計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)-課后習(xí)題答案-張堯?qū)W

第一章緒論

1.什么是操作系統(tǒng)的基本功能？

答：操作系統(tǒng)的職能是管理和控制汁算機(jī)系統(tǒng)中的所有硬、軟件資源，合理

地組織計(jì)算

機(jī)工作流程，并為用戶提供一個(gè)良好的工作環(huán)境和友好的接口。操作系統(tǒng)的

基本功能包括：

處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、信息管理(文件系統(tǒng)管理)和用戶接口

等。

2.什么是批處理、分時(shí)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)?各有什么特征？

答：批處理系統(tǒng)(batchprocessingsystem)：操作員把用戶提交的作業(yè)分

類，把一批作業(yè)編成一個(gè)作業(yè)執(zhí)行序列，由專門編制的監(jiān)督程序(monitor)自

動(dòng)依次處理。其主要特征是：用戶脫機(jī)使用計(jì)算機(jī)、成批處理、多道程序運(yùn)行。

分時(shí)系統(tǒng)(timesharingoperationsystem)：把處理機(jī)的運(yùn)行時(shí)間分成很短

的時(shí)間片，按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式，把處理機(jī)分配給各進(jìn)程使用。其主要特征是：

交互性、多用戶同時(shí)性、獨(dú)立性。

實(shí)時(shí)系統(tǒng)(realtimesystem)：在被控對(duì)象允許時(shí)間范圍內(nèi)作出響應(yīng)。其主

要特征是：對(duì)實(shí)時(shí)信息分析處理速度要比進(jìn)入系統(tǒng)快、要求安全可靠、資源利用

率低。

3.多道程序(multiprogramming)和多重處理(multiprocessing)有何區(qū)

別？

答；多道程序(multiprogramming)是作業(yè)之間自動(dòng)調(diào)度執(zhí)行、共享系統(tǒng)資

源，并不是真正地同時(shí)值行多個(gè)作業(yè)；而多重處理(multiprocessing)系統(tǒng)配

置多個(gè)CPU,能真正同時(shí)執(zhí)行多道程序。要有效使用多重處理，必須采用多道程

序設(shè)計(jì)技術(shù)，而多道程序設(shè)計(jì)原則上不一定要求多重處理系統(tǒng)的支持。

6.設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)時(shí)與那些硬件器件有關(guān)

運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備

第二章作業(yè)管理和用戶接口

2.作業(yè)由哪幾部分組成?各有什么功能？

答：作業(yè)由三部分組成：程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書。程序和數(shù)據(jù)完成用戶所

要求的業(yè)務(wù)處理工作，作業(yè)說明書則體現(xiàn)用戶的控制意圖。

3.作業(yè)的輸入方式有哪幾種？各有何特點(diǎn)

答：作業(yè)的輸入方式有5種：聯(lián)機(jī)輸入方式、脫機(jī)輸入方式、直接耦合方式、

SPOOLING

(SimultaneousPeripheralOperationsOnline)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)輸入方式，各

有如下特點(diǎn)：

(1)’最機(jī)輸入方式：用戶和系統(tǒng)通過交互式會(huì)話來輸入作業(yè)。

(2)脫機(jī)輸入方式：又稱預(yù)輸入方式，利用低檔個(gè)人計(jì)算機(jī)作為外圍處理

機(jī)進(jìn)行輸入處理，存儲(chǔ)在后備存儲(chǔ)器上，然后將此后援存儲(chǔ)器連接到高速外圍設(shè)

備上和主機(jī)相連，從而在較短的時(shí)間內(nèi)完成作業(yè)的輸入工作。

(3)直接耦合方式：把主機(jī)和外圍低檔機(jī)通過一個(gè)公用的大容量外存直接

耦合起來，從而省去了在脫機(jī)輸入中那種依靠人工干預(yù)宋傳遞后援存儲(chǔ)器的過

程。

（4）SPOOLING系統(tǒng)：可譯為外圍設(shè)備同時(shí)聯(lián)機(jī)操作。在SPOOLING系統(tǒng)中，

多臺(tái)外圍設(shè)備通過通道或DMA器件和主機(jī)與外存連接起來，作業(yè)的輸入輸出過程

由主機(jī)中的操作系統(tǒng)控制。

（5）網(wǎng)絡(luò)輸入方式：網(wǎng)絡(luò)輸入方式以上述幾種輸入方式為基礎(chǔ)，當(dāng)用戶需

要把在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中某一臺(tái)主機(jī)上輸入的信息傳送到同一網(wǎng)中另一臺(tái)主機(jī)上進(jìn)

