《操作系統(tǒng)(四版)》習(xí)題解答

《操作系統(tǒng)（四版）》習(xí)題解答紅色字是這個(gè)學(xué)期考試容第1章習(xí)題答案一、填空1．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。2．按功能劃分，軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩種。3．操作系統(tǒng)是在裸機(jī)上加載的第一層軟件，是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)功能的首次擴(kuò)充。4．操作系統(tǒng)的基本功能是處理機(jī)（包含作業(yè)）管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理和文件管理。5．在分時(shí)和批處理系統(tǒng)結(jié)合的操作系統(tǒng)中引入“前臺(tái)”和“后臺(tái)”作業(yè)的概念，其目的是改善系統(tǒng)功能，提高處理能力。6．分時(shí)系統(tǒng)的主要特征為多路性、交互性、獨(dú)立性和及時(shí)性。7．實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)以及批處理系統(tǒng)的主要區(qū)別是實(shí)時(shí)性和可靠性。8．若一個(gè)操作系統(tǒng)具有很強(qiáng)的交互性，可同時(shí)供多個(gè)用戶使用，則它應(yīng)該是分時(shí)操作系統(tǒng)。9．如果一個(gè)操作系統(tǒng)在用戶提交作業(yè)后，不提供交互能力，只追求計(jì)算機(jī)資源的利用率、大吞吐量和作業(yè)流程的自動(dòng)化，則它應(yīng)該屬于批處理操作系統(tǒng)。10．采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，能充分發(fā)揮CPU和外部設(shè)備并行工作的能力。11.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)高度發(fā)展基礎(chǔ)上相結(jié)合的產(chǎn)物。12.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，各計(jì)算機(jī)仍使用自己的操作系統(tǒng)，由它管理自身的資源。只有各計(jì)算機(jī)間進(jìn)行信息傳遞、以及使用網(wǎng)絡(luò)中的可共享資源時(shí)，才會(huì)涉及到網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。13.如果一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其處理和控制功能被分散在系統(tǒng)的各個(gè)計(jì)算機(jī)上，系統(tǒng)中的所有任務(wù)可動(dòng)態(tài)地分配到各個(gè)計(jì)算機(jī)中，使它們并行執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)分布處理。這樣的系統(tǒng)被稱為“分布式系統(tǒng)”，其上配置的操作系統(tǒng)，被稱為“分布式操作系統(tǒng)”。二、選擇1．操作系統(tǒng)是一種B。A．通用軟件 B．系統(tǒng)軟件 C．應(yīng)用軟件 D．軟件包2．操作系統(tǒng)是對(duì)C進(jìn)行管理的軟件。A系統(tǒng)軟件 B．系統(tǒng)硬件 C．計(jì)算機(jī)資源 D．應(yīng)用程序3．操作系統(tǒng)中采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，以提高CPU和外部設(shè)備的A。A．利用率 B．可靠性 C．穩(wěn)定性 D．兼容性4．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中配置操作系統(tǒng)的目的是提高計(jì)算機(jī)的B和方便用戶使用。A．速度 B．利用率 C．靈活性 D．兼容性5．C操作系統(tǒng)允許多個(gè)用戶在其終端上同時(shí)交互地使用計(jì)算機(jī)。A．批處理 B．實(shí)時(shí) C．分時(shí) D．多道批處理6．如果分時(shí)系統(tǒng)的時(shí)間片一定，那么D，響應(yīng)時(shí)間越長。A．用戶數(shù)越少 B．存越少 C．存越多 D．用戶數(shù)越多7.B不是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的基本特點(diǎn)。A．安全性 B．公平響應(yīng) C．實(shí)時(shí)性 D．可靠性三、問答1．什么是“多道程序設(shè)計(jì)”技術(shù)？它對(duì)操作系統(tǒng)的形成起到什么作用？答：所謂“多道程序設(shè)計(jì)”技術(shù)，即是通過軟件的手段，允許在計(jì)算機(jī)存中同時(shí)存放幾道相互獨(dú)立的作業(yè)程序，讓它們對(duì)系統(tǒng)中的資源進(jìn)行“共享”和“競(jìng)爭(zhēng)”，以使系統(tǒng)中的各種資源盡可能地滿負(fù)荷工作，從而提高整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用效率。基于這種考慮，計(jì)算機(jī)科學(xué)家開始把CPU、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備以及各種軟件都視為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“資源”，并逐步設(shè)計(jì)出一種軟件來管理這些資源，不僅使它們能夠得到合理地使用，而且還要高效地使用。具有這種功能的軟件就是“操作系統(tǒng)”。所以，“多道程序設(shè)計(jì)”的出現(xiàn)，加快了操作系統(tǒng)的誕生。2．怎樣理解“虛擬機(jī)”的概念？答：拿操作系統(tǒng)來說，它是在裸機(jī)上加載的第一層軟件，是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)功能的首次擴(kuò)充。從用戶的角度看，計(jì)算機(jī)配置了操作系統(tǒng)后，由于操作系統(tǒng)隱蔽了硬件的復(fù)雜細(xì)節(jié)，用戶會(huì)感到機(jī)器使用起來更方便、容易了。這樣，通過操作系統(tǒng)的作用使展現(xiàn)在用戶面前的是一臺(tái)功能經(jīng)過擴(kuò)展了的機(jī)器。這臺(tái)“機(jī)器”不是硬件搭建成的，現(xiàn)實(shí)生活中并不存在具有這種功能的真實(shí)機(jī)器，它只是用戶的一種感覺而已。所以，就把這樣的機(jī)器稱為“虛擬機(jī)”。3．對(duì)于分時(shí)系統(tǒng)，怎樣理解“從宏觀上看，多個(gè)用戶同時(shí)工作，共享系統(tǒng)的資源；從微觀上看，各終端程序是輪流運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片”？答：在分時(shí)系統(tǒng)中，系統(tǒng)把CPU時(shí)間劃分成許多時(shí)間片，每個(gè)終端用戶可以使用由一個(gè)時(shí)間片規(guī)定的CPU時(shí)間，多個(gè)用戶終端就輪流地使用CPU。這樣的效果是每個(gè)終端都開始了自己的工作，得到了及時(shí)的響應(yīng)。也就是說，“從宏觀上看，多個(gè)用戶同時(shí)工作，共享系統(tǒng)的資源”。但實(shí)際上，CPU在每一時(shí)刻只為一個(gè)終端服務(wù)，即“從微觀上看，各終端程序是輪流運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片”。4.分布式系統(tǒng)為什么具有健壯性？答：由于分布式系統(tǒng)的處理和控制功能是分布的，任何站點(diǎn)發(fā)生的故障都不會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)造成太大的影響。另外，當(dāng)系統(tǒng)中的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過容錯(cuò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的重構(gòu)，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這一切都表明分布式系統(tǒng)具有健壯性。5.為什么嵌入式操作系統(tǒng)必須具有可裁剪性？答：基于嵌入式應(yīng)用的多樣化，嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)該面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用。它必須有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，靈活配置，方便剪裁，伸縮自如。第2章習(xí)題答案一、填空1．進(jìn)程在執(zhí)行過程中有三種基本狀態(tài)，它們是運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)和阻塞態(tài)。2．系統(tǒng)中一個(gè)進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)集合和進(jìn)程控制塊（PCB）三部分組成。3．在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，程序是一個(gè)靜態(tài)概念。4．在一個(gè)單CPU系統(tǒng)中，若有5個(gè)用戶進(jìn)程。假設(shè)當(dāng)前系統(tǒng)為用戶態(tài)，則處于就緒狀態(tài)的用戶進(jìn)程最多有4個(gè)，最少有0個(gè)。注意，題目里給出的是假設(shè)當(dāng)前系統(tǒng)為用戶態(tài)，這表明現(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程處于運(yùn)行狀態(tài)，因此最多有4個(gè)進(jìn)程處于就緒態(tài)。也可能除一個(gè)在運(yùn)行外，其他4個(gè)都處于阻塞。這時(shí)，處于就緒的進(jìn)程一個(gè)也沒有。5．總的來說，進(jìn)程調(diào)度有兩種方式，即不可剝奪方式和剝奪方式。6．進(jìn)程調(diào)度程序具體負(fù)責(zé)中央處理機(jī)（CPU）的分配。7．為了使系統(tǒng)的各種資源得到均衡使用，進(jìn)行作業(yè)調(diào)度時(shí)，應(yīng)該注意CPU忙碌作業(yè)和I/O忙碌作業(yè)的搭配。8．所謂系統(tǒng)調(diào)用，就是用戶程序要調(diào)用操作系統(tǒng)提供的一些子功能。9．作業(yè)被系統(tǒng)接納后到運(yùn)行完畢，一般還需要經(jīng)歷后備、運(yùn)行和完成三個(gè)階段。10．假定一個(gè)系統(tǒng)中的所有作業(yè)同時(shí)到達(dá)，那么使作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為最小的作業(yè)調(diào)度算法是短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法。11．進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程，程序是進(jìn)程賴以存在的基礎(chǔ)。12.可以把CPU的指令分為兩類，一類是操作系統(tǒng)和用戶都能使用的指令，一類是只能由操作系統(tǒng)使用的指令。前者稱為“非特權(quán)”指令，后者稱為“特權(quán)”指令。13.系統(tǒng)調(diào)用命令的程序?qū)儆诓僮飨到y(tǒng)，它應(yīng)該在管態(tài)下執(zhí)行。用戶程序只有通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的“訪管”指令，才能實(shí)現(xiàn)由目態(tài)轉(zhuǎn)為管態(tài)、進(jìn)而調(diào)用這些系統(tǒng)調(diào)用命令。14.訪管指令是一條非特權(quán)指令，功能是執(zhí)行它就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軟中斷，促使中央處理機(jī)由目態(tài)轉(zhuǎn)為管態(tài)，進(jìn)入操作系統(tǒng)，并處理該中斷。15.一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建后，系統(tǒng)就感知到它的存在；一個(gè)進(jìn)程撤銷后，系統(tǒng)就無法再感知到它。