操作系統(tǒng)課后答案

1、1.2 操作系統(tǒng)以什么方式組織用戶使用計(jì)算機(jī)？ 答：操作系統(tǒng)以 進(jìn)程的方式 組織用戶使用計(jì)算機(jī) .用戶所需 完成的各種任務(wù)必須由相應(yīng)的程序來(lái)表達(dá)出來(lái)。 為了實(shí)現(xiàn)用戶的 任務(wù)，必須讓相應(yīng)功能的程序執(zhí)行。而進(jìn)程就是指程序的運(yùn)行， 操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度程序決定 CPU 在各進(jìn)程間的切換。操作系 統(tǒng)為用戶提供進(jìn)程創(chuàng)建和結(jié)束等的系統(tǒng)調(diào)用功能， 使用戶能夠創(chuàng) 建新進(jìn)程。 操作系統(tǒng)在初始化后， 會(huì)為每個(gè)可能的系統(tǒng)用戶創(chuàng)建 第一個(gè)用戶進(jìn)程，用戶的其他進(jìn)程則可以由母進(jìn)程通過(guò) “進(jìn)程創(chuàng) 建”系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行創(chuàng)建。1.4 早期監(jiān)督程序( Monitor )的功能是什么？ 答：早期監(jiān)督程序的功能是 代替系統(tǒng)操作員的部分工作

2、 ，自 動(dòng)控制作業(yè)的運(yùn)行 。監(jiān)督程序首先把第一道作業(yè)調(diào)入主存， 并啟 動(dòng)該作業(yè)。運(yùn)行結(jié)束后，再把下一道作業(yè)調(diào)入主存啟動(dòng)運(yùn)行。它 如同一個(gè)系統(tǒng)操作員，負(fù)責(zé)批作業(yè)的 I/O ，并自動(dòng)根據(jù)作業(yè)控制 說(shuō)明書以單道串行的方式控制作業(yè)運(yùn)行， 同時(shí)在程序運(yùn)行過(guò)程中 通過(guò)提供各種系統(tǒng)調(diào)用，控制使用計(jì)算機(jī)資源。1.7 試述多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的基本思想。 為什么采用多道程序設(shè) 計(jì)技術(shù)可以提高資源利用率？答：多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的基本思想是， 在主存同時(shí)保持多道 程序，主機(jī)以交替的方式同時(shí)處理多道程序 。從宏觀上看， 主機(jī) 內(nèi)同時(shí)保持和處理若干道已開始運(yùn)行但尚未結(jié)束的程序。 從微觀 上看，某一時(shí)刻處理機(jī)只運(yùn)行某道程序?？?/p>

3、以提高資源利用率的原因：由于任何一道作業(yè)的運(yùn)行總 是交替地串行使用 CPU、外設(shè)等資源，即使用一段時(shí)間的 CPU， 然后使用一段時(shí)間的 I/O 設(shè)備，由于采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，加 之對(duì)多道程序?qū)嵤┖侠淼倪\(yùn)行調(diào)度，則可以實(shí)現(xiàn) CPU 和 I/O 設(shè) 備的高度并行，可以大大提高 CPU 與外設(shè)的利用率。1.8 什么是分時(shí)系統(tǒng)？其主要特征是什么？適用于哪些應(yīng)用？ 答：分時(shí)系統(tǒng)是以多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)的交互式系統(tǒng)， 在此系統(tǒng)中， 一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)終端相連接， 用戶通過(guò)各自的終 端和終端命令以交互的方式使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 每個(gè)用戶都感覺到 好像是自己在獨(dú)占計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 而在系統(tǒng)內(nèi)部則由操作系統(tǒng)以時(shí) 間片

4、輪轉(zhuǎn)的方式負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)多個(gè)用戶分享 CPU。主要特征是： 并行性：系統(tǒng)能協(xié)調(diào)多個(gè)終端用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 能控制多道程序同時(shí)運(yùn)行。共享性：對(duì)資源而言，系統(tǒng)在宏觀上使各終端用戶共享計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)中的各種資源，而在微觀上它們則分時(shí)使用這些資源。交互性：人與計(jì)算機(jī)以交互的方式進(jìn)行工作。 獨(dú)占性：使用戶感覺到他在獨(dú)占使用計(jì)算機(jī)。 現(xiàn)在的系統(tǒng)大部分都是分時(shí)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于人機(jī)交互的 方面。2.1 什么是中斷？什么是異常？它們有何區(qū)別？ 答：中斷是指來(lái)自 CPU 執(zhí)行指令以外的事件發(fā)生后，處理 機(jī)暫停正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理該事件的程序的過(guò)程。異常是指源自 CPU 執(zhí)行指令內(nèi)部的事件發(fā)生后，處理機(jī)暫 停

5、正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去處理該事件的過(guò)程。區(qū)別：廣義的中斷包括中斷和異常，統(tǒng)一稱為中斷。狹義的 中斷和異常的區(qū)別在于是否與正在執(zhí)行的指令有關(guān)， 中斷可以屏 蔽，而異常不可屏蔽。2.2 什么是多級(jí)中斷？為什么要把中斷分級(jí)？試述多級(jí)中斷的處 理原則。答：中斷分級(jí)是根據(jù)中斷的輕重緩急來(lái)排序，把緊迫程度 大致相當(dāng)?shù)闹袛嘣礆w并在同一級(jí)， 而把緊迫程度差別較大的中斷 源放在不同的級(jí)別。一般來(lái)說(shuō)，高速設(shè)備的中斷優(yōu)先級(jí)高，慢速 設(shè)備的中斷優(yōu)先級(jí)低。 這就是多級(jí)中斷。 這所以引入多級(jí)中斷是 因?yàn)椋簽槭瓜到y(tǒng)能及時(shí)的響應(yīng)和處理所發(fā)生的緊迫中斷， 同時(shí)又 不至于發(fā)生中斷信號(hào)丟失， 計(jì)算機(jī)發(fā)展早起在設(shè)計(jì)中斷系統(tǒng)硬件 時(shí)根據(jù)

6、各種中斷的輕重在線路上作出安排， 從而使中斷響應(yīng)能有 一個(gè)優(yōu)先次序。多級(jí)中斷的處理原則：當(dāng)多級(jí)中斷同時(shí)發(fā)生時(shí)， CPU 按照由 高到低的順序響應(yīng)。高級(jí)中斷可以打斷低級(jí)中斷處理程序的運(yùn) 行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行高級(jí)中斷處理程序。當(dāng)同級(jí)中斷同時(shí)到時(shí)，則按位 響應(yīng)。2.6 什么是中斷向量？其內(nèi)容是什么？試述中斷的處理過(guò)程。 答：中斷向量：為處理方便，一般為系統(tǒng)中每個(gè)中斷信號(hào)編 制一個(gè)相應(yīng)的中斷處理程序， 并把這些程序的入口地址放在特定 的主存單元中。 通常將這一片存放中斷處理程序入口地址的主存 單元稱為中斷向量。中斷向量的內(nèi)容： 對(duì)不同的系統(tǒng)， 中斷向量中的內(nèi)容也不盡 相同。一般每一個(gè)中斷信號(hào)占用連續(xù)的兩個(gè)單元