行操作或執(zhí)行時(shí)，就構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)輸入方式。

4.試述spooling系統(tǒng)的工作原理

答：在SPOOLING系統(tǒng)中，多臺(tái)外圍設(shè)備通過通道或DMA器件和主機(jī)與外存連接起

來，作業(yè)的輸入輸出過程由主機(jī)中的操作系統(tǒng)控制。操作系統(tǒng)中的輸入程序包含兩個(gè)獨(dú)立

的過程，一個(gè)過程負(fù)責(zé)從外部設(shè)備把信息讀入緩沖區(qū)，另一個(gè)過程是寫過程，負(fù)責(zé)把緩沖區(qū)

中的信息送入到外存輸入井中。

在系統(tǒng)輸入模塊收到作業(yè)輸入請(qǐng)求后，輸入管理模塊中的讀過程負(fù)責(zé)將信息從輸入裝置

讀入緩沖區(qū)。當(dāng)緩沖區(qū)滿時(shí)，由寫過程將信息從緩沖區(qū)寫到外存輸入井中。讀過程和寫過程

反復(fù)循環(huán)，直到一個(gè)作業(yè)輸入完畢。當(dāng)讀過程讀到一個(gè)硬件結(jié)束標(biāo)志后，系統(tǒng)再次驅(qū)動(dòng)寫過程

把最后一批信息寫入外存并調(diào)用中斷處理程序結(jié)束該次輸入。然后，系統(tǒng)為該作業(yè)建立作業(yè)

控制塊JCB,從而使輸入井中的作業(yè)進(jìn)入作業(yè)等待隊(duì)列，等待作業(yè)調(diào)度程序選中后進(jìn)入內(nèi)存。

6.操作系統(tǒng)為用戶提供哪些接口？它們的區(qū)別是什么？

答:操作系統(tǒng)為用戶提供兩個(gè)接口，一個(gè)是系統(tǒng)為用戶提供的各種命令接口，

用戶利用這些操作命令來組織和控制作業(yè)的執(zhí)行或管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。另一個(gè)接口

是系統(tǒng)調(diào)用，編程人員使用系統(tǒng)調(diào)用來請(qǐng)求操作系統(tǒng)提供服務(wù)，例如申請(qǐng)和釋放

外設(shè)等類資源、控制程序的執(zhí)行速度等。

8.什么是系統(tǒng)調(diào)用？系統(tǒng)調(diào)用與一般用戶程序有什么區(qū)別？與庫函數(shù)和實(shí)用

程序又有什么區(qū)別？

答：系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口。編程人員利用系統(tǒng)調(diào)

用，在源程序一級(jí)動(dòng)態(tài)請(qǐng)求和釋放系統(tǒng)資源，調(diào)用系統(tǒng)中已有的系統(tǒng)功能來完

成那些與機(jī)器硬件部分相關(guān)的工作以及控制程序的執(zhí)行速度等。因此，系統(tǒng)調(diào)用

像一個(gè)黑箱子那樣，對(duì)用戶屏蔽了操作系統(tǒng)的具體動(dòng)作而只提供有關(guān)的功能。它

與一般用戶程序、庫函數(shù)和實(shí)用程序的區(qū)別是：系統(tǒng)調(diào)用程序是在核心態(tài)執(zhí)行，

調(diào)用它們需要一個(gè)類似于硬件中斷處理的中斷處理機(jī)制來提供系統(tǒng)服務(wù)。

9.簡述系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)過程。

答；用戶在程序中使用系統(tǒng)調(diào)用，給出系統(tǒng)凋用名和函數(shù)后，即產(chǎn)生一條相

應(yīng)的陷入指令，通過陷入處理機(jī)制調(diào)用服務(wù)，引起處理機(jī)中斷，然后保護(hù)處理機(jī)

現(xiàn)場(chǎng)，取系統(tǒng)調(diào)用功能號(hào)并尋找子程序入口，通過入口地址表來調(diào)用系統(tǒng)子程序，

然后返回用戶程序繼續(xù)執(zhí)行。

2.9為什么說分時(shí)系統(tǒng)沒有作業(yè)的概念？

答：因?yàn)樵诜謺r(shí)系統(tǒng)中，每個(gè)用戶得到的時(shí)間片有限.用戶的程序和數(shù)據(jù)信息直接輸入

到內(nèi)存工作區(qū)中和其他程序一起搶占系統(tǒng)資源投入執(zhí)行.而不必進(jìn)入外存輸入井等待作業(yè)

調(diào)度程序選擇。因此，分時(shí)系統(tǒng)沒有作業(yè)控制表，也沒有作業(yè)調(diào)度程序。

第三章用戶管理和配置管理

2.試比較進(jìn)程和程序的區(qū)別。

答：（1）進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，而程序是一個(gè)靜態(tài)概念，程序是指令的有