于是，從創(chuàng)建到撤銷，這個(gè)時(shí)間段就是一個(gè)進(jìn)程的“生命期”。16.由于PCB是隨著進(jìn)程的創(chuàng)建而建立，隨著進(jìn)程的撤銷而取消的，因此系統(tǒng)是通過PCB來“感知”系統(tǒng)中的進(jìn)程的，PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。17.進(jìn)程調(diào)度程序負(fù)責(zé)具體的處理機(jī)分配，完成進(jìn)程間的切換工作，因此它的執(zhí)行頻率是相當(dāng)高的，是一個(gè)操作系統(tǒng)的真正核心。二、選擇1．在進(jìn)程管理中，當(dāng)C時(shí)，進(jìn)程從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。A．進(jìn)程被調(diào)度程序選中 B．進(jìn)程等待某一事件發(fā)生C．等待的事件出現(xiàn) D．時(shí)間片到2．在分時(shí)系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程用完給它的時(shí)間片后，其狀態(tài)變?yōu)锳。A．就緒 B．等待 C．運(yùn)行 D．由用戶設(shè)定3．下面對(duì)進(jìn)程的描述中，錯(cuò)誤的是D。A．進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的概念 B．進(jìn)程的執(zhí)行需要CPUC．進(jìn)程具有生命周期 D．進(jìn)程是指令的集合4．操作系統(tǒng)通過B對(duì)進(jìn)程進(jìn)行管理。A．JCB B．PCB C．DCT D．FCB5．一個(gè)進(jìn)程被喚醒，意味著該進(jìn)程D。A．重新占有CPU B．優(yōu)先級(jí)變?yōu)樽畲?C．移至等待隊(duì)列之首 D．變?yōu)榫途w狀態(tài)6．由各作業(yè)JCB形成的隊(duì)列稱為C。A．就緒作業(yè)隊(duì)列 B．阻塞作業(yè)隊(duì)列 C．后備作業(yè)隊(duì)列 D．運(yùn)行作業(yè)隊(duì)列7．既考慮作業(yè)等待時(shí)間，又考慮作業(yè)執(zhí)行時(shí)間的作業(yè)調(diào)度算法是A。A．響應(yīng)比高者優(yōu)先 B．短作業(yè)優(yōu)先 C．優(yōu)先級(jí)調(diào)度 D．先來先服務(wù)8．作業(yè)調(diào)度程序從處于D狀態(tài)的隊(duì)列中選取適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)投入運(yùn)行。A．就緒 B．提交 C．等待 D．后備9．A是指從作業(yè)提交系統(tǒng)到作業(yè)完成的時(shí)間間隔。A．周轉(zhuǎn)時(shí)間 B．響應(yīng)時(shí)間 C．等待時(shí)間 D．運(yùn)行時(shí)間10．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在執(zhí)行C時(shí)，會(huì)自動(dòng)從目態(tài)變換到管態(tài)。A．P操作 B．V操作 C．系統(tǒng)調(diào)用 D．I/O指令11．進(jìn)程狀態(tài)由就緒變?yōu)檫\(yùn)行，是由于C引起的。 A．中斷事件 B．進(jìn)程狀態(tài)變遷 C．進(jìn)程調(diào)度 D．為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程12.當(dāng)一個(gè)進(jìn)程處于D時(shí)，稱其為就緒狀態(tài)。 A．等著讀磁盤上的信息 B．等著進(jìn)入存 C．等著輸入一批數(shù)據(jù) D．等著獲得CPU的控制權(quán)13.在操作系統(tǒng)中，處于就緒和阻塞狀態(tài)的進(jìn)程都沒有占用處理機(jī)。當(dāng)處理機(jī)空閑時(shí)，正確的操作應(yīng)該是B。 A．就緒和阻塞進(jìn)程都可以變遷成為運(yùn)行狀態(tài) B．只有就緒進(jìn)程可以變遷成為運(yùn)行狀態(tài) C．只有阻塞進(jìn)程可以變遷成為運(yùn)行狀態(tài) D．就緒和阻塞狀態(tài)的進(jìn)程都不能變遷成為運(yùn)行進(jìn)程14.我們把“邏輯上獨(dú)立的程序，在執(zhí)行時(shí)間上相互重疊，一個(gè)程序的執(zhí)行還沒有結(jié)束，另一個(gè)程序的執(zhí)行已經(jīng)開始”的這種特性，稱為程序執(zhí)行的A。A．并發(fā)性 B．并行性 C．可執(zhí)行性 D．可交互性三、問答1．在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，如何理解“存中的多個(gè)程序的執(zhí)行過程交織在一起，大家都在走走停?！边@樣一個(gè)現(xiàn)象？答：在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，存中存放多個(gè)程序，它們以交替的方式使用CPU。因此，從宏觀上看，這些程序都開始了自己的工作。但由于CPU只有一個(gè)，在任何時(shí)刻CPU只能執(zhí)行一個(gè)進(jìn)程程序。所以這些進(jìn)程程序的執(zhí)行過程是交織在一起的。也就是說，從微觀上看，每一個(gè)進(jìn)程一會(huì)兒在向前走，一會(huì)兒又停步不前，處于一種“走走停?！钡臓顟B(tài)之中。2．什么是“原語”、“特權(quán)指令”、“系統(tǒng)調(diào)用命令”和“訪管指令”？它們之間有無一定的聯(lián)系？答：特權(quán)指令和訪管指令都是CPU指令系統(tǒng)中的指令，只是前者是一些只能在管態(tài)下執(zhí)行的指令，后者是一條只能在目態(tài)下執(zhí)行的指令。原語和系統(tǒng)調(diào)用命令都是操作系統(tǒng)中的功能程序，只是前者執(zhí)行時(shí)不能被其他程序所打斷，后者沒有這個(gè)要求。操作系統(tǒng)中有些系統(tǒng)調(diào)用命令是以原語的形式出現(xiàn)的，例如創(chuàng)建進(jìn)程就是一條原語式的系統(tǒng)調(diào)用命令。但并不是所有系統(tǒng)調(diào)用命令都是原語。因?yàn)槿绻菢拥脑挘麄€(gè)系統(tǒng)的并發(fā)性就不可能得到充分地發(fā)揮。3．操作系統(tǒng)是如何處理源程序中出現(xiàn)的系統(tǒng)調(diào)用命令的？答：編譯程序總是把源程序中的系統(tǒng)調(diào)用命令改寫成為一條訪管指令和相應(yīng)的參數(shù)。這樣在程序?qū)嶋H被執(zhí)行時(shí)，就通過訪管指令進(jìn)入操作系統(tǒng)，達(dá)到調(diào)用操作系統(tǒng)功能子程序的目的。4．系統(tǒng)調(diào)用與一般的過程調(diào)用有什么區(qū)別？答：系統(tǒng)調(diào)用是指在用戶程序中調(diào)用操作系統(tǒng)提供的功能子程序；一般的過程調(diào)用是指在一個(gè)程序中調(diào)用另一個(gè)程序。因此它們之間有如下三點(diǎn)區(qū)別。（1）一般的過程調(diào)用，調(diào)用者與被調(diào)用者都運(yùn)行在相同的CPU狀態(tài)，即或都處于目態(tài)（用戶程序調(diào)用用戶程序），或都處于管態(tài)（系統(tǒng)程序調(diào)用系統(tǒng)程序）；但發(fā)生系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，發(fā)出調(diào)用命令的調(diào)用者運(yùn)行在目態(tài)，而被調(diào)用的對(duì)象則運(yùn)行在管態(tài)，即調(diào)用者與被調(diào)用者運(yùn)行在不同的CPU狀態(tài)。（2）一般的過程調(diào)用，是直接通過轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)向被調(diào)用的程序；但發(fā)生系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，只能通過訪管指令提供的一個(gè)統(tǒng)一的入口，由目態(tài)進(jìn)入管態(tài)，經(jīng)分析后，才轉(zhuǎn)向相應(yīng)的操作系統(tǒng)命令處理程序。（3）一般的過程調(diào)用，在被調(diào)用者執(zhí)行完后，就徑直返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行；但系統(tǒng)調(diào)用可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程狀態(tài)的變化，從而引起系統(tǒng)重新分配處理機(jī)。因此，系統(tǒng)調(diào)用處理結(jié)束后，不一定是返回調(diào)用者斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。5．試述創(chuàng)建進(jìn)程原語的主要功能。答：創(chuàng)建進(jìn)程原語的主要功能有以下三項(xiàng)。（1）為新建進(jìn)程申請(qǐng)一個(gè)PCB。（2）將創(chuàng)建者（即父進(jìn)程）提供的新建進(jìn)程的信息填入PCB中。（3）將新建進(jìn)程設(shè)置為就緒狀態(tài)，并按照所采用的調(diào)度算法，把PCB排入就緒隊(duì)列中。6．處于阻塞狀態(tài)的一個(gè)進(jìn)程，它所等待的事件發(fā)生時(shí)，就把它的狀態(tài)由阻塞改變?yōu)榫途w，讓它到就緒隊(duì)列里排隊(duì)，為什么不直接將它投入運(yùn)行呢？答：只要是涉及管理，就應(yīng)該有管理的規(guī)則，沒有規(guī)則就不成方圓。如果處于阻塞狀態(tài)的一個(gè)進(jìn)程，在它所等待的事件發(fā)生時(shí)就徑直將它投入運(yùn)行（也就是把CPU從當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的手中搶奪過來），那么系統(tǒng)就無法控制對(duì)CPU這種資源的管理和使用，進(jìn)而也就失去了設(shè)置操作系統(tǒng)的作用。所以，阻塞狀態(tài)的進(jìn)程在它所等待的事件發(fā)生時(shí)，必須先進(jìn)入就緒隊(duì)列，然后再去考慮它使用CPU的問題。7．作業(yè)調(diào)度與進(jìn)程調(diào)度有什么區(qū)別？答：作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度（即CPU調(diào)度）都涉及到CPU的分配。但作業(yè)調(diào)度只是選擇參加CPU競(jìng)爭(zhēng)的作業(yè)，它并不具體分配CPU。而進(jìn)程調(diào)度是在作業(yè)調(diào)度完成選擇后的基礎(chǔ)上，把CPU真正分配給某一個(gè)具體的進(jìn)程使用。8．系統(tǒng)中的各種進(jìn)程隊(duì)列都是由進(jìn)程的PCB而成的。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)從阻塞變?yōu)榫途w狀態(tài)時(shí)，它的PCB從哪個(gè)隊(duì)列移到哪個(gè)隊(duì)列？它所對(duì)應(yīng)的程序也要跟著移來移去嗎？為什么？答：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)從阻塞變?yōu)榫途w時(shí)，它的PCB就從原先在的阻塞隊(duì)列移到就緒隊(duì)列里。在把進(jìn)程的PCB從這個(gè)隊(duì)列移到另一個(gè)隊(duì)列時(shí)，只是移動(dòng)進(jìn)程的PCB，進(jìn)程所對(duì)應(yīng)的程序是不動(dòng)的。這是因?yàn)樵谶M(jìn)程的PCB里，總是記錄有它的程序的斷點(diǎn)信息。知道了斷點(diǎn)的信息，就能夠知道程序當(dāng)前應(yīng)該從哪里開始往下執(zhí)行了。這正是保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)所起的作用。9．為什么說響應(yīng)比高者優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法是對(duì)先來先服務(wù)以及短作業(yè)優(yōu)先這兩種調(diào)度算法的折中？答：先來先服務(wù)的作業(yè)調(diào)度算法，重點(diǎn)考慮的是作業(yè)在后備作業(yè)隊(duì)列里的等待時(shí)間，因此對(duì)短作業(yè)不利；短作業(yè)優(yōu)先的作業(yè)調(diào)度算法，重點(diǎn)考慮的是作業(yè)所需的CPU時(shí)間（當(dāng)然，這個(gè)時(shí)間是用戶自己估計(jì)的），因此對(duì)長作業(yè)不利?！