7、： 一個(gè)用來(lái)存放 中斷處理程序的入口地址，另一個(gè)用來(lái)保存在處理中斷時(shí) CPU 應(yīng)具有的狀態(tài)。中斷的處理過(guò)程：一般包括保存現(xiàn)場(chǎng)，分析中斷原因，進(jìn)入 相應(yīng)的中斷處理程序， 最后重新選擇程序運(yùn)行， 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)等過(guò)程。2.7 中斷 /異常處理為什么要保存現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)？現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)包括 哪幾方面的內(nèi)容？答：因?yàn)橹袛嗵幚硎且豁?xiàng)短暫性的工作， 邏輯上處理完后還 要回到被中斷的程序， 從其恢復(fù)點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。 為了能實(shí)現(xiàn)正確的 返回， 并繼續(xù)運(yùn)行下去， 在中斷處理前后必須保存和恢復(fù)被中斷 的程序現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)包括： PC 寄存器的內(nèi)容，通用寄存器以及一些與程 序運(yùn)行相關(guān)的特殊寄存器中的內(nèi)容。2.8 操作系統(tǒng)內(nèi)核的主要功能

8、模塊有哪些？如果采用微內(nèi)核模 型，原來(lái)在內(nèi)核的功能中， 哪些功能在微內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)？哪些由用 戶態(tài)運(yùn)行的進(jìn)程實(shí)現(xiàn)？答：操作系統(tǒng)內(nèi)核的主要功能模塊有： 1、系統(tǒng)初始化模塊 2、 進(jìn)程管理模塊 3、存儲(chǔ)管理模塊 4、 I/O 設(shè)備管理模塊 5、文件 管理模塊采用微內(nèi)核模型， 原來(lái)在內(nèi)核的功能中， 少量的進(jìn)程調(diào)度切 換代碼和中斷處理程序在微內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)， 原來(lái)由內(nèi)核態(tài)實(shí)現(xiàn)的大 部分操作系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用處理等功能轉(zhuǎn)由用戶態(tài)運(yùn)行的進(jìn)程實(shí)現(xiàn)。2.9 從控制軌跡上看， 系統(tǒng)調(diào)用和程序級(jí)的過(guò)程調(diào)用都相當(dāng)于在 斷點(diǎn)處插入一段程序執(zhí)行， 但它們卻有質(zhì)的區(qū)別， 試述這種差別。答：這種差別主要在于處理機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的變化。 發(fā)生系

9、統(tǒng)調(diào) 用時(shí)，處理機(jī)由用戶態(tài)進(jìn)入核心態(tài)；而程序調(diào)用時(shí)，運(yùn)行狀態(tài)不 發(fā)生變化，其狀態(tài)仍然保持在用戶態(tài)。2.11 試述終端命令解釋程序的處理過(guò)程。答：終端命令解釋程序的處理過(guò)程如下： 判斷命令的合法性 識(shí)別命令， 如果是簡(jiǎn)單命令則處理命令， 然后繼續(xù)讀取下 一條命令 如果是不認(rèn)識(shí)的命令關(guān)鍵字， 則在約定目錄下查找與命令 關(guān)鍵字同名的執(zhí)行文件，創(chuàng)建子進(jìn)程去執(zhí)行 “執(zhí)行文件 ”程序，等 待子進(jìn)程結(jié)束后轉(zhuǎn)繼續(xù)讀取下一條命令。3.1 什么是進(jìn)程？為什么要引入此概念？試述進(jìn)程的特點(diǎn)及它 與程序的區(qū)別。答：進(jìn)程是支持程序執(zhí)行的機(jī)制， 是程序針對(duì)某一數(shù)據(jù)集合 的執(zhí)行過(guò)程。引入此概念的原因：隨著操作系統(tǒng)的發(fā)展而產(chǎn)生

10、。 在監(jiān)督程序時(shí)代以作業(yè)形式表示程序運(yùn)行， 那時(shí)， 作業(yè)以同步方 式串行地運(yùn)行每個(gè)作業(yè)步， 當(dāng)操作系統(tǒng)發(fā)展到分時(shí)系統(tǒng)時(shí)， 為了 開發(fā)同一作業(yè)中不同作業(yè)步之間的并發(fā)， 作業(yè)機(jī)制已經(jīng)不能滿足 需要，因而引入了進(jìn)程機(jī)制。進(jìn)程的特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)性 :可動(dòng)態(tài)創(chuàng)建 ,結(jié)束,也可是被調(diào)度進(jìn)程并發(fā)性 :可以被獨(dú)立調(diào)度，占用處理機(jī)運(yùn)行獨(dú)立性 :盡量把并發(fā)事務(wù)安排到不同的進(jìn)程制約性 :因訪問共享數(shù)據(jù)或進(jìn)程間同步而產(chǎn)生制約 . 與程序的區(qū)別：進(jìn)程是程序的執(zhí)行過(guò)程，程序是靜態(tài)的，進(jìn) 程是動(dòng)態(tài)的。 一個(gè)進(jìn)程至少是一個(gè)可執(zhí)行程序， 同一個(gè)程序可以 由多個(gè)進(jìn)程分別執(zhí)行。3.2 進(jìn)程控制塊的作用是什么？ PCB 中應(yīng)包括哪些信息？

11、 答：進(jìn)程控制塊的作用是： 進(jìn)程控制塊用于保存每個(gè)進(jìn)程和 資源的相關(guān)信息， 包括進(jìn)程標(biāo)識(shí)、 空間、運(yùn)行狀態(tài)、 資源等信息。 以便于操作系統(tǒng)管理和控制進(jìn)程和資源。PCB 中應(yīng)包括： 1、進(jìn)程標(biāo)識(shí)信息：本進(jìn)程的標(biāo)識(shí)、父進(jìn)程 的標(biāo)識(shí)、進(jìn)程所屬用戶的標(biāo)識(shí)。 2、處理機(jī)狀態(tài)信息。保存進(jìn)程 的運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)信息， 包括用戶可用寄存器的信息； 控制和狀態(tài)寄存 器的信息；棧指針。3.4 為什么進(jìn)程狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化？何時(shí)變化？（ P54） 答：進(jìn)程在它的生存周期中， 由于系統(tǒng)中各進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行及 相互制約的結(jié)果，使得它的狀態(tài)不斷發(fā)生變化。狀態(tài)變化的時(shí)機(jī)：空創(chuàng)建：當(dāng)一個(gè)新進(jìn)程被產(chǎn)生來(lái)執(zhí)行一個(gè)程序時(shí)。 創(chuàng)建就緒：當(dāng)進(jìn)程被創(chuàng)建