序集合，無執(zhí)行含義，進(jìn)程則強(qiáng)調(diào)執(zhí)行的過程。

(2)進(jìn)程具有并行特征(獨(dú)立性，異步性)，程序則沒有。

(3)不同的進(jìn)程可以包含同一個(gè)程序，同一程序在執(zhí)行中也可以產(chǎn)生多個(gè)

進(jìn)程。

3.3我們說程序的并發(fā)執(zhí)行將導(dǎo)致最終結(jié)果失去封閉性。這話對(duì)所有的程序都成立

嗎？試舉例說明。

答：并非對(duì)所有的程序均成立。例如：

begin

localx

xJ=10

print(x)

end

I：述程序中Z是內(nèi)部變量，不可能被外部程序訪問，因此這段程序的運(yùn)行不會(huì)受外部環(huán)

境影響。

4.試比較作業(yè)和進(jìn)程的區(qū)別。

答：一個(gè)進(jìn)程是一個(gè)程序?qū)δ硞€(gè)數(shù)據(jù)集的執(zhí)行過程,是分配資源的基本單位。

作業(yè)是用于需要計(jì)算機(jī)完成某項(xiàng)任務(wù)，而要求計(jì)算機(jī)所做工作的集合。一個(gè)作

業(yè)的完成要經(jīng)過作業(yè)提交，作業(yè)收容、作業(yè)執(zhí)行和作業(yè)完成4個(gè)階段。而進(jìn)程是

已提交完畢的程序所執(zhí)行過程的描述，足資源分配的基本單位。其主要區(qū)別關(guān)系

如下：

(1)作業(yè)是用戶向計(jì)算機(jī)提交任務(wù)的任務(wù)實(shí)體。在用戶向計(jì)算機(jī)提交作業(yè)

之后，系統(tǒng)將存儲(chǔ)在外存中的作業(yè)等待隊(duì)列中等待執(zhí)行。而進(jìn)程則是完成用戶任

務(wù)的執(zhí)行實(shí)體，是向系統(tǒng)申請(qǐng)分配資源的基本單位。任一進(jìn)程，只要它被創(chuàng)建，

總有相應(yīng)的部分存在于內(nèi)存中。

(2)一個(gè)作業(yè)可由多個(gè)進(jìn)程組成。且必須至少由一個(gè)進(jìn)程組成，但反過來

不成立。

(3)作業(yè)的概念主要用在批處理系統(tǒng)中。像Unix這樣的分時(shí)系統(tǒng)中，則沒

有作業(yè)概念。而進(jìn)程的概念則用在幾乎所有的多道程序系統(tǒng)中。

6.什么是臨界區(qū)?試舉一臨界區(qū)的例子。

答：臨界區(qū)是指不允許多個(gè)并發(fā)進(jìn)程交叉執(zhí)行的一段程序。它是由于不同并

發(fā)進(jìn)程的程序段共享公用數(shù)據(jù)或公用數(shù)據(jù)變量而引起的。所以它又被稱為訪問公

用數(shù)據(jù)的那段程序。

例如：

getspace：

Beginlocalg

top=top-1

End

release(ad)：

Begin

top,top十1

stack[top]=ad

End

8.什么是進(jìn)程間的互斥?什么是進(jìn)程間同步？

答：進(jìn)程間的互斥是指：一組并發(fā)進(jìn)程中的一個(gè)或多個(gè)程序段，因共享某一

公有資源而導(dǎo)致它們必須以一個(gè)不許交叉執(zhí)行的單位執(zhí)行，即不允許兩個(gè)以上的

共享該資源的并發(fā)進(jìn)程同時(shí)進(jìn)入臨界區(qū)。

進(jìn)程間的同步是指：異步環(huán)境下的一組并發(fā)進(jìn)程因直接制約互相發(fā)送消息而

進(jìn)行互相合作、互相等待，各進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行的過程。

3.9試比較P,V原滔法和加鎖法實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間互斥的區(qū)別。

答：互斥的加鎖實(shí)現(xiàn)是這樣的：當(dāng)某個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)之后，它將鎖I：臨界區(qū).直到它

退出臨界區(qū)時(shí)為止。并發(fā)進(jìn)程在申請(qǐng)進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)，首先測(cè)試該臨界區(qū)是否是上鎖的，如果

該臨界區(qū)已被鎖住.則該進(jìn)程要等到該臨界區(qū)開鎖之后才有可能獲得臨界區(qū)。

但是加鎖法存在如下弊端：(D循環(huán)測(cè)試鎖定位將損耗較多的CPU計(jì)算時(shí)間；(2)產(chǎn)生

不公平現(xiàn)象。

為此，P,V原語法采用信號(hào)量管理相應(yīng)臨界區(qū)的公有資源，信號(hào)量的數(shù)值僅能由P.V

原語操作改變，而P,V原語執(zhí)行期間不允許中斷發(fā)生。其過程是這樣的：當(dāng)某個(gè)進(jìn)程正在

臨界區(qū)內(nèi)執(zhí)行時(shí)，其他進(jìn)程如果執(zhí)行了P原語，則該進(jìn)程并不像lock時(shí)那樣因進(jìn)不了臨界