绊憫?yīng)比高者優(yōu)先”作業(yè)調(diào)度算法，總是在需要調(diào)度時(shí)，考慮作業(yè)已經(jīng)等待的時(shí)間和所需運(yùn)行時(shí)間之比，即：該作業(yè)已等待時(shí)間/該作業(yè)所需CPU時(shí)間不難看出，這個(gè)比值的分母是一個(gè)不變的量。隨著時(shí)間的推移，一個(gè)作業(yè)的“已等待時(shí)間”會(huì)不斷發(fā)生變化，也就是分子在不斷地變化。顯然，短作業(yè)比較容易獲得較高的響應(yīng)比。這是因?yàn)樗姆帜篙^小，只要稍加等待，整個(gè)比值就會(huì)很快上升。另一方面，長作業(yè)的分母雖然很大，但隨著它等待時(shí)間的增加，比值也會(huì)逐漸上升，從而獲得較高的響應(yīng)比。根據(jù)這種分析，可見“響應(yīng)比高者優(yōu)先”的作業(yè)調(diào)度算法，既照顧到了短作業(yè)的利益，也照顧到了長作業(yè)的利益，是對(duì)先來先服務(wù)以及短作業(yè)優(yōu)先這兩種調(diào)度算法的一種折中。10．短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法總能得到最小的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間嗎？為什么？答：短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法只有在所有作業(yè)同時(shí)到達(dá)后備作業(yè)隊(duì)列時(shí)，才能得到最小的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。如果各作業(yè)不是同時(shí)到達(dá)，這個(gè)結(jié)論是不成立的?？梢杂梅蠢f明，例如，教材上舉有如下例子：考慮有5個(gè)作業(yè)A到E，運(yùn)行時(shí)間分別是2、4、1、1、1；到達(dá)時(shí)間分別是0、0、3、3、3。按照短作業(yè)優(yōu)先的原則，最初只有A和B可以參與選擇，因?yàn)槠渌?個(gè)還沒有到達(dá)。于是，運(yùn)行順序應(yīng)該是A、B、C、D、E。它們每個(gè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間分別是2、6、4、5、6，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是4.6。但如果按照順序B、C、D、E、A來調(diào)度，它們每一個(gè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間成為9、4、2、3、4，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是4.4。結(jié)果比短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法好。之所以會(huì)這樣，就是因?yàn)檫@5個(gè)作業(yè)并沒有同時(shí)到達(dá)。11.什么是“系統(tǒng)進(jìn)程”、什么是“用戶進(jìn)程”？它們有何區(qū)別？答：在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，既運(yùn)行著操作系統(tǒng)程序，又運(yùn)行著用戶程序，因此整個(gè)系統(tǒng)中存在著兩類進(jìn)程，一類是系統(tǒng)進(jìn)程，一類是用戶進(jìn)程。操作系統(tǒng)中用于管理系統(tǒng)資源的那些并發(fā)程序，形成了一個(gè)個(gè)系統(tǒng)進(jìn)程，它們提供系統(tǒng)的服務(wù)，分配系統(tǒng)的資源；可以并發(fā)執(zhí)行的用戶程序段，形成了一個(gè)個(gè)用戶進(jìn)程，它們是操作系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象，是系統(tǒng)資源的實(shí)際的享用者?？梢钥闯觯@是兩類不同性質(zhì)的進(jìn)程，主要區(qū)別如下。（1）系統(tǒng)進(jìn)程之間的相互關(guān)系由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)，以便有利于增加系統(tǒng)的并行性，提高資源的整體利用率；用戶進(jìn)程之間的相互關(guān)系要由用戶自己（在程序中）安排。不過，操作系統(tǒng)會(huì)向用戶提供一定的協(xié)調(diào)手段（以命令的形式）。（2）系統(tǒng)進(jìn)程直接管理有關(guān)的軟、硬件資源的活動(dòng)；用戶進(jìn)程不得插手資源管理。在需要使用某種資源時(shí)，必須向系統(tǒng)提出申請(qǐng)，由系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度與分配。（3）系統(tǒng)進(jìn)程與用戶進(jìn)程都需要使用系統(tǒng)中的各種資源，它們都是資源分配與運(yùn)行調(diào)度的獨(dú)立單位，但系統(tǒng)進(jìn)程的使用級(jí)別，應(yīng)該高于用戶進(jìn)程。也就是說，在雙方出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)程有優(yōu)先獲得資源、優(yōu)先得以運(yùn)行的權(quán)利。只有這樣，才能保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高效、有序的工作。12.給定n個(gè)作業(yè)J1、J2、……Jn，它們各自的運(yùn)行時(shí)間為t1、t2、……tn，且滿足關(guān)系：t1≤t2≤……≤tn，假定這些作業(yè)同時(shí)到達(dá)系統(tǒng)，并在CPU上按單道方式運(yùn)行。試問：（1）采用何種調(diào)度算法，能使平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為最小？（2）給出這批作業(yè)最短平均周轉(zhuǎn)時(shí)間的計(jì)算式。答：（1）采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法。（2）這批作業(yè)最短平均周轉(zhuǎn)時(shí)間的計(jì)算式為： T=[T1+T2+…+Tn]/n=[t1+(t1+t2)+(t1+t2+t3)+…+(t1+t2+…tn-1+tn)]/n13.進(jìn)程調(diào)度程序應(yīng)該具有哪幾個(gè)方面的主要功能？答：（1）記錄系統(tǒng)中所有進(jìn)程的有關(guān)情況，比如進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)、優(yōu)先數(shù)等。（2）確定分配處理機(jī)的算法，這是它的一項(xiàng)主要工作。（3）完成處理機(jī)的分配。要注意，在操作系統(tǒng)中，是進(jìn)程調(diào)度程序?qū)嵤┨幚頇C(jī)的具體分配的。（4）完成處理機(jī)的回收。四、計(jì)算1．有三個(gè)作業(yè)：作業(yè)到達(dá)時(shí)間所需CPU時(shí)間10.0820.4431.01分別采用先來先服務(wù)和短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法。試問它們的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間各是什么？你是否還可以給出一種更好的調(diào)度算法，使其平均周轉(zhuǎn)時(shí)間優(yōu)于這兩種調(diào)度算法？解：（1）采用先來先服務(wù)作業(yè)調(diào)度算法時(shí)的實(shí)施過程如下。作業(yè)到達(dá)時(shí)間所需CPU時(shí)間開始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間10.080.08.08.020.448.012.011.631.0112.013.012.0這時(shí)，作業(yè)的調(diào)度順序是1→2→3。其平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為：（8+11.6+12）/3=10.53（2）采用短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法時(shí)的實(shí)施過程如下。作業(yè)到達(dá)時(shí)間所需CPU時(shí)間開始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間10.080.08.08.031.018.09.08.020.449.013.012.6這里要注意，在作業(yè)1運(yùn)行完畢進(jìn)行作業(yè)調(diào)度時(shí)，作業(yè)2和3都已經(jīng)到達(dá)。由于是實(shí)行短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法，因此先調(diào)度作業(yè)3運(yùn)行，最后調(diào)度作業(yè)2運(yùn)行。所以，這時(shí)的作業(yè)調(diào)度順序是1→3→2。其平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為：（8+8+12.6）/3=9.53（3）還可以有更好的作業(yè)調(diào)度算法，使其平均周轉(zhuǎn)時(shí)間優(yōu)于這兩種調(diào)度算法。例如，如果知道在作業(yè)1后面會(huì)來兩個(gè)短作業(yè)，那么作業(yè)1到達(dá)后，先不投入運(yùn)行。而是等所有作業(yè)到齊后，再按照短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度，具體實(shí)施過程如下。作業(yè)到達(dá)時(shí)間所需CPU時(shí)間開始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間31.011.02.01.020.442.06.05.610.086.014.014.0這時(shí)的作業(yè)調(diào)度順序是3→2→1。其平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為：（1+5.6+14）/3=6.872．設(shè)有一組作業(yè)，它們的到達(dá)時(shí)間和所需CPU時(shí)間如下所示。作業(yè)號(hào)到達(dá)時(shí)間所需CPU時(shí)間19:0070分鐘29:4030分鐘39:5010分鐘410:105分鐘分別采用先來先服務(wù)和短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法。試問它們的調(diào)度順序、作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間以及平均周轉(zhuǎn)時(shí)間各是什么？解：（1）采用先來先服務(wù)作業(yè)調(diào)度算法時(shí)的實(shí)施過程如下。作業(yè)號(hào)到達(dá)時(shí)間所需CPU時(shí)間開始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間19:0070分鐘9:0010:1070分鐘29:4030分鐘10:1010:4060分鐘39:5010分鐘10:4010:5060分鐘410:105分鐘10:5010:5545分鐘這時(shí)，作業(yè)的調(diào)度順序是1→2→3→4。其平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為：（70+60+60+45）/4=58.75（2）采用短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法時(shí)的實(shí)施過程如下。作業(yè)號(hào)到達(dá)時(shí)間所需CPU時(shí)間開始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間19:0070分鐘9:0010:1070分鐘410:105分鐘10:1010:155分鐘39:5010分鐘10:1510:2535分鐘29:4030分鐘10:2510:5575分鐘這時(shí)，作業(yè)的調(diào)度順序是1→4→3→2。其平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為：（70+5+35+75）/4=46.253．