12、完成，初始化后，一切就緒準(zhǔn)備 運(yùn)行時(shí)。就緒運(yùn)行：當(dāng)處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程被進(jìn)程調(diào)度程序選中后。運(yùn)行結(jié)束：當(dāng)進(jìn)程指示它已經(jīng)完成或者因錯(cuò)流產(chǎn)時(shí)。運(yùn)行就緒： 處于運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程在其運(yùn)行過(guò)程中， 分給它 的處理機(jī)時(shí)間片用完而讓出處理機(jī)；或者在可剝奪的操作系統(tǒng) 中，當(dāng)有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程就緒時(shí)。運(yùn)行阻塞：當(dāng)進(jìn)程請(qǐng)求某樣?xùn)|西且必須等待時(shí)。 阻塞就緒：當(dāng)進(jìn)程要等待事件到來(lái)時(shí)。3.5 進(jìn)程創(chuàng)建的主要工作是什么？（ P54）答：進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)的主要工作如下：1、接收進(jìn)程運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)初始值，初始優(yōu)先級(jí)，初始執(zhí)行程序 描述，其它資源等參數(shù)。2、請(qǐng)求分配進(jìn)程描述塊 PCB 空間，得到一個(gè)內(nèi)部數(shù)字進(jìn)程 標(biāo)識(shí)。3、用從父進(jìn)程傳來(lái)的參數(shù)

13、初始化 PCB 表。4、產(chǎn)生描述進(jìn)程空間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用初始執(zhí)行文件初始化 進(jìn)程空間，建立程序段，數(shù)據(jù)段、棧段等。5、用進(jìn)程運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)初始值設(shè)置處理機(jī)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)區(qū)。造一個(gè) 進(jìn)程運(yùn)行棧幀。6、置好父進(jìn)程等關(guān)系域。7、將進(jìn)程置成就緒狀態(tài)。8、將 PCB 表掛入就緒隊(duì)列，等待時(shí)機(jī)被調(diào)度運(yùn)行。3.7 詳細(xì)說(shuō)明幾個(gè)引起進(jìn)程調(diào)度的原因。 （ P62） 答： 1、進(jìn)程主動(dòng)放棄處理機(jī)時(shí)：正在執(zhí)行的進(jìn)程執(zhí)行完畢。 操作系統(tǒng)在處理進(jìn)程結(jié)束系 統(tǒng)調(diào)用后應(yīng)請(qǐng)求重新調(diào)度。正在執(zhí)行的進(jìn)程發(fā)出 I/O 請(qǐng)求， 當(dāng)操作系統(tǒng)代其啟動(dòng)外 設(shè) I/O 后，在 I/O 請(qǐng)求沒有完成前要將進(jìn)程變成阻塞狀態(tài)，應(yīng)該 請(qǐng)求重新調(diào)度。正在執(zhí)行的進(jìn)程

14、要等待其它進(jìn)程或系統(tǒng)發(fā)出的事件時(shí)。 如等待另一個(gè)進(jìn)程通訊數(shù)據(jù)， 這時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)將現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程掛到 等待隊(duì)列，并且請(qǐng)求重新調(diào)度。正在執(zhí)行的進(jìn)程得不到所要的系統(tǒng)資源， 如要求進(jìn)入臨 界區(qū)，但沒有得到鎖時(shí)， 這時(shí)等鎖的進(jìn)程應(yīng)自動(dòng)放棄處理機(jī)或者 阻塞到等鎖隊(duì)列上，并且請(qǐng)求重新調(diào)度。2、為了支持可剝奪的進(jìn)程調(diào)度方式，在以下情況發(fā)生 時(shí)，因?yàn)樾戮途w的進(jìn)程可能會(huì)按某種調(diào)度原則剝奪正運(yùn)行的進(jìn) 程，因此也應(yīng)該申請(qǐng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度：當(dāng)中斷處理程序處理完中斷，如 I/O 中斷、通訊中斷， 引起某個(gè)阻塞進(jìn)程變成就緒狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該請(qǐng)求重新調(diào)度。當(dāng)進(jìn)程釋放資源， 走出臨界區(qū)， 引起其他等待該資源進(jìn) 程從阻塞狀態(tài)進(jìn)入就緒狀態(tài)時(shí)，應(yīng)

15、該請(qǐng)求重新調(diào)度。當(dāng)進(jìn)程發(fā)系統(tǒng)調(diào)用， 引起某個(gè)事件發(fā)生， 導(dǎo)致等待事件 的進(jìn)程就緒時(shí)。其它任何原因引起有進(jìn)程從其它狀態(tài)變成就緒狀態(tài)， 如 進(jìn)程被中調(diào)選中時(shí)。3、為了支持可剝奪調(diào)度，即使沒有新就緒進(jìn)程 ,為了讓 所有就緒進(jìn)程輪流占用處理機(jī)， 可在下述情況下申請(qǐng)進(jìn)行進(jìn)程調(diào) 度：當(dāng)時(shí)鐘中斷發(fā)生 ,時(shí)鐘中斷處理程序調(diào)用有關(guān)時(shí)間片的 處理程序，發(fā)現(xiàn)正運(yùn)行進(jìn)程時(shí)間片到，應(yīng)請(qǐng)求重新調(diào)度。以便讓 其他進(jìn)程占用處理機(jī)。在按進(jìn)程優(yōu)先級(jí)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度的操作系統(tǒng)中， 任何原因 引起進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)發(fā)生變化時(shí)， 應(yīng)請(qǐng)求重新調(diào)度。 如進(jìn)程通過(guò)系 統(tǒng)調(diào)用自愿改變優(yōu)先級(jí)時(shí)或者系統(tǒng)處理時(shí)鐘中斷時(shí)， 根據(jù)各進(jìn)程 等待處理機(jī)的時(shí)間長(zhǎng)短而調(diào)

16、整進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。3.8 什么時(shí)候進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度最為合適？請(qǐng)說(shuō)明理由。 （ P63） 答：進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)：當(dāng)發(fā)生引起調(diào)度條件， 且當(dāng)前進(jìn)程無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行下去時(shí) （如 發(fā)生各種進(jìn)程放棄處理機(jī)的條件）可以馬上進(jìn)行調(diào)度與切換。當(dāng)中斷處理結(jié)束或自陷處理結(jié)束返回被中斷進(jìn)程的用戶態(tài) 程序執(zhí)行前， 若請(qǐng)求調(diào)度標(biāo)志置上， 即可馬上進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度與切 換。如果操作系統(tǒng)支持這種情況下運(yùn)行調(diào)度程序， 即實(shí)現(xiàn)了剝奪 方式的調(diào)度。3.10 對(duì)于三類進(jìn)程（ I/O 為主、 CPU 為主和 I/O 與CPU 均衡）， 應(yīng)如何賦予它們的運(yùn)行優(yōu)先級(jí)并說(shuō)明理由。 （P67）答：對(duì)于這三類進(jìn)程，賦予的優(yōu)先級(jí)由高到低分別為： I/O 為主、

