticki); P(chopstick(i+1)%5); V(mutex); ； eat； ； V(chopsticki); V(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，并發(fā)訪問該文件的哪些進(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)該文件訪問的管程。答：11 用管程解決讀者寫者問題，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，能說明該系統(tǒng)采用的是可剝奪調(diào)度算法嗎？答：不能說明，因?yàn)槿绻F(xiàn)在就緒

25、隊(duì)列中沒有進(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)餐問題中，如果將先拿起左邊筷子的哲學(xué)家稱為左撇子，先拿起右邊筷子的哲學(xué)家稱為右撇子。請(qǐng)說明在同時(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

26、需要3臺(tái)。問：N為多少時(shí)，系統(tǒng)沒有死鎖的危險(xiǎn)？答：當(dāng)n為1、2、3時(shí)，沒有死鎖的危險(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（沒有運(yùn)行過）與老進(jìn)程（運(yùn)行過的進(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)程情況進(jìn)程名到達(dá)時(shí)間服務(wù)時(shí)間A03B26C44D65E82若按先來先服務(wù)（FCFS）、時(shí)間片輪法（時(shí)間片q=1）、短進(jìn)程優(yōu)

27、先（SPN）、最短剩余時(shí)間優(yōu)先（SRT，時(shí)間片q=1）、響應(yīng)比高者優(yōu)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>1）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 T0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)ABCABCABCP1212559347P24025

28、36134P34054011006P4204425221P5314424110(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) T0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)樾蛄?lt;p4，p2，p3，p5，p1>是一個(gè)安全狀態(tài)。(3) 如果T0時(shí)刻進(jìn)程P2又有新的資源請(qǐng)求（0,3,4），是否實(shí)施資源分配？為什么？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。(4) 如果T0時(shí)刻，若進(jìn)程P4又有新的資源請(qǐng)求（2，0,1），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)。(5) 在

29、（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）能讓沒到程序“各得其所”，并在不受干擾的環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，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。 （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、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

30、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)帶來哪些新的問題？答：頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，允許將進(jìn)程的每一頁(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

31、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)訪問內(nèi)存的地址大于605EH、小于3A6BH時(shí)產(chǎn)生越界中斷。 （2） 若使

32、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)訪問內(nèi)存的地址小于3A6BH，超過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386KB，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。答：（2） 畫出作業(yè)1、3完成后，內(nèi)存的分

33、布情況。答：（3） 畫出作業(yè)4、5進(jìn)入內(nèi)存后，內(nèi)存的分布情況。答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。（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（

34、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：（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。（2） 寫出該進(jìn)程每一頁(yè)在內(nèi)存的起始地址。答：（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

35、,3600、3,230轉(zhuǎn)換成物理地址。答：0,137：40*1024+137=41097B1,9000：80*1024+9000=90920B2,3600：100*1024+3600=106000B3,230不合法習(xí)題七1 數(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)來控制數(shù)據(jù)傳遞的，因此無法發(fā)現(xiàn)和處理由于設(shè)備和其

36、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).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)都通過中斷的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，由于中斷次數(shù)過多將使CPU無法及時(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)

37、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

38、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，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)程來說，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

39、資源利用率，但也帶來了一種危險(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)備時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)死鎖。5 以打印機(jī)為例說明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0199，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

40、列請(qǐng)求序列：86、147、91、177、94、150、102、175、130，試問：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

41、-143）+（150-147）+（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

42、動(dòng)總量：（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AJ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：（1） 處理完10個(gè)記錄的總時(shí)間

43、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。答：為了縮短處理時(shí)間應(yīng)按

44、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=150.13524/150=90余24，故13524所在煮面為90.24/15=1余9，故13524再次頭號(hào)為1，山區(qū)為9。綜上所

45、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16個(gè)記錄中，只需要一次啟動(dòng)磁盤，故實(shí)際啟動(dòng)磁盤I/O占用整個(gè)訪問請(qǐng)求的比例為1/16=6.25%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)，

46、每字節(jié)產(chǎn)生一次終端。如果處理中斷需要2.5ms，試問：（1）處理機(jī)花費(fèi)在處理I/O上的時(shí)間占整個(gè)磁盤訪問時(shí)間的百分比是多少（忽略尋道時(shí)間）？答：（512*2.5）/（1/12+1/480）+(512*2.5)）*100%=99.9%（2）采用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)磁盤訪問時(shí)間的半分比是多少？答：2.5/(1/12+1/480)+2.5)*100%=96.7%習(xí)題八1 文件系統(tǒng)要解決的問題有哪些？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

47、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

48、用文件系統(tǒng)時(shí)，通常要顯式地進(jìn)行Open（）與Close（）操作。試問：(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，該文件做過某些修改，還應(yīng)將其寫回磁盤。(2) 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

49、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CLOSE操作所完成的功能。當(dāng)用戶進(jìn)程已完成對(duì)一個(gè)文件的訪問單進(jìn)程本書呢尚未執(zhí)行完畢時(shí)，因無顯式地CLOSE操作而無法關(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

50、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，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

51、件分配表放在貯存中，無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：17