某系統(tǒng)有三個(gè)作業(yè)：作業(yè)號(hào)到達(dá)時(shí)間所需CPU時(shí)間18.81.529.00.439.51.0系統(tǒng)確定在它們?nèi)康竭_(dá)后，開始采用響應(yīng)比高者優(yōu)先調(diào)度算法，并忽略系統(tǒng)調(diào)度時(shí)間。試問對(duì)它們的調(diào)度順序是什么？各自的周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？解：三個(gè)作業(yè)是在9.5時(shí)全部到達(dá)的。這時(shí)它們各自的響應(yīng)比如下：作業(yè)1的響應(yīng)比=（9.5–8.8）/1.5=0.46作業(yè)2的響應(yīng)比=（9.5–9.0）/0.4=1.25作業(yè)3的響應(yīng)比=（9.5–9.5）/1.0=0因此，最先應(yīng)該調(diào)度作業(yè)2運(yùn)行，因?yàn)樗捻憫?yīng)比最高。它運(yùn)行了0.4后完成，這時(shí)的時(shí)間是9.9。再計(jì)算作業(yè)1和3此時(shí)的響應(yīng)比：作業(yè)1的響應(yīng)比=（9.9–8.8）/1.5=0.73作業(yè)3的響應(yīng)比=（9.9–9.5）/1.0=0.40因此，第二個(gè)應(yīng)該調(diào)度作業(yè)1運(yùn)行，因?yàn)樗捻憫?yīng)比最高。它運(yùn)行了1.5后完成，這時(shí)的時(shí)間是11.4。第三個(gè)調(diào)度的是作業(yè)3，它運(yùn)行了1.0后完成，這時(shí)的時(shí)間是12.4。整個(gè)實(shí)施過程如下。作業(yè)號(hào)到達(dá)時(shí)間所需CPU時(shí)間開始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間29.00.49.59.90.918.81.59.911.42.639.51.011.412.42.9作業(yè)的調(diào)度順序是2→1→3。各自的周轉(zhuǎn)時(shí)間為：作業(yè)1為0.9；作業(yè)2為2.6；作業(yè)3為2.9。第3章習(xí)題答案一、填空1．將作業(yè)相對(duì)地址空間的相對(duì)地址轉(zhuǎn)換成存中的絕對(duì)地址的過程稱為地址重定位。2．使用覆蓋與對(duì)換技術(shù)的主要目的是提高存的利用率。3．存儲(chǔ)管理中，對(duì)存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)是以部碎片和外部碎片兩種形式表現(xiàn)出來的。4．地址重定位可分為靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位兩種方式。5．在可變分區(qū)存儲(chǔ)管理中采用最佳適應(yīng)算法時(shí)，最好按尺寸法來組織空閑分區(qū)鏈表。6．在分頁式存儲(chǔ)管理的頁表里，主要應(yīng)該包含頁號(hào)和塊號(hào)兩個(gè)信息。7．靜態(tài)重定位在程序裝入時(shí)進(jìn)行，動(dòng)態(tài)重定位在程序執(zhí)行時(shí)進(jìn)行。8．在分頁式存儲(chǔ)管理中，如果頁面置換算法選擇不當(dāng)，則會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。9．在請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理中采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面淘汰算法時(shí)，增加分配給作業(yè)的塊數(shù)時(shí)，缺頁中斷的次數(shù)有可能會(huì)增加。10．在請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理中，頁面淘汰是由于缺頁引起的。二、選擇1．虛擬存儲(chǔ)器的最大容量是由B決定的。A．、外存容量之和 B．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的地址結(jié)構(gòu) C．作業(yè)的相對(duì)地址空間 D．作業(yè)的絕對(duì)地址空間2．采用先進(jìn)先出頁面淘汰算法的系統(tǒng)中，一進(jìn)程在存占3塊（開始為空），頁面訪問序列為1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5、6。運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生D次缺頁中斷。A．7 B．8 C．9 D．10從圖中的“缺頁計(jì)數(shù)”欄里可以看出應(yīng)該選擇D。3．系統(tǒng)出現(xiàn)“抖動(dòng)”現(xiàn)象的主要原因是由于A引起的。A．置換算法選擇不當(dāng) B．交換的信息量太大C．存容量不足 D．采用頁式存儲(chǔ)管理策略4．實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的目的是D。A．進(jìn)行存儲(chǔ)保護(hù) B．允許程序浮動(dòng)C．允許程序移動(dòng) D．?dāng)U充主存容量5．作業(yè)在執(zhí)行中發(fā)生了缺頁中斷，那么經(jīng)中斷處理后，應(yīng)返回執(zhí)行B指令。A．被中斷的前一條 B．被中斷的那條 C．被中斷的后一條 D．程序第一條6．在實(shí)行分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，分頁是由D完成的。A．程序員 B．用戶 C．操作員 D．系統(tǒng)7．下面的A頁面淘汰算法有時(shí)會(huì)產(chǎn)生異常現(xiàn)象。A．先進(jìn)先出 B．最近最少使用 C．最不經(jīng)常使用 D．最佳8．在一個(gè)分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，頁表的容為：頁號(hào)頁號(hào)塊號(hào)021127若頁的大小為4KB，則地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將相對(duì)地址0轉(zhuǎn)換成的物理地址是A。A．8192 B．4096 C．2048 D．1024注意，相對(duì)地址0肯定是第0頁的第0個(gè)字節(jié)。查頁表可知第0頁存放在存的第2塊?，F(xiàn)在塊的尺寸是4KB，因此第2塊的起始地址為8192。故相對(duì)地址0所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址（即物理地址）是8192。9．下面所列的存儲(chǔ)管理方案中，A實(shí)行的不是動(dòng)態(tài)重定位。A．固定分區(qū) B．可變分區(qū) C．分頁式 D．請(qǐng)求分頁式10．在下面所列的諸因素中，不對(duì)缺頁中斷次數(shù)產(chǎn)生影響的是C。A．存分塊的尺寸 B．程序編制的質(zhì)量C．作業(yè)等待的時(shí)間 D．分配給作業(yè)的存塊數(shù)11.在分段式存儲(chǔ)管理中，是由用戶實(shí)施分段的。因此B。 A.段和各段間的地址都是連續(xù)的 B.段的地址是連續(xù)的，各段間的地址可以不連續(xù)C.段的地址可以不連續(xù)，但段間的地址是連續(xù)的D.段的地址和各段間的地址都是不連續(xù)的12.一個(gè)分段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，地址用24位表示，其中8位表示段號(hào)。那么每段的最大長度應(yīng)該是B。 A.224 B.216 C.28 D.232三、問答1．什么是部碎片？什么是外部碎片？各種存儲(chǔ)管理中都可能產(chǎn)生何種碎片？答：所謂“部碎片”，是指系統(tǒng)已經(jīng)分配給用戶使用、用戶自己沒有用到的那部分存儲(chǔ)空間；所謂“外部碎片”，是指系統(tǒng)無法把它分配出去供用戶使用的那部分存儲(chǔ)空間。對(duì)于教材而言，單一連續(xù)區(qū)存儲(chǔ)管理、固定分區(qū)存儲(chǔ)管理、分頁式存儲(chǔ)管理和請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理都會(huì)出現(xiàn)部碎片。只是前兩種存儲(chǔ)管理造成的部碎片比較大，浪費(fèi)較為嚴(yán)重；后兩種頁式存儲(chǔ)管理，平均來說每個(gè)作業(yè)都會(huì)出現(xiàn)半頁的部碎片。教材中，只有可變分區(qū)存儲(chǔ)管理會(huì)產(chǎn)生外部碎片。2．?dāng)⑹鲮o態(tài)重定位與動(dòng)態(tài)重定位的區(qū)別。答：靜態(tài)重定位是一種通過軟件來完成的地址重定位技術(shù)。它在程序裝入存時(shí)，完成對(duì)程序指令中地址的調(diào)整。因此，程序經(jīng)過靜態(tài)重定位以后，在存中就不能移動(dòng)了。如果要移動(dòng)，就必須重新進(jìn)行地址重定位。3．一個(gè)虛擬地址結(jié)構(gòu)用24個(gè)二進(jìn)制位表示。其中12個(gè)二進(jìn)制位表示頁面尺寸。試問這種虛擬地址空間總共多少頁？每頁的尺寸是多少？答：如下圖所示，由于虛擬地址中是用12個(gè)二進(jìn)制位表示頁面尺寸（即頁位移），所以虛擬地址空間中表示頁號(hào)的也是12個(gè)二進(jìn)制位。這樣，這種虛擬地址空間總共有：212=4096（頁）每頁的尺寸是：212=4096=4K（字節(jié)）4．什么叫虛擬存儲(chǔ)器？怎樣確定虛擬存儲(chǔ)器的容量？答：虛擬存儲(chǔ)器實(shí)際是一種存儲(chǔ)擴(kuò)充技術(shù)。它把作業(yè)程序存放在輔助存儲(chǔ)器里，運(yùn)行時(shí)只裝入程序的一部分。遇到不在存的程序時(shí)，再把所需要的部分裝入。這樣在存和輔存之間調(diào)入、調(diào)出的做法，使用戶的作業(yè)地址空間無需顧及存的大小。給用戶造成的印象是，無論程序有多大，它在這個(gè)系統(tǒng)上都可以運(yùn)行。這種以輔助存儲(chǔ)器作為后援的虛幻存儲(chǔ)器，就稱為虛擬存儲(chǔ)器。虛擬存儲(chǔ)器的大小是由系統(tǒng)的地址結(jié)構(gòu)確定的。5．為什么請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理能夠向用戶提供虛擬存儲(chǔ)器？答：請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理的基本思想是：操作系統(tǒng)按照存儲(chǔ)塊的尺寸，把用戶作業(yè)地址空間劃分成頁，全部存放在磁盤上。作業(yè)運(yùn)行時(shí)，只先裝入若干頁。運(yùn)行過程中遇到不在存的頁時(shí)，操作系統(tǒng)就把它從磁盤調(diào)入存。這樣一來，用戶的作業(yè)地址空間無需顧及存的大小。這與虛擬存儲(chǔ)器的思想是完全吻合的。所以，請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理能夠向用戶提供虛擬存儲(chǔ)器。6．在請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理中，為什么既有頁表，又有快表？答：在分頁式或請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理中，通常是利用存儲(chǔ)器構(gòu)成頁表的。當(dāng)CPU執(zhí)行到某條指令、要對(duì)存中的某一地址訪問時(shí)，因?yàn)檫@個(gè)地址是相對(duì)地址，所以先要根據(jù)這個(gè)地址所在的頁號(hào)去查頁表（訪問一次存），然后才能由所形成的絕對(duì)地址去真正執(zhí)行指令（第二次訪問存）?？梢姡捎陧摫碓诖?，降低了CPU的訪問速度。為了提高相對(duì)地址到絕對(duì)地址的變換速度，人們想到用一組快速寄存器來代替頁表。這時(shí)查頁表是以并行的方式進(jìn)行，立即就能輸出與該頁號(hào)匹配的塊號(hào)，這樣做無疑比存式的頁表要快得多。但是，快速寄存器的價(jià)格昂貴，由它來組成整個(gè)頁表是不可取的?？紤]到程序運(yùn)行時(shí)具有局部性，因此實(shí)際系統(tǒng)中總是一方面采用存頁表、另一方面用極少幾個(gè)快速寄存器組成快表來共同完成地址的變換工作。這時(shí)的地址變換過程，如教材中的圖3-22所示。7．試述缺頁中斷與頁面淘汰之間的關(guān)系。答：在請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理中，當(dāng)根據(jù)虛擬地址查頁表而發(fā)現(xiàn)所要訪問的頁不在存時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生缺頁中斷。系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，就由操作系統(tǒng)到輔存把所需要的頁讀入存。