17、 I/O 與 CPU均衡、 CPU為主。理由：為了充分利用外部設(shè)備， 以及對(duì)終端交互用戶及時(shí)地 予以響應(yīng)，通常將 I/O 型進(jìn)程列為最高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。3.11 假設(shè)在單處理機(jī)上有五個(gè)進(jìn)程（ 1、2、3、4、5）爭(zhēng)奪運(yùn)行， 其運(yùn)行時(shí)間分別為 10，1， 2， 1，5 秒，其優(yōu)先級(jí)分別為 3，1， 3， 4， 2，這些進(jìn)程幾乎同時(shí)到達(dá)，但在就緒隊(duì)列中的次序依次 為 1， 2，3，4，5，試回答： 給出這些進(jìn)程分別適用輪轉(zhuǎn)法、 SPF 和非剝奪優(yōu)先級(jí)調(diào)度 法調(diào)度時(shí)的運(yùn)行進(jìn)度表，其中，輪轉(zhuǎn)法中的時(shí)間片取值為2。 在上述各算法的調(diào)度下每個(gè)進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間和等待時(shí)間 為多少？ 具有最短平均等待時(shí)間的算法是哪個(gè)

18、？答：輪轉(zhuǎn)法：時(shí)間片21212222122進(jìn)程12345151511進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間：進(jìn)程 1： 19，進(jìn)程 2： 3，進(jìn)程 3：5，進(jìn)程 4： 6，進(jìn)程 5： 15進(jìn)程的等待時(shí)間：進(jìn)程 1：9，進(jìn)程 2：2，進(jìn)程 3： 3，進(jìn)程 4： 5，進(jìn)程 5： 10平均等待時(shí)間( 9+2+3+5+10) /5=5.8 SPF算法：進(jìn)程提交時(shí)間結(jié)束時(shí)間等待時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間101012919919324244121254949平均等待時(shí)間： 16/5=3.2非剝奪優(yōu)先級(jí)算法進(jìn)程提交時(shí)間結(jié)束時(shí)間等待時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間111111121819181931113111340101513181318平均等待時(shí)間： 43/5=

19、8.6SPF算法具有最短平均等待時(shí)間3.19 什么是批處理作業(yè)和交互式作業(yè)？它們的特點(diǎn)是什么？系 統(tǒng)如何管理？答：批處理作業(yè)是指用戶將若干用戶任務(wù)合成一批， 一起提 交給系統(tǒng)進(jìn)行處理的任務(wù)集合。 交互式作業(yè)是指用戶的一次上機(jī) 交互過(guò)程，用戶通過(guò)命令語(yǔ)言逐條地與系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)答式的交互， 提交作業(yè)步。特點(diǎn)：批處理作業(yè)的處理過(guò)程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)行， 不需人為 干預(yù)，用戶也看不到中間結(jié)果。 交互式作業(yè)需要系統(tǒng)提供終端供 用戶與系統(tǒng)交互， 作業(yè)的運(yùn)行由人控制， 便于作業(yè)的調(diào)試以及將 作業(yè)按人預(yù)想的方向進(jìn)行。4.1 并行任務(wù)如何在程序中表示？（ P74）答：并行任 務(wù)在 程序中主要 通過(guò) 并發(fā)語(yǔ)句來(lái) 表示 。

20、如 Parbegin/Parend語(yǔ)句4.2 并行任務(wù)并行（并發(fā)）運(yùn)行的操作系統(tǒng)支持基礎(chǔ)是什么？ 答：支持基礎(chǔ)是進(jìn)程和線程的引入。 在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中， 進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行， 這就使多任務(wù)并行執(zhí)行成為可能。 同時(shí)， 線程的引入， 同一進(jìn)程內(nèi)的多個(gè)線程也可以并行運(yùn)行， 這也提供 了任務(wù)內(nèi)部的并行。提高了效率。4.3 題略答：答：進(jìn)程 P0在flag0=false 后，進(jìn)程 P1跳出循環(huán)，此 時(shí)剛好來(lái)了一個(gè)中斷。中斷使得進(jìn)程 P0 又再次執(zhí)行，此時(shí)由于 P1 并沒有給 turn 賦值，從而 P0 可以順利進(jìn)入臨界段，在 P0進(jìn)入臨界段時(shí)產(chǎn)生中斷， P1恢復(fù)執(zhí)行，將 turn 賦值為 1，從而

21、P1也可以進(jìn)入臨界段。從而產(chǎn)生錯(cuò)誤。4.4 何謂原語(yǔ)？它與系統(tǒng)調(diào)用有何區(qū)別？如何實(shí)現(xiàn)原語(yǔ)執(zhí)行的 不可分割性？答： 原語(yǔ)是指完成某種功能且不被分割、 不被中斷執(zhí)行的操 作序列。有時(shí)也稱為原子操作。它與系統(tǒng)調(diào)用的區(qū)別：原語(yǔ)和系統(tǒng)調(diào)用是兩個(gè)不同的概念， 原語(yǔ)主要強(qiáng)調(diào)操作的不可分割性， 可以認(rèn)為是一個(gè)不可中斷的子 程序調(diào)用， 但是系統(tǒng)調(diào)用是由用戶態(tài)進(jìn)入核心態(tài)， 雖然系統(tǒng)調(diào)用 一般也不被中斷， 但是如果有更高更緊迫的系統(tǒng)調(diào)用的話， 還是 能夠打斷原來(lái)的系統(tǒng)調(diào)用的。實(shí)現(xiàn)原語(yǔ)執(zhí)行的不可分割性： 通常由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)， 也可以由 軟件通過(guò)中斷屏蔽的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.6 如果 P，V 操作不作為原語(yǔ) （可分割執(zhí)行）

22、，那么是否還可用 于解決互斥問題？如果不能，則舉例說(shuō)明。答：如果 P，V 操作不作為原語(yǔ)，那么不可用于解決互斥問 題。因?yàn)槿绻菢拥脑?，則：程序語(yǔ)言 s = s-1;翻譯成機(jī)器語(yǔ)言 為： load R1, s; load R2, 1; sub R1, R2; 此時(shí)，他們之間的操作可 以分割執(zhí)行，假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程 P1、P2，s初值為 1，當(dāng) P1進(jìn)入 P 操作時(shí)， s 大于 0，可以進(jìn)入，因此會(huì)執(zhí)行上面的機(jī)器語(yǔ)言，將 s 的值取出來(lái)，放入 R1 寄存器中，而此時(shí)，有可能 P2 進(jìn)程要進(jìn) 入臨界段，因此，它也比較 s 的值是否小于 0，因?yàn)榇藭r(shí) s的值 仍為 1，所以 P2 也進(jìn)入臨界段，出現(xiàn)錯(cuò)誤

