计算机操作系统第八章-磁盘存储器的管理
第八章磁盘存储器的管理
第一节文件的物理结构和外存的分配方式
一、概述
磁盘是一种可直接存取的随机存储器(这一点与内存相似)，一个逻辑盘可以看作一片连续的存储空间。
确定外存空间的分配方式(组织文件的物理结构)主要考虑：提高文件的访问速度、有效地利用外存空间。
常用的外存分配方法有：连续分配、链接分配、索引分配。二、磁盘存储空间的结构
磁盘说明图1
盘块(扇区)是磁盘上的最小存储分配单位，每个盘块有唯一编号；地址是：磁道(柱面)号+扇区号+盘面号；从盘块编号到地址的转换由硬件完成，在OS中一个盘块的地址就是盘块编号。一般一个盘块的大小与内存分页中页(内存块)的大小一致，一页存放到一个盘块中。
三、连续分配
1、思想方法
为每个文件分配一组位置相邻接的盘块(磁盘上的地址连续/盘块编号连续的盘块)，文件中的逻辑页被顺序地存放到邻接的各物理盘块中。这保证了文件中的逻辑顺序与文件占用盘块顺序的一致性。这样物理结构的文件称为顺序文件；每个文件都从分配给它的一个盘块的第一个字节开始存放。文件地址：在文件的目录中，存放该文件的第一个记录所在的盘块号和文件的长度(共占多少块)。
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图 8-1 磁盘空间的连续分配
2、优缺点
◆
存取容易，存取速度较快；
◆
必须事先知道文件的长度，不利于文件的动态增长； ◆
存放一个文件要求足够大的连续存储空间； ◆
存储空间的管理存在“碎片”问题，须定时整理。
四、链接分配
1、思想方法：为每个文件分配一组位置离散的盘块，每个盘块中存放文件的一个逻辑页；通过给每个盘块设置一个指针，将属于同一个文件的盘块链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑页的顺序一致。这样物理结构的文件称为链接文件。
保存链接指针的方式有两种，形成了隐式链接和显式链接。2、隐式链接----链接指针如何存放
图8-2 磁盘空间的链接式分配
文件的每一个盘块内都含有指向下一个逻辑页存放地址的指针(盘块号)。文件地址：在文件的目录中，存放指向文件第一个盘块的指针和文件长度。
隐式链接的问题：P55
3、显式链接----链接指针如何存放
每个磁盘(逻辑盘)有一张文件分配表(FA T)，它是记录磁盘分配使用情况的数据结构(记录文件的链接指针序列)。磁盘包含N个盘块，FAT就有N个表项。表项顺序编号0~N-1，对应盘块的编号0~N-1。
文件地址：每个文件占用的第一个盘块的编号存放在文件目录中；文件占用的其他盘块的编号存放在FAT中；文件占用的每一个盘块对应的FAT表项，其中存放指向该文件的下一个盘块的指针(即盘块编号)；文件占用的最后一个盘块对应的FAT表项中存放文件结束标志；(文件的FCB+FAT表为每个文件记录的两个信息) 目录和FAT一起记录了哪些盘块分给了这个文件，以及这些盘块中内容的逻辑顺序。
例如，MS-DOS 的文件物理结构
FAT
FCB A
图8-4 MS-DOS 的文件物理结构
5、优缺点 优点：
●
与内存的分页式存储管理相似，提高了磁盘空间利用率 ●
不存在外存碎片问题 ●
有利于文件动态扩充
缺点：
◆
较多的寻道次数和寻道时间，存取速度相对慢些 ◆
存在可靠性问题，如指针出错
◆
不能支持高效的直接存取。要对一个较大的文件进行直接存取，
须首先在FAT 中顺序地查找许多盘块号。
◆
FAT 需占用较大的存储空间。
6、从FAT12到FAT32，NTFS ：P61-62，65，68，70-72
五、索引分配
1、思想方法
为每个文件分配一组位置离散的盘块，每个盘块中存放文件的一个逻辑页；为每个文件建立一个物理结构的索引表(类似于内存管理的页表)，记录分配给该文件的物理盘块，以及这些盘块和文件逻辑页顺序的对应关系。建立一个文件时，要初始化它的索引表，并将索引表的地址放到文件的目录中。打开一个文件时，文件的索引表也被同时读入内存。这样物理结构的文件称为索引文件。这种结构的文件，支持直接访问。
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图8-6 索引分配方式
2、单级索引
每个文件一张索引表，这张索引表放在一个盘块中(因此也称索引块，索引表的长度不能超过一块的容量)。
缺点：
◆
要花费一定的外存空间存放索引表； ◆
文件的长度受到了限制。
3、多级索引