這時(shí)，存可能有空閑的塊，也可能沒有。只有當(dāng)存中沒有空閑塊時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)將存現(xiàn)有頁面淘汰出去的問題，即要進(jìn)行頁面淘汰。所以，缺頁中斷和頁面淘汰之間的關(guān)系是：頁面淘汰一定是由缺頁中斷所引起；但缺頁中斷則不一定引起頁面淘汰。8．試述缺頁中斷與一般中斷的區(qū)別。答：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由于某些事件的出現(xiàn)，打斷了當(dāng)前程序的運(yùn)行，而使CPU去處理出現(xiàn)的事件，這稱為“中斷”。通常，計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)都是在執(zhí)行完一條指令后，去檢查有無中斷事件發(fā)生的。如果有，那么就暫停當(dāng)前程序的運(yùn)行，而讓CPU去執(zhí)行操作系統(tǒng)的中斷處理程序，這叫“中斷響應(yīng)”。CPU在處理完中斷后，如果不需要對(duì)CPU重新進(jìn)行分配，那么就返回被中斷進(jìn)程的程序繼續(xù)運(yùn)行；如果需要進(jìn)行CPU的重新分配，那么操作系統(tǒng)就會(huì)去調(diào)度新進(jìn)程。由上面的講述可以看出，缺頁中斷與一般中斷的區(qū)別如下。（1）兩種中斷產(chǎn)生的時(shí)刻不同：缺頁中斷是在執(zhí)行一條指令中間時(shí)產(chǎn)生的中斷，并立即轉(zhuǎn)去處理；而一般中斷則是在一條指令執(zhí)行完畢后，當(dāng)硬件中斷裝置發(fā)現(xiàn)有中斷請(qǐng)求時(shí)才去響應(yīng)和處理。（2）處理完畢后的歸屬不同：缺頁中斷處理完后，仍返回到原指令去重新執(zhí)行，因?yàn)槟菞l指令并未執(zhí)行；而一般中斷則是或返回到被中斷進(jìn)程的下一條指令去執(zhí)行，因?yàn)樯弦粭l指令已經(jīng)執(zhí)行完了，或重新調(diào)度，去執(zhí)行別的進(jìn)程程序。9．怎樣理解把相對(duì)地址劃分成數(shù)對(duì)：（頁號(hào)，頁位移）的過程對(duì)于用戶是“透明”的？答：在操作系統(tǒng)中，所謂“透明”，即指用戶不知道的意思。對(duì)于分頁式存儲(chǔ)管理來說，用戶向系統(tǒng)提供的相對(duì)地址空間，是一個(gè)一維的連續(xù)空間。系統(tǒng)接受了這個(gè)作業(yè)后，在部把這個(gè)相對(duì)地址空間劃分成若干頁。由于這種劃分對(duì)于用戶來說是根本不知道的，所以說把相對(duì)地址劃分成數(shù)對(duì)：（頁號(hào)，頁位移）的過程對(duì)于用戶是“透明”的。各種存儲(chǔ)管理策略的適用場(chǎng)合10．做一個(gè)綜述，說明從單一連續(xù)區(qū)存儲(chǔ)管理到固定分區(qū)存儲(chǔ)管理，到可變分區(qū)存儲(chǔ)管理，到分頁式存儲(chǔ)管理和分段式存儲(chǔ)管理，再到請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理，每一種存儲(chǔ)管理的出現(xiàn)，都是在原有基礎(chǔ)上的發(fā)展和提高。各種存儲(chǔ)管理策略的適用場(chǎng)合答：教材共介紹了6種存儲(chǔ)管理策略，它們適用于不同的場(chǎng)合，如圖所示。圖中，在單一連續(xù)分區(qū)存儲(chǔ)管理與固定分區(qū)存儲(chǔ)管理之間畫了一條線，表明位于線以上的存儲(chǔ)管理策略只適用于單道程序設(shè)計(jì)，位于以下存儲(chǔ)管理策略都適用于多道程序設(shè)計(jì)；在可變分區(qū)存儲(chǔ)管理與分頁式、分段式存儲(chǔ)管理之間畫了一條線，表明位于線以上的存儲(chǔ)管理策略都要求為進(jìn)入存的作業(yè)分配一個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)，以下的存儲(chǔ)管理策略打破了連續(xù)性的要求；在分頁式、分段式存儲(chǔ)管理與請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理之間畫了一條線，表明位于線以上的存儲(chǔ)管理策略都要求使作業(yè)程序全部進(jìn)入存，而以下的存儲(chǔ)管理策略打破了全部的要求，只要部分裝入存就可以了?？梢?，每一種新存儲(chǔ)管理策略的出現(xiàn)，都是在原有存儲(chǔ)管理基礎(chǔ)上的一次發(fā)展和提高。它們從簡單到復(fù)雜，從不完善到逐漸完善。11.利用伙伴系統(tǒng)分配一個(gè)1MB的存區(qū)域，存儲(chǔ)請(qǐng)求和釋放的序列為：請(qǐng)求A(70KB)、請(qǐng)求B(35KB)、請(qǐng)求C(80KB)、釋放A、請(qǐng)求D(60KB)、釋放B、釋放D、釋放C。畫出類似于圖3-20的圖。答：結(jié)果如下圖所示。四、計(jì)算1．在可變分區(qū)存儲(chǔ)管理中，按地址法組織當(dāng)前的空閑分區(qū)，其大小分別為：10KB，4KB，20KB，18KB，7KB，9KB，12KB和15KB?，F(xiàn)在依次有3個(gè)存儲(chǔ)請(qǐng)求為：12KB，10KB，9KB。試問使用最先適應(yīng)算法時(shí)的分配情形如何？那么最佳適應(yīng)、最壞適應(yīng)呢？解：我們用表來說明實(shí)行各種分配算法時(shí)的情形。（1）最先適應(yīng)算法請(qǐng)求隊(duì)列最先適應(yīng)算法初始10K4K20K18K7K9K12K15K12K10K4K8K18K7K9K12K15K10K04K8K18K7K9K12K15K9K04K8K9K7K9K12K15K（2）最佳適應(yīng)算法請(qǐng)求隊(duì)列最佳適應(yīng)算法初始10K4K20K18K7K9K12K15K12K10K4K20K18K7K9K015K10K04K20K18K7K9K015K9K04K20K18K7K0015K（3）最壞適應(yīng)算法請(qǐng)求隊(duì)列最壞適應(yīng)算法初始10K4K20K18K7K9K12K15K12K10K4K8K18K7K9K12K15K10K10K4K8K8K7K9K12K15K9K10K4K8K8K7K9K12K6K可見，分配算法不同，選擇的分配對(duì)象也不一樣。2．系統(tǒng)存被劃分成8塊，每塊4KB。某作業(yè)的虛擬地址空間共劃分成16個(gè)頁面。當(dāng)前在存的頁與存塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示，未列出的頁表示不在存。頁號(hào)塊號(hào)頁號(hào)塊號(hào)02441153269530117試指出對(duì)應(yīng)于下列虛擬地址的絕對(duì)地址：（a）20 （b）4100 （c）8300解：（a）虛擬地址20對(duì)應(yīng)的頁號(hào)是0，頁位移是20。用0去查頁表，知道第0頁現(xiàn)在存放在存的第2塊。由于每塊的長度是4KB，所以第2塊的起始地址為8192。因此，虛擬地址20所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址是：8192+20=8212（b）虛擬地址4100對(duì)應(yīng)的頁號(hào)是：4100/4096=1（“/”是整除運(yùn)算符）對(duì)應(yīng)的頁位移是：4100%4096=4（“%”是求余運(yùn)算符）用1去查頁表，知道第1頁現(xiàn)在存放在存的第1塊。第1塊的起始地址為4096。因此，虛擬地址4100所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址是：4096+4=4100（c）虛擬地址8300對(duì)應(yīng)的頁號(hào)是：8300/4096=2（“/”是整除運(yùn)算符）對(duì)應(yīng)的頁位移是：8300%4096=108（“%”是求余運(yùn)算符）用2去查頁表，知道第2頁現(xiàn)在存放在存的第6塊。第6塊的起始地址為6×4K=24576因此，虛擬地址8300所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址是24576+108=246843．某請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，接收一個(gè)共7頁的作業(yè)。作業(yè)運(yùn)行時(shí)的頁面走向如下：1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6若采用最近最久未用（LRU）頁面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊和4塊存空間時(shí)，各會(huì)產(chǎn)生出多少次缺頁中斷？如果采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面淘汰算法時(shí)，結(jié)果又如何？解：（1）采用最近最久未用（LRU）頁面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊存空間時(shí)所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為18次，如圖（a）所示；在得到4塊存空間時(shí)所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為10次，如圖（b）所示。圖LRU時(shí)的情形（2）采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊存空間時(shí)所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為18次，如圖（a）所示；在得到4塊存空間時(shí)所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為14次，如圖（b）所示。圖FIFO時(shí)的情形關(guān)于先進(jìn)先出（FIFO）頁面淘汰算法，在給予作業(yè)更多的存塊時(shí)，缺頁中斷次數(shù)有可能上升，這是所謂的異常現(xiàn)象。但要注意，并不是在任何情況下都會(huì)出現(xiàn)異常。是否出現(xiàn)異常，取決于頁面的走向。本題所給的頁面走向，在FIFO頁面淘汰算法下，并沒有引起異常：2塊時(shí)缺頁中斷次數(shù)為18次，4塊時(shí)缺頁中斷次數(shù)為14次。4.有段表如下所示。已知邏輯地址：（1）[0，430]；（2）[3，400]；（3）[1，10]；（4）[2，2500]；（5）[4，42]；（6）[1，11]。求它們所對(duì)應(yīng)的物理地址。段號(hào)段長段基址06002191142300210090358013274961954解：（1）物理地址為：219+430=649；（2）物理地址為：1327+400=1727；（3）物理地址為：2300+10=2310；（4）第2段的段長為100，現(xiàn)在邏輯地址中的段位移2500超出段長，發(fā)生越界錯(cuò)；（5）物理地址為：1954+42=1996；（6）物理地址為：2300+11=2311。第4章習(xí)題答案一、填空1.I/O設(shè)備一般由機(jī)械和電子兩個(gè)部分組成。為了使設(shè)計(jì)更加模塊化、更具通用性，也為了降低設(shè)計(jì)制作的成本，如今常把它們分開來處理：電子部分稱作是“設(shè)備控制器”；機(jī)械部分被稱作是“設(shè)備”。2．磁帶、磁盤這樣的存儲(chǔ)設(shè)備都是以塊為單位與存進(jìn)行信息交換的。3．以用戶作業(yè)發(fā)出的磁盤I/O請(qǐng)求的柱面位置，決定請(qǐng)求執(zhí)行順序的調(diào)度，稱為移臂調(diào)度。4．DMA控制器在獲得總線控制權(quán)的情況下能直接與存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，無需CPU介入。5．在DMA方式下，設(shè)備與存儲(chǔ)器之間進(jìn)行的是成批數(shù)據(jù)傳輸。6．通道程序是由通道執(zhí)行的。7．通道是一個(gè)獨(dú)立于CPU的、專門用來管理輸入/輸出操作的處理機(jī)。8．緩沖的實(shí)現(xiàn)有兩種方法：一種是采用專門硬件寄存器的硬件緩沖，一種是在存儲(chǔ)器里開辟一個(gè)區(qū)域，作為專用的I/O緩沖區(qū)，稱為軟件緩沖。9．設(shè)備管理中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有系統(tǒng)設(shè)備表（SDT）和設(shè)備控制塊（DCB）。10．基于設(shè)備的分配特性，可以把系統(tǒng)中的設(shè)備分為獨(dú)享、共享和虛擬三種類型。11．引起中斷發(fā)生的事件稱為中斷源。