區(qū)而返回到lock的起點(diǎn)，等以后重新執(zhí)行測(cè)試，而是在等待隊(duì)列中等待由其他進(jìn)程做V原

語操作釋放資源后，進(jìn)入臨界區(qū)，這時(shí)P原語才算真正結(jié)束.若有多個(gè)進(jìn)程做P原語操作而

進(jìn)入等待狀態(tài)之后，一旦有V原語釋放資源，則等待進(jìn)程中的一個(gè)進(jìn)入臨界區(qū)，其余的繼續(xù)

等待。

總之，加鎖法是采用反復(fù)測(cè)試lock而實(shí)現(xiàn)互斥的，存在CPU浪費(fèi)和不公平現(xiàn)象，P,V

原語使用了信號(hào)量.克服了加鎖法的弊端。

15.什么是線程?試述線程與進(jìn)程的區(qū)別，

答；線程是在進(jìn)程內(nèi)用于調(diào)度和占有處理機(jī)的基本單位，它由線程控制表、

存儲(chǔ)線程上下文的用戶棧以及核心棧組成。線程可分為用戶級(jí)線程、核心級(jí)

線程以及用戶/核心混合型線程等類型。其中用戶級(jí)線程在用戶態(tài)下執(zhí)行，

CPU調(diào)度算法和各線程優(yōu)先級(jí)都由用戶設(shè)置，與操作系統(tǒng)內(nèi)核無關(guān)。核心級(jí)

線程的調(diào)度算法及線程優(yōu)先級(jí)的控制權(quán)在操作系統(tǒng)內(nèi)核?；旌闲途€程的控制

權(quán)則在用戶和操作系統(tǒng)內(nèi)核二者。線程與進(jìn)程的主要區(qū)別有：

(1)進(jìn)程是資源管理的基本單位，它擁有自己的地址空間和各種資源，例如

內(nèi)存空間、外部設(shè)備等；線程只是處理機(jī)調(diào)度的基本單位，它只和其他線程

一起共享進(jìn)程資源，但自己沒有任何資源。

(2)以進(jìn)程為單位進(jìn)行處理機(jī)切換和調(diào)度時(shí)，由于涉及到資源轉(zhuǎn)移以及現(xiàn)場(chǎng)

保護(hù)等問題，將導(dǎo)致處理機(jī)切換時(shí)間變長，資源利用率降低。以線程為單位

進(jìn)行處理機(jī)切換和調(diào)度時(shí)，由于不發(fā)生資源變化，特別是地址空間的變化，

處理機(jī)切換的時(shí)間較短，從而處理機(jī)效率也較高。

(3)對(duì)用戶來說，多線程可減少用戶的等待時(shí)間。提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。例

如，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要對(duì)兩個(gè)不同的服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程過程凋用時(shí)，對(duì)于無線程

系統(tǒng)的操作系統(tǒng)來說需要順序等待兩個(gè)不同調(diào)用返回結(jié)果后才能繼續(xù)執(zhí)行，

且在等待中容易發(fā)生進(jìn)程調(diào)度。對(duì)于多線程系統(tǒng)而言，則可以在同一進(jìn)程中

使用不同的線程同時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程過程調(diào)用，從而縮短進(jìn)程的等待時(shí)間。

(4)線程和進(jìn)程一樣，都有自己的狀態(tài).也有相應(yīng)的同步機(jī)制，不過，由于

線程沒有單獨(dú)的數(shù)據(jù)和程序空間，因此，線程不能像進(jìn)程的數(shù)據(jù)與程序那樣，

交換到外存存儲(chǔ)空間。從而線程沒有掛起狀態(tài)。

(5)進(jìn)程的調(diào)度、同步等控制大多由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成，而線程的控制

既可以由操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行，也可以由用戶控制進(jìn)行。

第四章進(jìn)程管理

2.試述作業(yè)調(diào)度的主要功能。

答：作業(yè)調(diào)度的主要功能是：按一定的原則對(duì)外存輸入井上的大量后備作業(yè)

進(jìn)行選擇，給選出的作業(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)進(jìn)程，使該作業(yè)的相關(guān)進(jìn)程獲得競爭處理機(jī)的權(quán)利。另外，當(dāng)作業(yè)執(zhí)行完

畢時(shí)，還負(fù)責(zé)回收系統(tǒng)資源。

3.作業(yè)調(diào)度的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有哪些?這些性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在任何情況下都能反映調(diào)