23、。4.13 題 略 答：empty1=1; empty2=1; full1=0; full2=0;parbeginP: While(1)P(empty1);put to buffer1;V(full1);Q: While(1)P(full1);get from buffer1;V(empty1);P(empty2);put to buffer2;V(full2);R: While(1) P(full2);get from buffer2;V(empty2); parend;empty1=m; empty2=n; full1=0; full2=0;mutex1=1;mutex2=1; parbe

24、ginP: While(1) P(empty1);P(mutex1);put to buffer1;V(full1); V(mutex1); Q: While(1) P(full1);P(mutex1);get from buffer1;V(empty1);V(mutex1);P(empty2);P(mutex2);put to buffer2;V(full2);V(mutex2);R: While(1) P(full2);P(mutex2);get from buffer2;V(empty2);V(mutex2);parend;4.14 題略答：P1: Sa;V(ac);V(ae);Sb;P

25、(cd);Sd;P(fe);Sf;V(fh);Sg;P2: P(ac);Sc;V(cd);P3: P(ae);Se;V(fe);P(fh);Sh;4.23 題略 答：解題方法，找出可能死鎖的資源最多的情況。假設(shè) n 個(gè) 進(jìn)程需要的資源數(shù)分別為： a1,a2,. an，則占有資源數(shù)最多卻剛 好形成死鎖的情況是： 每個(gè)進(jìn)程都占有比所需資源數(shù)少一個(gè)的資 源數(shù)量，而此時(shí)剛好資源用光。所以是： (a1-1)+(a2-1)+ +(an-1)=m ，整理得 a1+a2+an=m+n，而要 想使得系統(tǒng)無(wú)死鎖，則必須有 a1+a2+ +an<m+n。命題得證。4.28 題略答： 1、 Need 的內(nèi)容為：

26、 0000，0750，1002，0020，0642 2、系統(tǒng)是處于安全狀態(tài)。3、進(jìn)程 2 請(qǐng)求 0420，不能立即得到滿足，因?yàn)槿绻o 進(jìn)程 2 分配了 0420 的話，系統(tǒng)將處于不安全狀態(tài)。所以不能立 即得到滿足。4.11 多元信號(hào)量機(jī)構(gòu)允許 P，V 操作同時(shí)對(duì)多個(gè)信號(hào)量進(jìn)行操 作。這種機(jī)構(gòu)對(duì)同時(shí)申請(qǐng)或釋放若干個(gè)資源是非常有用的。 假設(shè) 二元信號(hào)量機(jī)構(gòu)中的 P 原語(yǔ)定義為：P(S,R) : While(S0 or R0);S=S-1;R=R-1;試用一元信號(hào)量機(jī)構(gòu)加以實(shí)現(xiàn)。答： mutex: semaphoreP(mutex);P(S);P(R);V(mutex);4.15 “理發(fā)師睡覺 ”

27、問題 答：可以將此題看作 N 個(gè)生產(chǎn)者和一個(gè)消費(fèi)者問題。顧客作為 生產(chǎn)者，每到來(lái)一個(gè)，就將自己放入計(jì)數(shù)器RC，以便讓理發(fā)師消費(fèi)至最后一個(gè)產(chǎn)品(顧客) ，因此顧客進(jìn)程執(zhí)行的第一個(gè)語(yǔ)句 便是 RC=RC+1 。而第一個(gè)到來(lái)的顧客應(yīng)該負(fù)責(zé)喚醒理發(fā)師，理 發(fā)師此時(shí)正在信號(hào)量 WAKEUP 上等待( P(WAKEUP); 該信號(hào)量 的初值為 0)，由第一個(gè)顧客執(zhí)行 V(WAKEUP) 。若顧客不是第一 個(gè)到達(dá)，則在信號(hào)量 WAIT 上等待( P(WAIT) 該信號(hào)量的初值為 0)，等理發(fā)師理完一個(gè)顧客后， 執(zhí)行 V(WAIT) 操作便可叫出該顧 客理發(fā)。以上過(guò)程循環(huán)反復(fù)，理發(fā)師沒每理完一個(gè)顧客，就令計(jì)

28、數(shù)器減 1， RC=0 時(shí)便知此時(shí)無(wú)顧客，理發(fā)師可以繼續(xù)睡覺，等 待下一批顧客到達(dá)。在設(shè)信號(hào)量 MUTEX( 初值為 1)，保證對(duì)計(jì) 數(shù)器 RC 的互斥作用。parbegin顧客進(jìn)程：beginP(mutex);rc=rc+1;if rc=1 then V(wakeup); elseP(wait);V(mutex); 理發(fā)； end;理發(fā)師進(jìn)程：beginP(wakeup);repeat理發(fā)；P(mutex);rc=rc-1;if(rc!=0) then V(wait);V(mutex);until rc=0;end;parend;4.21 題略進(jìn)程數(shù)資源總數(shù)是否可能死鎖11不會(huì)12不會(huì)21不

29、會(huì)22可能會(huì)23可能會(huì)進(jìn)程數(shù)資源總數(shù)是否可能死鎖12不會(huì)22可能會(huì)23不會(huì)33可能會(huì)34不會(huì)5.5 答：需要的硬件支持可以選擇兩種： 1、上、下界寄存器和 地址檢查機(jī)制； 2、基地址寄存器、長(zhǎng)度寄存器和動(dòng)態(tài)地址轉(zhuǎn)換 機(jī)制。地址轉(zhuǎn)換的過(guò)程也即是地址重定位的過(guò)程，也有兩種方法實(shí)現(xiàn)地址重定位：1、靜態(tài)重定位，用戶代碼中使用相對(duì)地址，在將目標(biāo)代碼 加載到主存時(shí)， 裝配鏈接程序通過(guò)如下的方法將其裝配成絕對(duì)地 址：原地址 +目標(biāo)代碼所在主存起始地址；2、動(dòng)態(tài)重定位， 它首先將程序在主存的起始地址及其總長(zhǎng) 度存放于基地址寄存器和長(zhǎng)度寄存器， 當(dāng)在執(zhí)行訪存指令時(shí)， 首 先進(jìn)行越界檢查， 若不越界， 則將地址改

30、成 “原地址 +目標(biāo)代碼所 在主存起始地址 ”，然后進(jìn)行訪問。實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)： 當(dāng)使用第一種硬件機(jī)制時(shí)，每訪問一次主存，地址檢查機(jī) 制將 CPU 提供的訪存地址與上、下界寄存器的值進(jìn)行比較。若 介乎上下界之間， 則可用該地址訪問存儲(chǔ)器， 否則終止程序的運(yùn) 行。當(dāng)使用第二種硬件機(jī)制時(shí)， ，每訪問一次主存，它將 CPU 提供的訪存地址與長(zhǎng)度寄存器的值進(jìn)行比較。 若越界， 則終止程 序，否則與基地址寄存器中的值相加成為訪問貯存的絕對(duì)物理地 址。5.6 為什么要引進(jìn)頁(yè)式存儲(chǔ)管理方法？在這種管理方法中硬件應(yīng) 提供哪些支持？答：原因在于連續(xù)分配存儲(chǔ)空間存在許多存儲(chǔ)碎片和空間管 理復(fù)雜的問題， 而連續(xù)分配要求