二、選擇1．在對(duì)磁盤進(jìn)行讀/寫操作時(shí)，下面給出的參數(shù)中，C是不正確的。A． 柱面號(hào) B．磁頭號(hào) C．盤面號(hào) D．扇區(qū)號(hào)2．在設(shè)備管理中，是由B完成真正的I/O操作的。A．輸入/輸出管理程序 B．設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序C．中斷處理程序 D．設(shè)備啟動(dòng)程序3．在下列磁盤調(diào)度算法中，只有D考慮I/O請(qǐng)求到達(dá)的先后次序。A．最短查找時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法 B．電梯調(diào)度算法C．單向掃描調(diào)度算法 D．先來先服務(wù)調(diào)度算法4．下面所列的容里，C不是DMA方式傳輸數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。A．直接與存交換數(shù)據(jù) B．成批交換數(shù)據(jù)C．與CPU并行工作 D．快速傳輸數(shù)據(jù)5．在CPU啟動(dòng)通道后，由A執(zhí)行通道程序，完成CPU所交給的I/O任務(wù)。A． 通道 B．CPU C．設(shè)備 D．設(shè)備控制器6．利用SPOOL技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的目的是A。A．把獨(dú)享的設(shè)備變?yōu)榭梢怨蚕? B．便于獨(dú)享設(shè)備的分配C．便于對(duì)獨(dú)享設(shè)備的管理 D．便于獨(dú)享設(shè)備與CPU并行工作7．通常，緩沖池位于C中。A．設(shè)備控制器 B．輔助存儲(chǔ)器 C．主存儲(chǔ)器 D．寄存器8．B是直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備。A．磁帶 B．磁盤 C．打印機(jī) D．鍵盤顯示終端9．SPOOLING系統(tǒng)提高了A的利用率。A．獨(dú)享設(shè)備 B．輔助存儲(chǔ)器 C．共享設(shè)備 D．主存儲(chǔ)器10．按照設(shè)備的D分類，可將系統(tǒng)中的設(shè)備分為字符設(shè)備和塊設(shè)備兩種。A．從屬關(guān)系 B．分配特性 C．操作方式 D．工作特性11.所謂“設(shè)備無關(guān)性”，是指B。A．I/O設(shè)備具有獨(dú)立執(zhí)行I/O功能的特性B．用戶程序中使用的設(shè)備名與具體的物理設(shè)備無關(guān)C．設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與具體的物理設(shè)備無關(guān)D．系統(tǒng)能夠獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享三、問答1．基于設(shè)備的從屬關(guān)系，可以把設(shè)備分為系統(tǒng)設(shè)備與用戶設(shè)備兩類。根據(jù)什么來區(qū)分一個(gè)設(shè)備是系統(tǒng)設(shè)備還是用戶設(shè)備呢？答：所謂“系統(tǒng)設(shè)備”，是指在操作系統(tǒng)生成時(shí)就已被納入系統(tǒng)管理圍的設(shè)備；所謂“用戶設(shè)備”是指在完成應(yīng)用任務(wù)過程中，用戶特殊需要的設(shè)備。因此，判定一個(gè)設(shè)備是系統(tǒng)設(shè)備還是用戶設(shè)備，依據(jù)是它在系統(tǒng)生成時(shí)，是否已經(jīng)納入了系統(tǒng)的管理圍。如果是，它就是系統(tǒng)設(shè)備；如果不是，它就是用戶設(shè)備。2．設(shè)備管理的主要功能是什么？答：設(shè)備管理的主要功能是：（1）提供一組I/O命令，以便用戶進(jìn)程能夠在程序中提出I/O請(qǐng)求，這是用戶使用外部設(shè)備的“界面”；（2）記住各種設(shè)備的使用情況，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的分配與回收；（3）對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行管理，解決設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與CPU之間的速度匹配問題；（4）按照用戶的具體請(qǐng)求，啟動(dòng)設(shè)備，通過不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)行實(shí)際的I/O操作；I/O操作完成之后，將結(jié)果通知用戶進(jìn)程，從而實(shí)現(xiàn)真正的I/O操作。3．試分析最短查找時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法的“不公平”之處。比如，例4-1里原來磁臂移到16柱面后，下一個(gè)被處理的I/O請(qǐng)柱面1。假定在處理16柱面時(shí)，到達(dá)一個(gè)對(duì)柱面8的I/O新請(qǐng)求，那么下一個(gè)被處理的就不是柱面1而是柱面8了。這有什么弊端存在？答：最短查找時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法，只考慮各I/O請(qǐng)求之間的柱面距離，不去過問這些請(qǐng)求到達(dá)的先后次序。這樣一來，可能會(huì)出現(xiàn)的弊端是磁頭總是關(guān)照鄰近的I/O請(qǐng)求，冷待了早就到達(dá)的、位于磁盤兩頭的I/O請(qǐng)求。這對(duì)于它們來說，當(dāng)然是“不公平”的。4．總結(jié)設(shè)備和CPU在數(shù)據(jù)傳輸?shù)?種方式中，各自在“啟動(dòng)、數(shù)據(jù)傳輸、I/O管理以及善后處理”各個(gè)環(huán)節(jié)所承擔(dān)的責(zé)任。答：使用“程序循環(huán)測(cè)試”的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不僅啟動(dòng)、I/O管理和善后處理等工作要由CPU來承擔(dān)，即使在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，CPU也要做諸如從控制器的數(shù)據(jù)寄存器里取出設(shè)備的輸入信息，送至存；將輸出的信息，從存送至控制器的數(shù)據(jù)寄存器，以供設(shè)備輸出等工作。因此，在這種方式下，CPU不僅要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行測(cè)試和等待，并且只能與設(shè)備串行工作，整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率發(fā)揮不出來。使用“中斷”的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，啟動(dòng)、I/O管理以及善后處理等工作仍然要由CPU來承擔(dān)，但在設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，CPU和外部設(shè)備實(shí)行了并行工作。在這種方式下，CPU的利用率有了一定的提高。使用“直接存儲(chǔ)器存取（DMA）”的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，I/O的啟動(dòng)以及善后處理是CPU的事情，數(shù)據(jù)傳輸以及I/O管理等事宜均由DMA負(fù)責(zé)實(shí)行。不過，DMA方式是通過“竊取”總線控制權(quán)的辦法來工作的。在它工作時(shí)，CPU被掛起，所以并非設(shè)備與CPU在并行工作。因此，在一定程度上影響了CPU的效率。使用“通道”方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在用戶發(fā)出I/O請(qǐng)求后，CPU就把該請(qǐng)求全部交由通道去完成。通道在整個(gè)I/O任務(wù)結(jié)束后，才發(fā)出中斷信號(hào)，請(qǐng)求CPU進(jìn)行善后處理。這時(shí)CPU對(duì)I/O請(qǐng)求只去做啟動(dòng)和善后處理工作，輸入/輸出的管理以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)仁乱?，全部由通道?dú)立完成，并且真正實(shí)現(xiàn)了CPU與設(shè)備之間的并行操作。5．用戶程序中采用“設(shè)備類，相對(duì)號(hào)”的方式使用設(shè)備有什么優(yōu)點(diǎn)？答：在用戶程序中采用“設(shè)備類，相對(duì)號(hào)”的方式使用設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是：第一，用戶不需要記住系統(tǒng)中每一臺(tái)設(shè)備的具體設(shè)備號(hào)，這是非常麻煩的事情；第二，在多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境下，用戶并不知道當(dāng)前哪一臺(tái)設(shè)備已經(jīng)分配，哪一臺(tái)設(shè)備仍然空閑。通過“設(shè)備類，相對(duì)號(hào)”來提出對(duì)設(shè)備的使用請(qǐng)求，系統(tǒng)就可以根據(jù)當(dāng)前的具體情況來分配，從而提高設(shè)備的使用效率；第三，用戶并不知道設(shè)備的好壞情況。如果是用“絕對(duì)號(hào)”指定具體的設(shè)備，而該設(shè)備正好有故障時(shí)，這次I/O任務(wù)就不可能完成，程序也就無法運(yùn)行下去。但通過“設(shè)備類，相對(duì)號(hào)”來提出對(duì)設(shè)備的使用請(qǐng)求，系統(tǒng)就可以靈活處理這種情況，把好的設(shè)備分配出去。6．啟動(dòng)磁盤執(zhí)行一次輸入/輸出操作要花費(fèi)哪幾部分時(shí)間？哪個(gè)時(shí)間對(duì)磁盤的調(diào)度最有影響？答：的運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)于磁盤軸的旋轉(zhuǎn)來講較緩慢。因此，查找時(shí)間對(duì)磁盤調(diào)度的影響更為主要。7．解釋“通道命令字”、“通道程序”和“通道地址字”三者的含義。答：所謂“通道命令字”，是指通道指令系統(tǒng)中的指令。只是為了與CPU的指令相區(qū)別，才把通道的指令改稱為“通道命令字”。若干條通道命令字匯集在一起，就構(gòu)成了一個(gè)“通道程序”，它規(guī)定了設(shè)備應(yīng)該執(zhí)行的各種操作和順序。通常，通道程序存放在通道自己的存儲(chǔ)部件里。當(dāng)通道中沒有存儲(chǔ)部件時(shí)，就存放在存儲(chǔ)器里。這時(shí)，為了使通道能取得通道程序去執(zhí)行，必須把存放通道程序的存起始地址告訴通道。存放這個(gè)起始地址的存固定單元，被稱為“通道地址字”。8．何為DMA？通道與DMA有何區(qū)別？答：所謂“DMA”，是指“直接存儲(chǔ)器存取”的數(shù)據(jù)傳輸方式，其最大特點(diǎn)是能使I/O設(shè)備直接和存儲(chǔ)器進(jìn)行成批數(shù)據(jù)的快速傳輸。適用于一些高速的I/O設(shè)備，如磁帶、磁盤等。通道方式與DMA方式之間的區(qū)別如下。（1）在DMA方式下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颉鬏旈L度和地址等仍然需要由CPU來控制。但在通道方式下，所需的CPU干預(yù)大大減少。（2）在DMA方式下，每臺(tái)設(shè)備要有一個(gè)DMA控制器。當(dāng)設(shè)備增加時(shí)，多個(gè)DMA控制器的使用，顯然不很經(jīng)濟(jì)；但在通道方式下，一個(gè)通道可以控制多臺(tái)設(shè)備，這不僅節(jié)省了費(fèi)用，而且減輕了CPU在輸入/輸出中的負(fù)擔(dān)。（3）在DMA方式下傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，是采用“竊取”總線控制權(quán)的辦法來工作的。因此，CPU與設(shè)備之間并沒有實(shí)現(xiàn)真正的并行工作；在通道方式下，CPU把I/O任務(wù)交給通道后，它就與通道就真正并行工作。9．解釋記錄的成組與分解。為什么要這樣做？答：往磁帶、磁盤上存放信息時(shí)，經(jīng)常是把若干個(gè)記錄先在存緩沖區(qū)里拼裝成一塊，然后再寫到磁帶或磁盤上。存儲(chǔ)設(shè)備與存儲(chǔ)器進(jìn)行信息交換時(shí)，就以塊為單位。這個(gè)把記錄拼裝成塊的過程，被稱為是“記錄的成組”。