度策略的優(yōu)劣嗎？

答：對(duì)于批處理系統(tǒng)，由于主要用于計(jì)算，因而對(duì)于作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間要求較

高。從而作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間或平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間被用來衡量調(diào)度程序的優(yōu)

劣。但對(duì)于分時(shí)系統(tǒng)來說，平均響應(yīng)時(shí)間又被用來衡量調(diào)度策略的優(yōu)劣。對(duì)

于分時(shí)系統(tǒng)，除了要保證系統(tǒng)吞吐量大、資源利用率高之外，還應(yīng)保證用

戶能夠容忍的響應(yīng)時(shí)間。因此，在分時(shí)系統(tǒng)中，僅僅用周轉(zhuǎn)時(shí)間或帶權(quán)周轉(zhuǎn)

時(shí)間來衡量調(diào)度性能是不夠的。

對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，衡量調(diào)度算法優(yōu)劣的主要標(biāo)志則是滿足用戶要求的時(shí)限時(shí)

間。

4.進(jìn)程調(diào)度的功能有哪些？

答：進(jìn)程調(diào)度的功能有：

（1）記錄和保存系統(tǒng)中所有進(jìn)程的執(zhí)行情況；

（2）選擇占有處理機(jī)的進(jìn)程；

（3）進(jìn)行進(jìn)程上下文切換。

5.進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)有哪幾種？

答：進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)有：

（1）正在執(zhí)行的進(jìn)程執(zhí)行完畢。這時(shí)如果不選擇新的就緒進(jìn)程執(zhí)行，將浪

費(fèi)處理機(jī)資源。

（2）執(zhí)行中進(jìn)程自己調(diào)用阻塞原語將自己阻塞起來進(jìn)入睡眠等待狀態(tài)。

（3）執(zhí)行中進(jìn)程調(diào)用了P原語操作，從而因資源不足而被阻塞：或調(diào)用了

V原語操作激活了等待資源的進(jìn)程隊(duì)列。

（4）執(zhí)行中進(jìn)程提出I/O請(qǐng)求后被阻塞。

（5）在分時(shí)系統(tǒng)中時(shí)間片已經(jīng)用完。

（6）在執(zhí)行完系統(tǒng)調(diào)用等系統(tǒng)程序后返回用戶程序時(shí)，可看做系統(tǒng)進(jìn)程執(zhí)

行完畢，從而調(diào)度選擇一新的用戶進(jìn)程執(zhí)行。

（7）在CPU執(zhí)行方式是可剝奪時(shí)，還有：就緒隊(duì)列中的某進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)變

得高于當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，從而也將引發(fā)進(jìn)程調(diào)度。

6.進(jìn)程上下文切換由哪幾部分組成?描述進(jìn)程上下文切換過程。

答：進(jìn)程上下文切換由以下4個(gè)步驟組成；

（1）決定是否作上下文切換以及是否允許作上下文切換。包括對(duì)進(jìn)程調(diào)度原因的

檢查分析，以及當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程的資格和CPU執(zhí)行方式的檢查等。在操作系統(tǒng)中，

上下文切換程序并不是每時(shí)每刻都在檢查和分析是否可作上下文切換，它們?cè)O(shè)置

有適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)。

（2）保存當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程的上下文。這里所說的當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程，實(shí)際上是指調(diào)用上

下文切換程序之前的執(zhí)行進(jìn)程。如果上下文切換不是被那個(gè)當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程所調(diào)

用，且不屬于該進(jìn)程，則所保存的上下文應(yīng)是先前執(zhí)行進(jìn)程的上下文，或稱為“老”

進(jìn)程上下文。顯然，上下文切換程序不能破壞“老”進(jìn)程的上下文結(jié)構(gòu)。

（3）使用進(jìn)程調(diào)度算法，選擇一處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程。

（4）恢復(fù)或裝配所選進(jìn)程的上下文，將CPU控制權(quán)交到所選進(jìn)程手中。

第五章處理器管理

2.什么是虛擬存儲(chǔ)器?其特點(diǎn)是什么？

答：由進(jìn)程中的目標(biāo)代碼、數(shù)據(jù)等的虛擬地址組成的虛擬空間稱為虛擬存儲(chǔ)

器。虛擬存儲(chǔ)器不考慮物理存儲(chǔ)器的大小和信息存放的實(shí)際位置，只規(guī)定每個(gè)進(jìn)

程中相互關(guān)聯(lián)信息的相對(duì)位置。每個(gè)進(jìn)程都擁有自己的虛擬存儲(chǔ)器，且虛擬存儲(chǔ)

器的容量是由計(jì)算機(jī)的地址結(jié)構(gòu)和尋址方式來確定。實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器要求有相應(yīng)