31、把作業(yè)放在主存的一片連續(xù)區(qū)域 中，這往往容易出現(xiàn)連續(xù)空間因不能容納作業(yè)或進(jìn)程而不可用。而頁(yè)式存儲(chǔ)管理方法可以避免這種情況的發(fā)生。硬件應(yīng)提供的支持： 動(dòng)態(tài)地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)， 頁(yè)表長(zhǎng)度寄存 器，聯(lián)想存儲(chǔ)器（頁(yè)表以及訪問權(quán)限域均在主存中） 。5.7 題略 答：（1）訪問一次頁(yè)面單元需要訪問兩次主存，因此訪問時(shí) 間為： 1.2*2=2.4us；（ 2）等效存儲(chǔ)訪問時(shí)間為： 1.2*75%+2.4*25%=1.5us ；5.11 在頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中怎樣使多個(gè)作業(yè)共享一個(gè)程序或數(shù) 據(jù)？答：在每個(gè)作業(yè)的頁(yè)表中，將需要共享的程序映射到存放該 共享程序或數(shù)據(jù)的相同的物理頁(yè)幀上。5.17 題略答：系統(tǒng)得到物理地址的

32、過(guò)程：由題設(shè)可得，虛存地址的邏輯頁(yè)號(hào)為： 11123，頁(yè)內(nèi)偏移 為 456 ；從聯(lián)想存儲(chǔ)器中查找邏輯頁(yè)號(hào)為 11123 對(duì)應(yīng)的物理頁(yè)幀 號(hào)，如果有， 則將物理頁(yè)幀號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移合成成物理地址進(jìn)行訪 問，否則從頁(yè)表中查找。在頁(yè)表中找到相應(yīng)項(xiàng)， 查看該頁(yè)的合法位是否置上， 若為 1，則將該項(xiàng)指出的頁(yè)幀號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移合成成物理地址進(jìn)行訪問， 若合法位為 0，則產(chǎn)生頁(yè)故障，系統(tǒng)將頁(yè)表項(xiàng)所指的輔存塊號(hào)調(diào) 入主存，然后合成物理地址進(jìn)行訪問。硬件完成的工作：獲得頁(yè)幀號(hào)，合成物理地址，以及合法位是否置上等。軟件完成的工作：接收缺頁(yè)異常，對(duì)缺頁(yè)故障進(jìn) 行處理，返回現(xiàn)場(chǎng)。5.18 題略答：訪問的相應(yīng)邏輯頁(yè)號(hào)為： 0，

33、0，1，1，0， 3，1， 2，2， 4，4，3。采用 FIFO ：故障數(shù)： 6；頁(yè)故障率： 6/12=50%采用 LRU ，淘汰上次使用距當(dāng)前最遠(yuǎn)的頁(yè) ：故障數(shù)： 7；頁(yè)故障率為： 7/12=58.3%采用 OPT，淘汰下次訪問距當(dāng)前最遠(yuǎn)的那些頁(yè)中序號(hào)最小的一頁(yè) ：故障數(shù)： 5；頁(yè)故障率： 5/12=41.7%5.19 題略答：棧結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問一般在棧頂附近， 或者離棧頂不 遠(yuǎn)，符合程序的局部性行態(tài)； 雜湊技術(shù)取決于 Hash 值的大小，如果太大，則會(huì)頻 繁出現(xiàn)缺頁(yè)，不利于程序的局部性行態(tài)； 順序搜索是根據(jù)當(dāng)前項(xiàng)向前或向后逐個(gè)搜索，符合 程序的局部性行態(tài)； goto 語(yǔ)句往往使程序從一個(gè)地

34、方跳到另一個(gè)地方， 空間跨度往往比較大，少用或不用 goto 語(yǔ)句使程序能夠在局部 范圍內(nèi)執(zhí)行，符合程序的局部性行態(tài)。5.24 題略答：駐留集大小為 2 個(gè)頁(yè)幀，但是程序要長(zhǎng)期駐留在主存中， 必須占用一頁(yè)， 所以駐留集中只有一頁(yè)留給數(shù)據(jù)使用。 假設(shè)數(shù)組 中每一個(gè)元素占一個(gè)字的空間， 因?yàn)槊恳豁?yè)有 100 個(gè)字，而且數(shù) 組是 按行 主順序 存放 ，當(dāng) 采 用 1 策略 時(shí)， 賦值順序 為 ： A(1,1),A(2,1), A(100,1) ，每一次賦值都產(chǎn)生缺頁(yè)異常，因此 頁(yè)故障數(shù)為 100*100=10000 ，而采用 2 策略時(shí)，只在第一維產(chǎn)生 變化時(shí)才產(chǎn)生缺頁(yè)故障，因此頁(yè)故障數(shù)為 100。

35、5.31 設(shè)有如下訪問串： 6， 9，2，1，0，3， 5，4，3， 2，1，0， 2，1。取 =4，給出用 WS 與 VMIN 兩種算法控制該訪問串駐 留集的變化情況。答：用 WS 方法，有個(gè)時(shí)間未被引用則將其淘汰；用 VMIN 方法，若某頁(yè)下次訪問的距離大于， 則將其淘 汰。5.33 如果主存中的某頁(yè)正在與外部設(shè)備交換信息，那么在頁(yè)故 障中斷時(shí)可以將這一頁(yè)淘汰嗎？對(duì)于這種情況應(yīng)如何解決？ (P110-111)答：不能將這一頁(yè)淘汰， ，因?yàn)槿绻蕴鋈サ脑?，則新進(jìn) 入的頁(yè)將代替正在交換信息的頁(yè)， 而 I/O 數(shù)據(jù)區(qū)將被新?lián)Q入的頁(yè) 所代替，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤。因此，應(yīng)該等該、頁(yè)與外部設(shè)備交換信 息結(jié)

36、束之后，才能將該頁(yè)淘汰。5.34 題略答：訪問虛地址 (233)8 時(shí)不會(huì)發(fā)生缺頁(yè)故障，因?yàn)楦鶕?jù)虛地 址可得，它的頁(yè)號(hào)為 2，頁(yè)內(nèi)偏移為 (33)8，而在頁(yè)表中頁(yè)號(hào)為 2 的頁(yè)有效位為 1，說(shuō)明在主存中，相應(yīng)的頁(yè)幀號(hào)為 20，所以物理 地址為 (20)8*82+(33)8=(2033)8 ，而訪問 (345)8 時(shí)會(huì)發(fā)生缺頁(yè)中 斷，根據(jù)虛地址可得它的頁(yè)號(hào)為 3，頁(yè)內(nèi)偏移為 (45)8，查頁(yè)表可 得，該頁(yè)的有效位為 0，因此不在主存中，產(chǎn)生缺頁(yè)中斷，它首 先向主存申請(qǐng)一個(gè)可用的頁(yè)幀， 然后檢查該故障頁(yè)的頁(yè)類型， 為 零頁(yè)，因此將剛申請(qǐng)到的頁(yè)幀清零，將頁(yè)幀號(hào)填入頁(yè)表項(xiàng)中，將 合法位置為 1，然后返