從磁帶、磁盤上讀取記錄時(shí)，先是把含有那個(gè)記錄的塊讀到存的緩沖區(qū)中，在那里面挑選出所需要的記錄，然后把它送到存存放的目的地。這個(gè)把記錄從緩沖區(qū)里挑選出來的過程，被稱為是“記錄的分解”。之所以這樣做，一是為了提高存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)利用率；二是減少、外存之間信息交換次數(shù)，提高系統(tǒng)的效率。10．試述SPOOL系統(tǒng)中的3個(gè)組成軟件模塊各自的作用。答：SPOOLING系統(tǒng)中的3個(gè)軟件模塊是預(yù)輸入程序、緩輸出程序和井管理程序。它們各自的作用如下。（1）預(yù)輸入程序預(yù)先把作業(yè)的全部信息輸入到磁盤的輸入井中存放，以便在需要作業(yè)信息以及作業(yè)運(yùn)行過程中需要數(shù)據(jù)時(shí)，可以直接從輸入井里得到，而無需與輸入機(jī)交往，避免了等待使用輸入機(jī)的情況發(fā)生。（2）緩輸出程序總是查看“輸出井”中是否有等待輸出的作業(yè)信息。如果有，就啟動(dòng)輸出設(shè)備（如打印機(jī)）進(jìn)行輸出。因此，由于作業(yè)的輸出是針對(duì)輸出井進(jìn)行的，所以不會(huì)出現(xiàn)作業(yè)因?yàn)榈却敵龆枞默F(xiàn)象。（3）井管理程序分為“井管理讀程序”和“井管理寫程序”。當(dāng)作業(yè)請(qǐng)求輸入設(shè)備工作時(shí)，操作系統(tǒng)就調(diào)用井管理讀程序，把讓輸入設(shè)備工作的任務(wù)，轉(zhuǎn)換成從輸入井中讀取所需要的信息；當(dāng)作業(yè)請(qǐng)求打印輸出時(shí)，操作系統(tǒng)就調(diào)用井管理寫程序，把讓輸出設(shè)備工作的任務(wù)，轉(zhuǎn)換成為往輸出井里輸出。11.為了能夠使CPU與設(shè)備控制器中的各個(gè)寄存器進(jìn)行通信，I/O系統(tǒng)常采用哪樣的兩種方法來實(shí)現(xiàn)？答：為使CPU與設(shè)備控制器中的各個(gè)寄存器進(jìn)行通信，I/O系統(tǒng)常采用“單獨(dú)的I/O空間”和“存映射I/O”兩種方法來實(shí)現(xiàn)。在“單獨(dú)的I/O空間”方法里，設(shè)備控制器的每個(gè)寄存器都有一個(gè)I/O端口號(hào)，它們單獨(dú)組成一個(gè)地址空間。這樣，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除了存空間外，還有一個(gè)I/O端口地址空間。CPU將用不同的指令，完成對(duì)存空間和I/O端口地址空間的訪問。在“存映射I/O”方法里，設(shè)備控制器里的每個(gè)寄存器沒有了特定的設(shè)備（端口）地址，而是唯一地與一個(gè)存地址相關(guān)聯(lián)，這些地址不會(huì)分配作他用。CPU將通過相同的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)存空間的訪問。也就是說，采用存映射I/O，可以減少CPU中指令類型的數(shù)目。四、計(jì)算1．在例4-1里，對(duì)電梯調(diào)度算法只給出了初始由外往里移動(dòng)磁臂的調(diào)度結(jié)果。試問如果初始時(shí)假定是由里往外移動(dòng)磁臂，則調(diào)度結(jié)果又是什么？解：這時(shí)調(diào)度的順序是11→9→1→12→16→34→36，總共劃過的柱面數(shù)是：2+8+11+4+18+2=452．磁盤請(qǐng)求以10、22、20、2、40、6、38柱面的次序到達(dá)磁盤驅(qū)動(dòng)器。移動(dòng)臂移動(dòng)一個(gè)柱面需要6ms，實(shí)行以下磁盤調(diào)度算法時(shí)，各需要多少總的查找時(shí)間？假定磁臂起始時(shí)定位于柱面20。（a）先來先服務(wù)；（b）最短查找時(shí)間優(yōu)先；（c）電梯算法（初始由外向里移動(dòng)）。解：（a）先來先服務(wù)時(shí)，調(diào)度的順序是20→10→22→20→2→40→6→38，總共劃過的柱面數(shù)是：10+12+2+18+38+34+32=146因此，總的查找時(shí)間為：146×6=876ms。（b）最短查找時(shí)間優(yōu)先時(shí)，調(diào)度的順序是20→22→10→6→2→38→40（由于磁臂起始時(shí)定位于柱面20，所以可以把后面第20柱面的訪問立即進(jìn)行），總共劃過的柱面數(shù)是：2+12+4+4+36+2=60因此，總的查找時(shí)間為：60×6=360ms。（c）電梯算法（初始由外向里移動(dòng)）時(shí)，調(diào)度的順序是20→22→38→40→10→6→2（由于磁臂起始時(shí)定位于柱面20，所以可以把后面第20柱面的訪問立即進(jìn)行），總共劃過的柱面數(shù)是：2+16+2+30+4+4=58因此，總的查找時(shí)間為：58×6=348ms。3．假定磁盤的移動(dòng)臂現(xiàn)在處于第8柱面。有如下表所示的6個(gè)I/O請(qǐng)求等待訪問磁盤，試列出最省時(shí)間的I/O響應(yīng)次序。序號(hào)柱面號(hào)磁頭號(hào)扇區(qū)號(hào)1963275631520649445209567152解：由于移動(dòng)臂現(xiàn)在處于第8柱面，如果按照“先來先服務(wù)”調(diào)度算法，對(duì)這6個(gè)I/O的響應(yīng)次序應(yīng)該是8→9→7→15→9→20→7；如果是按照“最短查找時(shí)間優(yōu)先”調(diào)度算法，對(duì)這6個(gè)I/O的響應(yīng)次序可以有兩種，一是8→9→7→15→20（到達(dá)9時(shí)完成1和4的請(qǐng)求，到達(dá)7時(shí)完成2和6的請(qǐng)求），二是8→7→9→15→20（到達(dá)7時(shí)完成2和6的請(qǐng)求，到達(dá)9時(shí)完成1和4的請(qǐng)求）；如果按照“電梯”調(diào)度算法，對(duì)這6個(gè)I/O的響應(yīng)次序可以有兩種，一是8→9→15→20→7（由里往外的方向，到達(dá)9時(shí)完成1和4的請(qǐng)求，到達(dá)7時(shí)完成2和6的請(qǐng)求），二是8→7→9→15→20（由外往里的方向，到達(dá)7時(shí)完成2和6的請(qǐng)求，到達(dá)9時(shí)完成1和4的請(qǐng)求）；如果按照“單向掃描”調(diào)度算法，對(duì)這6個(gè)I/O的響應(yīng)次序是8→9→15→20→0→7。對(duì)比后可以看出，實(shí)行8→7→9→15→20的響應(yīng)次序會(huì)得到最省的時(shí)間，因?yàn)檫@時(shí)移動(dòng)臂的移動(dòng)柱面數(shù)是：1+2+6+5=14第5章習(xí)題答案一、填空1．一個(gè)文件的文件名是在創(chuàng)建該文件時(shí)給出的。2．所謂“文件系統(tǒng)”，由與文件管理有關(guān)的那部分軟件、被管理的文件以及管理所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三部分組成。3．塊是輔助存儲(chǔ)器與存之間進(jìn)行信息傳輸?shù)膯挝弧?．在用位示圖管理磁盤存儲(chǔ)空間時(shí)，位示圖的尺寸由磁盤的總塊數(shù)決定。5．采用空閑區(qū)表法管理磁盤存儲(chǔ)空間，類似于存儲(chǔ)管理中采用可變分區(qū)存儲(chǔ)管理方法管理存儲(chǔ)器。6．操作系統(tǒng)是通過文件控制塊（FCB）感知一個(gè)文件的存在的。7．按用戶對(duì)文件的存取權(quán)限將用戶分成若干組，規(guī)定每一組用戶對(duì)文件的訪問權(quán)限。這樣，所有用戶組存取權(quán)限的集合稱為該文件的存取控制表。8．根據(jù)在輔存上的不同存儲(chǔ)方式，文件可以有順序、和索引三種不同的物理結(jié)構(gòu)。9．如果把文件視為有序的字符集合，在其部不再對(duì)信息進(jìn)行組織劃分，那么這種文件的邏輯結(jié)構(gòu)被稱為“流式文件”。10．如果用戶把文件信息劃分成一個(gè)個(gè)記錄，存取時(shí)以記錄為單位進(jìn)行，那么這種文件的邏輯結(jié)構(gòu)稱為“記錄式文件”。11.操作系統(tǒng)應(yīng)該提供一個(gè)環(huán)境，保證信息使用的私密和共享，這是系統(tǒng)部的安全問題；另一方面，操作系統(tǒng)還需要提供各種手段，防止來自各方的有意或無意的入侵和攻擊，這是系統(tǒng)外部的安全問題。12.“文件備份”的含義，就是為系統(tǒng)中的文件建立相應(yīng)的副本。它通常有兩種方法，一是所謂的“全量轉(zhuǎn)儲(chǔ)”，一是所謂的“增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)”。13.用戶總是從使用的角度出發(fā)去組織文件，系統(tǒng)則總是從存儲(chǔ)的角度出發(fā)去組織文件的。14.在記錄式文件中，總要有一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)能夠唯一地標(biāo)識(shí)記錄，以便對(duì)記錄加以區(qū)分。文件中的這種數(shù)據(jù)項(xiàng)被稱為主關(guān)鍵字或主鍵。二、選擇1．下面的B不是文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。A．索引文件 B．記錄式文件 C．串聯(lián)文件 D．連續(xù)文件2．有一磁盤，共有10個(gè)柱面，每個(gè)柱面20個(gè)磁道，每個(gè)盤面分成16個(gè)扇區(qū)。采用位示圖對(duì)其存儲(chǔ)空間進(jìn)行管理。如果字長是16個(gè)二進(jìn)制位，那么位示圖共需A字。A．200 B．128 C．256 D．1003．操作系統(tǒng)為每一個(gè)文件開辟一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，在它的里面記錄著該文件的有關(guān)信息。這就是所謂的B。A．進(jìn)程控制塊 B．文件控制塊C．設(shè)備控制塊 D．作業(yè)控制塊4．文件控制塊的英文縮寫符號(hào)是C。A．PCB B．DCB C．FCB D．JCB5．一個(gè)文件的絕對(duì)路徑名總是以C打頭。A．磁盤名 B．字符串 C．分隔符 D．文件名6．一個(gè)文件的絕對(duì)路徑名是從B開始，逐步沿著每一級(jí)子目錄向下，最后到達(dá)指定文件的整個(gè)通路上所有子目錄名組成的一個(gè)字符串。A．當(dāng)前目錄 B．根目錄C．多級(jí)目錄 D．二級(jí)目錄7．從用戶的角度看，引入文件系統(tǒng)的主要目的是D。A．實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ) B．保存用戶和系統(tǒng)文檔 C．保存系統(tǒng)文檔 D．實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的按名存取8．按文件的邏輯結(jié)構(gòu)劃分，文件主要有兩類：A。A．流式文件和記錄式文件 B．索引文件和隨機(jī)文件C．永久文件和臨時(shí)文件 D．只讀文件和讀寫文件9．位示圖用于B。A．文件目錄的查找 B．磁盤空間的管理C．主存空間的共享 D．文件的保護(hù)和10．用戶可以通過調(diào)用C文件操作，來歸還文件的使用權(quán)。A．建立 B．打開 C．關(guān)閉 D．刪除11.文件目錄采用樹型結(jié)構(gòu)而不采用簡單的表結(jié)構(gòu)，最主要的原因是C。A．解決查詢速度 B．方便用戶使用C．解決文件重名 D．便于文件三、問答1．為什么位示圖法適用于分頁式存儲(chǔ)管理和對(duì)磁盤存儲(chǔ)空間的管理？如果在存儲(chǔ)管理中采用可變分區(qū)存儲(chǔ)管理方案，也能采用位示圖法來管理空閑區(qū)嗎？為什么？答：無論是分頁式存儲(chǔ)管理還是磁盤存儲(chǔ)空間的管理，它們面對(duì)的管理對(duì)象——存儲(chǔ)塊（存塊或磁盤塊）的數(shù)量，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中是固定不變的。因此，可以很方便地用相同數(shù)量的二進(jìn)制位來對(duì)應(yīng)管理它們。但如果在存儲(chǔ)管理中采用可變分區(qū)存儲(chǔ)管理方案，那么在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，分區(qū)的數(shù)目是變化的。因此，也就無法用位示圖法來管理這些分區(qū)的使用情況。2．有些操作系統(tǒng)提供系統(tǒng)調(diào)用命令RENAME給文件重新命名。同樣，也可以通過把一個(gè)文件復(fù)制到一個(gè)新文件、然后刪除舊文件的方法達(dá)到給文件重新命名的目的。試問這兩種做法有何不同？