的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，以便把指令的虛擬地址變換為實(shí)際物理地址；另外，由于內(nèi)存

空間較小，進(jìn)程只有部分內(nèi)容存放于內(nèi)存中，待執(zhí)行時(shí)根據(jù)需要再調(diào)指令入內(nèi)存。

3.實(shí)現(xiàn)地址重定位的方法有哪幾類？

答：實(shí)現(xiàn)地址重定位的方法有兩種：靜態(tài)地址重定位和動(dòng)態(tài)地址重定位。

（1）靜態(tài)地址重定位是在虛空間程序執(zhí)行之前由裝配程序完成地址映射工

作。靜態(tài)重定位的優(yōu)點(diǎn)是不需要硬件支持，但是用靜態(tài)地址重定位方法進(jìn)行地址

變換無法實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器。靜態(tài)重定位的另一個(gè)缺點(diǎn)是必須占用連續(xù)的內(nèi)存空間

和難以做到程序和數(shù)據(jù)的共享。

（2）動(dòng)態(tài)地址重定位是在程序執(zhí)行過程中，在CPU訪問內(nèi)存之前由硬件地

址變換機(jī)構(gòu)將要訪問的程序或數(shù)據(jù)地址轉(zhuǎn)換成內(nèi)存地址。動(dòng)態(tài)地址重定位的主要

優(yōu)點(diǎn)有：

①可以對(duì)內(nèi)存進(jìn)行非連續(xù)分配。

②動(dòng)態(tài)重定位提供了實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)。

③動(dòng)態(tài)重定位有利于程序段的共享。

形式化描述：略。

6.動(dòng)態(tài)分區(qū)式管理的常用內(nèi)存分配算法有哪幾種1?比較它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

答：動(dòng)態(tài)分區(qū)式管理的常用內(nèi)存分配算法有最先適應(yīng)法（FF）、最佳適應(yīng)法

（BF）和最壞適應(yīng)法（WF）o

優(yōu)缺點(diǎn)比較：

①從搜索速度上看最先適應(yīng)法最佳，最佳適應(yīng)法和最壞適應(yīng)法都要求把不同

大小的空閑區(qū)按大小進(jìn)行排隊(duì)。

②從回收過程來看，最先適應(yīng)法也是最佳，因?yàn)樽罴堰m應(yīng)法和最壞適應(yīng)法都

必須重新調(diào)整空閑區(qū)的位置。

③最佳適應(yīng)法找到的空閑區(qū)是最佳的，但是會(huì)造成內(nèi)存碎片較多，影響了內(nèi)

存利用率，而最壞適應(yīng)法的內(nèi)存碎片最少，但是對(duì)內(nèi)存的請(qǐng)求較多的進(jìn)程有可能

分配失敗。

總之，三;中算法各有所長，針對(duì)不同的請(qǐng)求隊(duì)列，它們的效率和功能是不一樣的

7.5.3節(jié)討論的分區(qū)式管理可以實(shí)現(xiàn)虛存嗎？如果不能，需要怎樣修改?試設(shè)計(jì)

一個(gè)分區(qū)式管理實(shí)現(xiàn)虛存的程序流程圖。如果能，試說明理由。

答：5.3節(jié)討論的分區(qū)式管理不能實(shí)現(xiàn)虛存。如果要實(shí)現(xiàn)虛存，可以在分區(qū)

的基礎(chǔ)之上對(duì)每個(gè)分區(qū)內(nèi)部進(jìn)行請(qǐng)求調(diào)頁式管理。

8.簡述什么是覆蓋?什么是交換?覆蓋和交換的區(qū)別是什么？

答：將程序劃分為若干個(gè)功能上相對(duì)獨(dú)立的程序段，按照程序的邏輯結(jié)構(gòu)讓

那些不會(huì)同時(shí)執(zhí)行的程序段共享同一塊內(nèi)存區(qū)的內(nèi)存擴(kuò)充技術(shù)就是覆蓋。交換

是指先將內(nèi)存某部分的程序或數(shù)據(jù)寫入外存交換區(qū)，再從外存交換區(qū)中調(diào)入指定

的程序或數(shù)據(jù)到內(nèi)存中來，并讓其執(zhí)行的一種內(nèi)存擴(kuò)充技術(shù)。與覆蓋技術(shù)相比，

交換不要求程序員給出程序段之間的覆蓋結(jié)構(gòu)，而且，交換主要是在進(jìn)程或作業(yè)

之間進(jìn)行，而覆蓋則主要在同一個(gè)作業(yè)或同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)進(jìn)行。另外，覆蓋只能覆