37、回。6.2 設(shè)備控制器與處理機(jī)如何通信？答：CPU 通過(guò)向控制器寄存器寫命令字來(lái)發(fā)出 I/O 命令， 控制器接到命令后，完成具體的 I/O 操作，CPU 則反復(fù)讀取控制器的狀態(tài)，測(cè)試控制器是否完成操作。 或者轉(zhuǎn)向其他工作， 當(dāng)控制器完成相應(yīng)操作后向 CPU 發(fā)出中 斷信號(hào)。6.3 簡(jiǎn)述各種不同的 I/O 控制方式？答：主要有三種不同的 I/O 控制方式：1、程序直接控制方式。 當(dāng)遇到一條與 I/O 相關(guān)的指令時(shí)， CPU 向相應(yīng)的設(shè)備控制器發(fā)命令， 設(shè)備控制器執(zhí)行相應(yīng)的操作， 將 I/O 狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位置上，然后 CPU 周期性地檢查設(shè)備控制器 的狀態(tài)寄存器，直到發(fā)現(xiàn) I/O 操作完成為止

38、。 CPU 直接控制 I/O 操作過(guò)程，包括測(cè)試設(shè)備狀態(tài)，發(fā)送讀 /寫命令與數(shù)據(jù)。2、中斷驅(qū)動(dòng)方式。 CPU 向設(shè)備控制器發(fā)出命令后，繼續(xù)做 其他工作。當(dāng)設(shè)備控制器準(zhǔn)備好 CPU 交換數(shù)據(jù)時(shí)，設(shè)備控制器 中斷 CPU，要求服務(wù)。 CPU被中斷后，執(zhí)行 CPU 寄存器和設(shè)備 控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸，然后恢復(fù)被中斷的工作。3、DMA 方式：當(dāng) CPU需要讀 /寫數(shù)據(jù)塊時(shí)， 它給 DMA 部件 發(fā)命令，然后繼續(xù)執(zhí)行其他的工作。 DMA 負(fù)責(zé)此次 I/O 的完成， DMA 部件每次一個(gè)字地將整個(gè)數(shù)據(jù)塊直接讀取或?qū)懭胫鞔?，?不需經(jīng)過(guò) CPU 寄存器。當(dāng)傳送過(guò)程完成后， DMA 部件向 CPU 發(fā)中斷信號(hào)

39、。6.4 什么是獨(dú)占型設(shè)備和分時(shí)共享型設(shè)備？如何保證獨(dú)占型設(shè) 備的獨(dú)占使用？（ P147）答：獨(dú)占型設(shè)備是指在申請(qǐng)?jiān)O(shè)備時(shí)，如果設(shè)備空閑，就將其 獨(dú)占，不再允許其他進(jìn)程申請(qǐng)使用，一直等到該設(shè)備被釋放，才 允許被其他進(jìn)程申請(qǐng)使用。分時(shí)共享型設(shè)備：設(shè)備接受多個(gè) I/O 請(qǐng)求，并將其放在請(qǐng)求 隊(duì)列中，不同進(jìn)程的 I/O 操作請(qǐng)求以排隊(duì)的方式分時(shí)地占用設(shè)備 進(jìn)行 I/O 。如何保證獨(dú)占使用：對(duì)獨(dú)占型設(shè)備進(jìn)行獨(dú)占申請(qǐng)，即在申請(qǐng) 時(shí)，如果申請(qǐng)成功，就對(duì)該設(shè)備進(jìn)行加鎖操作，直到該 I/O 完成 后，才釋放鎖，從而釋放該設(shè)備。6.5 以 SPOOLing 方式使用設(shè)備是如何實(shí)現(xiàn)的？答： SPOOLing 技術(shù)是

40、在批處理操作系統(tǒng)時(shí)代引入的，即假脫機(jī) I/O 技術(shù)，它主要針對(duì)獨(dú)占型設(shè)備的使用。以打印機(jī)為例，首先為每個(gè)打印機(jī)建立一個(gè)打印服務(wù)進(jìn)程，和一個(gè)打印隊(duì)列。 打印服務(wù)進(jìn)程循環(huán)地獲取打印隊(duì)列中的表項(xiàng)，對(duì)每一個(gè)要輸出的文件副本， 服務(wù)進(jìn)程從文件副本中讀取數(shù)據(jù)，再成批地調(diào)用寫打印機(jī)的系統(tǒng)調(diào)用將該文件的數(shù)據(jù)打印在紙上6.6 以下的工作各在 3個(gè)I/O 軟件層的哪一層完成？ 答：涉及到具體的磁道、扇區(qū)、磁頭的計(jì)算，這屬于設(shè)備 驅(qū)動(dòng)與中斷處理層。 屬于緩沖 I/O 的功能，因此屬于與設(shè)備無(wú)關(guān)的 I/O 層。 中涉及到設(shè)備寄存器的操作， 而能操作設(shè)備寄存器的只有 設(shè)備驅(qū)動(dòng)與中斷處理層。 是對(duì)設(shè)備使用權(quán)限的內(nèi)容， 因

41、此屬于與設(shè)備無(wú)關(guān)的 I/O 層。 用戶請(qǐng)求， 他請(qǐng)求系統(tǒng)將二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成 ASCII 碼再輸 出，屬于用戶層 I/O 。6.8 如何使用緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn) “預(yù)先讀 ”和 “延遲寫 ”？這兩種讀 /寫方 式的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？答：預(yù)先讀就是： 將從設(shè)備控制器來(lái)的數(shù)據(jù)先送入系統(tǒng)緩沖 區(qū)，該數(shù)據(jù)塊送完后，用戶進(jìn)程將此數(shù)據(jù)塊移到用戶進(jìn)程空間。 并且立即請(qǐng)求下一個(gè)數(shù)據(jù)塊。延遲寫就是： 當(dāng)需要將數(shù)據(jù)寫出時(shí)， 首先將數(shù)據(jù)塊從用戶進(jìn) 程空間拷貝到系統(tǒng)緩沖區(qū)， 這時(shí)可繼續(xù)執(zhí)行用戶進(jìn)程， 并可在需 要時(shí)換出主存。 操作系統(tǒng)會(huì)安排最終將系統(tǒng)緩沖區(qū)的內(nèi)容輸出到設(shè)備上。優(yōu)點(diǎn)是： 減少 CPU 訪問目標(biāo)存儲(chǔ)部件的次數(shù)。 提高了慢