答：使用RENAME命令給文件重新命名時(shí)，用戶要提供兩個(gè)參數(shù)：舊文件名，新文件名。RENAME命令將根據(jù)舊文件名找到文件的目錄項(xiàng)，把里面登記的舊文件名改為新文件名。所以，文件重新命名的功能就是修改該文件目錄里的文件名，其他特性不變。后一種方法是先對(duì)文件進(jìn)行復(fù)制，為其起一個(gè)新的名字，然后再刪除舊的文件。這時(shí)，復(fù)制過程猶如創(chuàng)建一個(gè)文件，新文件除了名字與以前不同外，文件的某些特性也改變了，例如存放的地址不同了。所以，采用這種方法雖然也能夠達(dá)到給文件重新命名的目的，但顯得要比前一種方法復(fù)雜一些。3．“文件目錄”和“目錄文件”有何不同？答：“文件目錄”是指一個(gè)文件的目錄項(xiàng)，里面存放著文件的有關(guān)數(shù)據(jù)信息?！澳夸浳募眲t是指如果文件很多，那么文件目錄項(xiàng)的數(shù)量也就很多。為此，操作系統(tǒng)經(jīng)常把這些目錄項(xiàng)匯集在一起，作為一個(gè)文件來加以管理，這就是所謂的“目錄文件”。因此，“文件目錄”和“目錄文件”是兩個(gè)不同的概念，不能混為一談。4．一個(gè)文件的絕對(duì)路徑名和相對(duì)路徑名有何不同？答：在樹型目錄結(jié)構(gòu)中，用戶要訪問一個(gè)文件，必須使用文件的路徑名來標(biāo)識(shí)文件。從根目錄出發(fā)、一直到所要訪問的文件，將所經(jīng)過的目錄名字用分隔符連接起來，所形成的字符串，就是該文件的絕對(duì)路徑名。如果是從當(dāng)前目錄出發(fā)，一直到所要訪問的文件，將所經(jīng)過的目錄名字用分隔符連接起來，所形成的字符串，就是該文件的相對(duì)路徑名?？梢钥闯?，絕對(duì)路徑名是文件的全名，必須從根目錄開始。所以，一個(gè)文件的絕對(duì)路徑名是惟一的。相對(duì)路徑名總是從當(dāng)前目錄往下，所以文件的相對(duì)路徑名與當(dāng)前位置有關(guān)，是不惟一的。5．試述“創(chuàng)建文件”與“打開文件”兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用在功能上的不同之處。答：所謂“創(chuàng)建文件”，表示原先該文件并不存在。所以創(chuàng)建文件時(shí)，最主要的功能是在磁盤上為其開辟存儲(chǔ)空間，建立起該文件的FCB。文件創(chuàng)建后，有了它的FCB，系統(tǒng)才真正感知到它的存在；“打開文件”是這個(gè)文件已經(jīng)存在，只是它的有關(guān)信息不在存。因此，打開文件最主要的功能是把該文件FCB中的信息復(fù)制到存中，以便為隨后對(duì)文件的操作帶來便利。6．試述“刪除文件”與“關(guān)閉文件”兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用在功能上的不同之處。答：“刪除文件”最主要的功能是把該文件的FCB收回。文件沒有了FCB，系統(tǒng)也就無法感知到它的存在了。所以，在執(zhí)行了刪除文件的命令后，這個(gè)文件就在系統(tǒng)里消失了；而“關(guān)閉文件”最主要的功能是把復(fù)制到存活動(dòng)目錄表里的該文件的FCB信息取消。這樣一來，在存活動(dòng)目錄表里沒有了該文件的信息，就不能夠?qū)@個(gè)文件進(jìn)行讀、寫了。所以，關(guān)閉一個(gè)文件后，這個(gè)文件還存在，只是不能對(duì)它操作了。如果要操作，就必須再次將它打開（即把FCB里的信息復(fù)制到存的活動(dòng)目錄表），然后再進(jìn)行操作。7．為什么在使用文件之前，總是先將其打開后再用？答：有關(guān)文件的信息都存放在該文件的FCB里，只有找到文件的FCB，才能獲得它的一切信息。但FCB是在磁盤里。因此，只要對(duì)文件進(jìn)行操作，就要到磁盤里去找它的FCB。這種做法，無疑影響了文件操作的執(zhí)行速度。正因?yàn)槿绱?，操作系統(tǒng)才考慮在對(duì)文件進(jìn)行操作前，先將其打開，把文件的FCB容復(fù)制到存中來。這樣，查找文件的FCB，就不必每次都要去訪問磁盤。8．如果一個(gè)文件系統(tǒng)沒有提供顯式的打開命令（即沒有OPEN命令），但又希望有打開的功能，以便在使用文件時(shí)能減少與磁盤的交往次數(shù)。那么應(yīng)該把這一功能安排在哪個(gè)系統(tǒng)調(diào)用里合適？如何安排？答：文件系統(tǒng)中設(shè)置打開命令的根本目的，是減少文件操作時(shí)與磁盤的交往次數(shù)。如果系統(tǒng)沒有提供顯式的打開命令，但又要能減少與磁盤的交往次數(shù)，那么只需把這一功能安排在讀或?qū)懴到y(tǒng)調(diào)用命令里。這時(shí)，在讀、寫命令功能前面添加這樣的處理：總是先到存的活動(dòng)目錄表里查找該文件的FCB。如果找到，則表明在此前文件已經(jīng)被打開，于是就可以立即進(jìn)行所需要的讀、寫操作；如果沒有找到，那么表明在此前文件還沒有打開。于是應(yīng)該先按照文件名，到磁盤上去查找該文件的FCB，把它復(fù)制到存的活動(dòng)目錄表里，然后再進(jìn)行對(duì)它的操作。9.何為“獨(dú)立磁盤冗余陣列（RAID）”？答：在磁盤上組織數(shù)據(jù)時(shí)，利用多磁盤的并行訪問能力，一方面可以改善磁盤的傳輸率，另一方面可以利用多磁盤的大容量能力，存儲(chǔ)有關(guān)數(shù)據(jù)的額外的信息，它們或是數(shù)據(jù)本身的備份，或是諸如差錯(cuò)糾正碼、奇偶校驗(yàn)碼等信息。這樣的冗余信息，在系統(tǒng)出錯(cuò)或磁盤損壞時(shí)，可以用來進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)，或修復(fù)，從而改善磁盤存儲(chǔ)的可靠性。也就是說，利用多磁盤陣列，既可以改善磁盤的傳輸率，也可以增強(qiáng)磁盤的可靠性。當(dāng)前，將同時(shí)具有這兩種性能的磁盤陣列稱為“獨(dú)立磁盤冗余陣列（RAID）”。四、計(jì)算1．我們知道，可以用位示圖法或成組法來管理磁盤空間。假定表示一個(gè)磁盤地址需要D個(gè)二進(jìn)制位，一個(gè)磁盤共有B塊，其中有F塊空閑。在什么條件下，成組法占用的存儲(chǔ)空間少于位示圖？解：依題意，該磁盤共有B塊，這意味采用位示圖法來管理磁盤空間時(shí)，共需要B個(gè)二進(jìn)制位構(gòu)成位示圖的存儲(chǔ)空間；另一方面，現(xiàn)在共有F個(gè)空閑塊，而表示一個(gè)磁盤地址（即一個(gè)空閑塊）需要D個(gè)二進(jìn)制位。所以在當(dāng)前條件下，用成組法來管理磁盤空間中的F個(gè)空閑塊時(shí)，要用F×D個(gè)二進(jìn)制位的存儲(chǔ)空間來管理它們。因此，只要題中所給的D、B、F三者之間滿足關(guān)系：B>F×D就可以保證使用成組法占用的存儲(chǔ)空間少于位示圖。2．假定磁帶的存儲(chǔ)密度為每英寸800個(gè)字符，每個(gè)邏輯記錄長為160個(gè)字符，記錄間隙為0.6英寸。現(xiàn)在有1000個(gè)邏輯記錄需要存儲(chǔ)到磁帶上。分別回答：（1）不采用記錄成組技術(shù)，這時(shí)磁帶存儲(chǔ)空間的利用率是多少？（2）（3）若希望磁帶存儲(chǔ)空間的利用率大于50%，應(yīng)該多少個(gè)邏輯記錄為一組？解：（1）如果不采用記錄成組技術(shù)，存放一個(gè)邏輯記錄，就要有一個(gè)記錄間隙。因?yàn)榇艓У拇鎯?chǔ)密度為每英寸800個(gè)字符，每個(gè)邏輯記錄長為160個(gè)字符。所以一個(gè)邏輯記錄占用的磁帶長度是：160/800=0.2（英寸）一個(gè)記錄間隙所需要的磁帶長度為0.6英寸。所以，磁帶存儲(chǔ)空間的利用率是：0.2/（0.2+0.6）=0.25=25%（2）采用以5個(gè)邏輯記錄為一組的成組技術(shù)進(jìn)行存放，表示存放5個(gè)邏輯記錄后，有一個(gè)記錄間隙。5個(gè)邏輯記錄占用的磁帶長度是：0.2×5=1（英寸）1/（1+0.6）=0.625=62.5%（3）若希望磁帶存儲(chǔ)空間的利用率大于50%，假定應(yīng)該x個(gè)邏輯記錄為一組。這就是說，存放x個(gè)邏輯記錄后，有一個(gè)記錄間隙。x個(gè)邏輯記錄占用的磁帶長度是：0.2×x（英寸）；這時(shí)一個(gè)記錄間隙所需要的磁帶長度仍為0.6英寸。所以，磁帶存儲(chǔ)空間的利用率是：x/（x+0.6）=0.5解這個(gè)一元一次方程式，x=3。也就是說，當(dāng)把3個(gè)以上的邏輯記錄組成一組時(shí)，磁帶存儲(chǔ)空間的利用率將大于50%。3．假定有一個(gè)名為MYFILE的文件，共有10個(gè)邏輯記錄，每個(gè)邏輯記錄長為250個(gè)字節(jié)。磁盤塊尺寸為512字節(jié)，磁盤地址需要2個(gè)字節(jié)表示。把MYFILE采用結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在磁盤上。（1）畫出該文件在磁盤上的結(jié)構(gòu)圖（磁盤塊號(hào)自定）。（2）現(xiàn)在用戶要讀文件上包含第1425個(gè)字符的邏輯記錄。給出完成這一請(qǐng)求的主要工作步驟。解：（1）由于每個(gè)邏輯記錄長為250個(gè)字節(jié)，磁盤塊尺寸為512字節(jié)。所以，每個(gè)磁盤塊里可以存放兩個(gè)邏輯記錄，余下的字節(jié)用于存放指針，文件總共需要5塊。假定系統(tǒng)分配給該文件的磁盤塊號(hào)是：25、33、10、56、4。于是，該文件在磁盤上的結(jié)構(gòu)圖如圖5-1所示。（2）首先要知道包含第1425字節(jié)的邏輯記錄應(yīng)該放在結(jié)構(gòu)的第幾塊。因?yàn)橐粋€(gè)邏輯記錄是250個(gè)字節(jié)，2個(gè)邏輯記錄放在一個(gè)磁盤塊里。所以1425/（250×2）=2（“/”表示整除運(yùn)算）即包含第1425字節(jié)的邏輯記錄應(yīng)該放在結(jié)構(gòu)的第3塊（注意，由于是用整除，所以第1塊應(yīng)該是0）。其次，文件系統(tǒng)沿著指針，把第3塊（也就是塊號(hào)為56的塊）讀入存緩沖區(qū)中。最后，由1425%（250×2）=425 （“%”表示求余運(yùn)算）且250×1<425<250×2所以把緩沖區(qū)里的第2個(gè)記錄讀到用戶指定的存區(qū)里。計(jì)算題3的圖示 4.假設(shè)文件W有100個(gè)邏輯記錄，尺寸為512KB。磁盤塊的尺寸與邏輯記錄相同?，F(xiàn)要求分別用連續(xù)文件、串聯(lián)文件、索引文件的形式來存儲(chǔ)它。請(qǐng)： （1）畫出這三種文件的物理結(jié)構(gòu)圖； （2）若要隨機(jī)讀取記錄r7。試問在這三種結(jié)構(gòu)下，分別需要做多少次磁盤讀操作，并給出相應(yīng)說明（記錄號(hào)與磁盤塊號(hào)都從0開始）。 解：（1）三種文件的物理結(jié)構(gòu)圖如下： （2）若要隨機(jī)讀取記錄r7，在連續(xù)文件時(shí)，只需直接讀第107磁盤塊，因此只要做一次磁盤讀操作。在串聯(lián)文件時(shí)，先根據(jù)目錄項(xiàng)的指示，讀記錄r0所在磁盤塊100，從中得到r1所在磁盤塊號(hào)850，然后讀r1所在磁盤塊，從中得到r2所在位置，如此等等。因此，要讀記錄r7，需要做8次讀磁盤塊操作。在索引文件時(shí)，先根據(jù)目錄項(xiàng)的指示，讀入索引表，從表中查的記錄r7所在的磁盤塊號(hào)，據(jù)此讀入記錄r7。因此，需要進(jìn)行2次讀磁盤的操作。5.某文件系統(tǒng)在每個(gè)文件的目錄項(xiàng)中，開辟出有6個(gè)元素的一個(gè)一維數(shù)組，用以描述文件的物理結(jié)構(gòu)。數(shù)組的前4個(gè)元素為直接索引表，第5個(gè)元素為一級(jí)間接索引，第6個(gè)元素為二級(jí)間接索引。磁盤塊尺寸為512字節(jié)，記錄磁盤塊號(hào)需要花費(fèi)2個(gè)字節(jié)。請(qǐng)回答：（1）該文件系統(tǒng)能建立的最大文件尺寸為多少字節(jié)？（2）名為ZONG的文件有268個(gè)記錄，每個(gè)記錄尺寸為512個(gè)字節(jié)，試畫出該文件的物理結(jié)構(gòu)。解：（1）該文件系統(tǒng)能建立的最大文件尺寸為： (4+256+2562)×512B=65796×512=33687552B（2）文件ZONG有268個(gè)記錄，每個(gè)記錄尺寸為512個(gè)字節(jié)。這時(shí)： 268=4+256+8表明應(yīng)該用到二級(jí)索引，其物理結(jié)構(gòu)為：第6章習(xí)題答案一、填空1．信號(hào)量的物理意義是當(dāng)信號(hào)量值大于零時(shí)表示可分配資源的個(gè)數(shù)；當(dāng)信號(hào)量值小于零時(shí)，其絕對(duì)值為等待使用該資源的進(jìn)程的個(gè)數(shù)。2．所謂臨界區(qū)是指進(jìn)程程序中