蓋那些與覆蓋程序段無關(guān)的程序段。

9.什么是頁式管理?靜態(tài)頁式管理可以實(shí)現(xiàn)虛存嗎？

答：頁式管理就是把各進(jìn)程的虛擬空間劃分為若干長度相等的頁面，把指令

按頁面大小劃分后存放在內(nèi)存中執(zhí)行或只在內(nèi)存中存放那些經(jīng)常被執(zhí)行或

即將被執(zhí)行的頁面，而那些不被經(jīng)常執(zhí)行以及在近期內(nèi)不可能被執(zhí)行的頁面

則存放于外存中，按一定規(guī)則調(diào)入的一種內(nèi)存管理方式。

靜態(tài)頁式管理不能實(shí)現(xiàn)虛存，這是因?yàn)殪o態(tài)頁式管理要求進(jìn)程或作業(yè)在執(zhí)行

前全部被裝入內(nèi)存，作業(yè)或進(jìn)程的大小仍受內(nèi)存可用頁面數(shù)的限制。

11.請(qǐng)求頁式管理中有哪幾種常用的頁面置換算法?試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。

答：比較常用的頁面置換算法有：

(1)隨機(jī)淘汰算法(randomgiongram)o即隨機(jī)地選擇某個(gè)用戶頁面并將

其換出。

(2)輪轉(zhuǎn)法RR(roundrobin)0輪轉(zhuǎn)法循回?fù)Q出內(nèi)存可用區(qū)內(nèi)一個(gè)可以被

換出的頁，無論該頁是剛被換進(jìn)或己經(jīng)換進(jìn)內(nèi)存很長時(shí)間。

(3)先進(jìn)先出法FIFO(firstinfirstout)。FIFO算法選擇在內(nèi)存駐留時(shí)

間最長的一頁將其淘汰。

(4)最近最久未使用頁面置換算法I.RU(leastrecentlyunused)□該

算法的基本思想是：當(dāng)需要淘汰某一頁時(shí)，選擇離當(dāng)前時(shí)間最近的一段時(shí)間內(nèi)最

久沒有使用過的頁面先淘汰。

(5)理想型淘汰算法OPT(optimalreplacementalgorithm)。該算法淘汰

在訪問串中將來再也不出現(xiàn)的或是在離當(dāng)前最遠(yuǎn)的位置上出現(xiàn)的頁面。

15.段式管理可以實(shí)現(xiàn)虛存嗎?如果可以，簡述實(shí)現(xiàn)方法。

答：段式管理可以實(shí)現(xiàn)虛存。

段式管理把程序按照內(nèi)容或過程(函數(shù))關(guān)系分成段，每段擁有自己的名字。

一個(gè)用戶作業(yè)或進(jìn)程所包含的段對(duì)應(yīng)于一個(gè)二維線性虛擬空間(段號(hào)s與段內(nèi)相

對(duì)地址w),也就是一個(gè)二維虛擬存儲(chǔ)器。段式管理以段為單位分配內(nèi)存，然后

通過地址映射機(jī)構(gòu)把段式虛擬地址轉(zhuǎn)換成實(shí)際的內(nèi)存物理地址。只把那些經(jīng)常訪

問的段駐留內(nèi)存，而把那些在將來一段時(shí)間內(nèi)不被訪問的段放入外存，待需要時(shí)

產(chǎn)生缺段中斷，自動(dòng)調(diào)入。

18.段頁式管理的主要缺點(diǎn)是什么？有什么改進(jìn)辦法？

答：段頁式管理的主要缺點(diǎn)是對(duì)內(nèi)存中指令或數(shù)據(jù)進(jìn)行存取時(shí)，至少需要對(duì)