42、速I/O 設(shè)備和快速 CPU 交互的速度，提高輸入輸出速度。 缺點(diǎn)：預(yù)先讀是基于 “下一數(shù)據(jù)塊最終將被使用 ”這一猜測(cè)。因此，當(dāng)這一猜測(cè)失敗時(shí)，系統(tǒng)將耗費(fèi)更多的時(shí)間來(lái)處理，猜測(cè) 失敗的代價(jià)是很大的。同時(shí)，增加了操作系統(tǒng)的復(fù)雜度。延遲寫也增加了操作系統(tǒng)的復(fù)雜度， 同時(shí)延遲寫還可能出現(xiàn) 數(shù)據(jù)丟失的情況。6.11 假設(shè)對(duì)磁盤的請(qǐng)求串為 95，180，35，120，10， 122，64， 68，磁頭初始位置為 30，試分別畫出 FCFS，SSTF，SCAN ， C-SCAN 調(diào)度算法的磁頭移動(dòng)軌跡及磁頭移動(dòng)的磁道數(shù)（磁道 號(hào)： 0199）。答： FCFS：First Come First Served

43、，SSTF： Shortest Seek Time First，SCAN：掃描C-SCAN ：?jiǎn)蜗驋呙?.16 在磁盤管理程序中何時(shí)進(jìn)行磁盤調(diào)度？ 答：當(dāng)有多個(gè)進(jìn)程請(qǐng)求讀取磁盤中的數(shù)據(jù)， 而這些數(shù)據(jù)散布 在磁盤的不同位置的時(shí)候， 應(yīng)該進(jìn)行磁盤調(diào)度。 此時(shí)磁盤驅(qū)動(dòng)程 序應(yīng)維持一個(gè)磁盤 I/O 請(qǐng)求隊(duì)列， 對(duì)已有請(qǐng)求和新到來(lái)請(qǐng)求進(jìn)行 排隊(duì)優(yōu)化，確保相鄰請(qǐng)求其磁道相距最近。6.18 RAID 級(jí)別 0+1 有何特點(diǎn)？可用于什么應(yīng)用環(huán)境？答： RAID 級(jí)別 01是指 RAID 級(jí)別 0和 1的結(jié)合。 RAID 級(jí)別 0 提供性能， RAID 級(jí)別 1 提供可靠性。特點(diǎn)是性能高、可 靠性好、價(jià)格高（需

44、要 2 倍磁盤數(shù)目）應(yīng)用環(huán)境：通常用于性能和可靠性都很重要的環(huán)境中。7.2 一個(gè)可以支持隨機(jī)訪問的文件應(yīng)該用什么方式放在輔存 中？答：一個(gè)可以支持隨機(jī)訪問的文件應(yīng)該用索引結(jié)構(gòu)的方式將 其放在輔存中。7.4 試述文件控制塊的作用，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)在樹形文件目錄中快速查找 文件控制塊的方法。答：文件控制塊是一張用于存放文件的標(biāo)識(shí)、定位、說(shuō)明和 控制等信息的表格，用于管理和控制文件系統(tǒng)中的全部文件?？焖俨檎椅募刂茐K的方法：引入 “當(dāng)前目錄 ”，用戶可指定 某級(jí)目錄作為用戶 “當(dāng)前目錄 ”，當(dāng)前目錄的文件控制塊事先已 讀入并保存在主存。當(dāng)用戶注冊(cè)時(shí)，操作系統(tǒng)在記賬文件中 查找與該用戶所對(duì)應(yīng)的信息項(xiàng)。記賬文件中

45、保存了一個(gè)指向 用戶初始 “當(dāng)前目錄 ”的路徑名。 “當(dāng)前目錄 ”最初在用戶登錄時(shí) 自動(dòng)置為該用戶的初始 “當(dāng)前目錄 ”。操作系統(tǒng)提供專門的系統(tǒng) 調(diào)用供用戶隨時(shí)改變 “當(dāng)前目錄 ”。在查找時(shí)， 操作系統(tǒng)從根目 錄或“當(dāng)前目錄 ”進(jìn)行查找，因?yàn)楫?dāng)前目錄的 FCB通常是放在 主存中的，所以查找速度會(huì)比較快。7.7 無(wú)環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)與樹形目錄結(jié)構(gòu)相比，優(yōu)勢(shì)在哪里？如何刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)？答：無(wú)環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是利于文件的共享， 因?yàn)楫?dāng)樹形 目錄結(jié)構(gòu)想共享某個(gè)文件時(shí)，需要在不同的路徑保存多個(gè)副本， 這樣浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間。 而無(wú)環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)只需增加一個(gè)稱為鏈的 新目錄項(xiàng)，讓其指向需要共享的文件即可。節(jié)省了空間，

46、管理更 靈活。如何刪除節(jié)點(diǎn)： 為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)共享計(jì)數(shù)器， 每當(dāng)增加 了一條共享鏈時(shí)，就將其共享計(jì)數(shù)器加 1，每當(dāng)要?jiǎng)h除某個(gè)節(jié)點(diǎn) 時(shí)，其共享計(jì)數(shù)器減 1，當(dāng)計(jì)數(shù)器為 0 時(shí)，就真正刪除該節(jié)點(diǎn)。7.9 請(qǐng)比較輔存空間分配和主存空間分配的特點(diǎn)。答：輔存空間的特點(diǎn)是容量大，如何在大量的文件中快速查 找和定位你所需的文件是輔存空間分配需要考慮的主要問題。 在 邏輯空間，通常將文件組織成目錄結(jié)構(gòu)，在物理存儲(chǔ)時(shí)，將其組 織成鏈表結(jié)構(gòu)或索引結(jié)構(gòu)存放在輔存中， 文件系統(tǒng)對(duì)未分配空間 保持一個(gè) “自由空間表 ”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常組織成位向量的形式， 每一個(gè)柱面對(duì)應(yīng)一個(gè)位向量， 所有位向量組成一個(gè)位圖數(shù)組， 它 記錄了整個(gè)磁盤空間的使用情況。而主存空間容量小，訪問速度快，因此主存空間分配主要考 慮的是如何提高主存空間的訪問速度、利用率和命中率。因此， 在主存空間分配之前， 將所有的主存空間分頁(yè)， 并將每一頁(yè)登記 在頁(yè)表中， 將用戶的邏輯頁(yè)對(duì)應(yīng)著主存的物理頁(yè)幀， 分配主存空 間時(shí)在頁(yè)表中登記， 當(dāng)需替換頁(yè)時(shí)， 采用好的替換策略提高主存的命中率。7.10 試述 “打開文件 ”所做的工作。答：根據(jù)參數(shù)所指出的文件名和卷名找到相應(yīng)文件。 將該文件的文件控制塊存入主存的活躍文件目錄表。 建立該文件的讀 /寫狀態(tài)