內(nèi)存進(jìn)行三次以上的訪問。第一次是由段表地址寄存器取段表始址后訪問段

表，由此取出對(duì)應(yīng)段的頁表在內(nèi)存中的地址。第二次則是訪問頁表得到所要

訪問的指令或數(shù)據(jù)的物理地址。只有在訪問了段表和頁表之后，第三次才能

訪問真正需要訪問的物理單元。顯然。這將大大降低CPU執(zhí)行指令的速度。

改進(jìn)辦法是設(shè)置快速聯(lián)想寄存器。在快速聯(lián)想寄存器中.存放當(dāng)前最常用的

段號(hào)s,頁號(hào)p和對(duì)應(yīng)的內(nèi)存頁面地址與其他控制項(xiàng)。當(dāng)需要訪問內(nèi)存空間

某一單元時(shí)，可在通過段表、頁表進(jìn)行內(nèi)存地址查找的同時(shí)，根據(jù)快速聯(lián)想

寄存器查找其段號(hào)和頁號(hào)。如果所要訪問的段或頁的地址在快速聯(lián)想寄存器

中，則系統(tǒng)不再訪問內(nèi)存中的段表、頁表而直接把快速聯(lián)想寄存器中的值與

頁內(nèi)相對(duì)地址d拼接起來得到內(nèi)存地址。

19.什么是局部性原理?什么是抖動(dòng)?你有什么辦法減少系統(tǒng)的抖動(dòng)現(xiàn)象？

答：局部性原理是指在幾乎所有程序的執(zhí)行過程中，在一段時(shí)間內(nèi)，CPU總

是集中地訪問程序中的某一個(gè)部分而不是對(duì)程序的所有部分具有平均的訪

問概率。抖動(dòng)是指當(dāng)給進(jìn)程分配的內(nèi)存小于所要求的工作區(qū)時(shí)，由于內(nèi)存外

存之間交換頻繁，訪問外存的時(shí)間和輸入輸出處理時(shí)間大大增加，反而造成

CPU因等待數(shù)據(jù)而空轉(zhuǎn)，使得整個(gè)系統(tǒng)性能大大下降。在物理系統(tǒng)中，為防

止抖動(dòng)的產(chǎn)生，在進(jìn)行淘汰或替換時(shí)，一般總是把缺頁進(jìn)程鎖住，不讓其換

出，從而防止抖動(dòng)發(fā)生。防止抖動(dòng)發(fā)生的另一個(gè)辦法是設(shè)置較大的內(nèi)存工作

區(qū)。

第八章文件系統(tǒng)

1.什么是文件、文件系統(tǒng)？文件系統(tǒng)有哪些功能？

答：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，文件被解釋為一組賦名的相關(guān)字符流的集合，或者是

相關(guān)記錄的集合。

文件系統(tǒng)是操花親統(tǒng)中與管理文件有關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)。

文件系統(tǒng)的功能是用戶建立文件，撤銷、讀寫修改和復(fù)制文件，以及完成對(duì)

文件的按名存取和進(jìn)行存取控制。

2.文件系統(tǒng)一般按什么分類？可以分為哪幾類？

答：文件系統(tǒng)一般按性質(zhì)、用途、組織形式、文件中的信息流向或文件的保

護(hù)級(jí)別等分類。

按文件的性質(zhì)與用途可以分為系統(tǒng)文件、庫文件和用戶文件。按文件的組織

形式可以分為普通文件、目錄文件和特殊文件。按文件中的信息流向可以分

為輸入文件、輸出文件和輸入/輸出文件。按文件的保護(hù)級(jí)別可以分為只讀

文件、讀寫文件、可執(zhí)行文件和不保護(hù)文件。

3.什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)?什么是記錄？

答：文件的邏輯結(jié)構(gòu)就是用戶可見的結(jié)構(gòu)，可分為字符流式的無結(jié)構(gòu)文件和

記錄式的有結(jié)構(gòu)文件兩大類。

記錄是一個(gè)具有特定意義的信息單位，它由該記錄在文件中的邏輯地址（相對(duì)地

址）與記錄名所對(duì)應(yīng)的一組關(guān)鍵字、屬性及其屬性值所組成。

7.文件的物理結(jié)構(gòu)有哪幾種?為什么說串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)不適于隨機(jī)存?。?/p>

答：文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在存儲(chǔ)設(shè)備上的存放方法。常用的文件物理結(jié)

構(gòu)有連續(xù)文件、串聯(lián)文件和索引文件3種。

串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)用非連續(xù)的物理塊來存放文件信息，這些非連續(xù)的物理塊之間沒有

順序關(guān)系，鏈接成一個(gè)串聯(lián)隊(duì)列，搜索時(shí)只能按隊(duì)列中的串聯(lián)指針順序搜索，存

取方法應(yīng)該是順序存取的。否則，為了讀取某個(gè)信息塊而造成的磁頭大幅度移動(dòng)

將花去較多的時(shí)間。因此，串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)不適于隨機(jī)存取

11.什么是文件目錄？文件目錄中包含哪些信息？

答:一個(gè)文件的文件名和對(duì)該文件實(shí)施控制管理的說明信息稱為該文件的說

明信息，又稱為該文件的目錄。

文件目錄中包含文件名、與文件名相對(duì)應(yīng)的文件內(nèi)部標(biāo)識(shí)以及文件信息在文件

存儲(chǔ)設(shè)備上第一個(gè)物理塊的地址等信息。另外還可能包含關(guān)于文件邏輯結(jié)構(gòu)、物

理結(jié)構(gòu)、存取控制和管理等信息。

第九章外部設(shè)備管理

1.設(shè)備管理的目標(biāo)和功能是什么？

答：設(shè)備管理的目標(biāo)是：選擇和分配輸入/輸出設(shè)備以便進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸操作；控

制輸入/輸出設(shè)備和CPU（或內(nèi)存）之間交換數(shù)據(jù)，為用戶提供一個(gè)友好的透