对于一个长文件的长索引表(单个盘块放不下)，可以将它存放在若干个离散的盘块中。再为这些索引块建立一个索引表，存放在一个盘块中，这样就形成了一个文件的两级索引。同理，还可以构造多级索引。
012
105106
254
356
357
985
主索引第二级索引
磁盘空间
图 6-12 两级索引分配
4、混合索引
文件系统混合使用多种分配方式。文件的目录中可以存放不同形式的地址信息：
●直接地址，文件数据的盘块号；
●一次间接地址，文件索引块的盘块号；
●二次间接地址，文件二级索引块的盘块号。
图6-13 混合索引方式
5、索引分配的优缺点
●优点：
保持了链接结构的优点，又解决了其缺点：既能顺序存取，又能随机存取，满足了文件动态增长缩短、插入删除的要求，也能充分利用外存空间。
◆缺点：
较多的寻道次数和寻道时间，索引表本身带来了系统开销，如：内外存空间，存取时间。
第二节文件存储空间管理
一、文件存储空间管理涉及到的问题
1、外存上的空闲块按什么方式组织起来(存储管理的数据结构)
2、如何为一个文件分配存储空间
3、怎样回收被释放的存储空间
注意：文件存储器基本的分配和回收单位是磁盘块、簇，而不是字节。
二、空闲表(空白文件目录)管理法
1、空闲块的组织：将磁盘空间上每一片连续空闲区(包含若干个连续编号的空闲块)看作一个“空白文件”，系统建立一个空闲表(空白文件目录)，每个空白文件在表中占一行。
2、存储空间的分配与回收
方法与内存的动态分区分配类似(连续分配)，也有首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法等。
这样的存储分配方法，文件的物理结构是顺序文件。
在内存管理上，连续分配方式很少采用，但在外存管理上，由于它具有较高的分配速度，磁盘访问速度也较快，这种管理方法仍然可能被采用。
三、空闲链表法
1、空闲块链法：将磁盘上所有的空闲块拉成一条链，在链首设一个分配指针，在链尾设一个回收指针。空闲块的分配与回收分别在链的首尾进行。
2、空闲区链法：将磁盘上所有的空闲区(包含若干连续空闲块)拉成一条链，空闲区中要记录本区包含的空闲块数，链收尾分别设分配、回收指针。存储空间的分配与回收与内存的动态分区分配类似。
四、位示图法
1、空闲块的组织：为每一个文件存储器(逻辑盘)建立一张位示图。磁盘的每一个物理块都有一个二进制位与之对应。该位值是“0”为空闲、“1”为已分配。开机后位示图常驻内存，存在连续若干个字中。
2、存储空间的分配与回收
?位示图需要多少个字，取决于一个逻辑盘包含的盘块数(簇)。?分配物理块时，可以在位示图中顺序查找一个或若干其值为0的位，计算并返回每位对应的物理块号，分配物理块，并将位示图中对应的位置“1”；P130
?回收物理块时，将回收的物理块号逆计算，得出块在位示图中的位置，并将对应的位置“0”。P131
五、成组链法
?
?
?
图8-11 空闲盘块的成组链接法
1、空闲块的组织：
?将系统的所有空白块每N个形成一组(例如N=100；这N个空白块位置不必连续)；
?将所有的空白块组链接起来。链接的方法是：每一组的第一个空白块存放前一组的盘块总数和包含的每一个盘块号；
?由于第一组的前面已无其他组存在，因此，第一组的块数为N-1块；
?由于存储设备的空间块不一定正好是N的整倍数，因而最后一组可能不足N块。由于该组后面已无另外的空闲块组，所以，该组的盘块号与总块数组织成堆栈，放在管理文件存储设备用的文件资源表中；
?系统在初启时把文件资源表复制到内存，从而使文件资源表中存
放有最后一组空闲块的块号与总块数的堆栈被进入内存，空闲块的分配与释放在内存进行。
2、存储空间的分配
?堆栈指针i的初值等于最后一组的空闲块数。
?当申请者提出空闲块需求时，按照后进先出的原则，分配程序取走i所指的块号，将对应盘块分配出去，然后再做一次i=i-1操作，并将空闲块数减1。
?这个过程一直持续到本次任务所要求的块都已分配完毕或堆栈中只剩下最后一个空闲块的块号。
?当堆栈中只剩下最后一个空闲块号时，系统启动I/O管理程序，将该块中存放的前一组的块号与总块数读入内存堆栈中，之后将该块分配给申请者。然后，系统重新设置i指针，分配程序继续为申请者进程分配空闲块，直到满足本次任务。
3、存储空间的回收
?在系统回收空闲盘块时，盘块回收过程首先进行i=i+1操作，将回收盘块的盘块号记入堆栈的顶部，并执行空闲盘块数加1操作。?当堆栈中空闲盘块数目已达到N时，表示栈已满、本组回收已结束。如果这时如果又有一个新的空闲盘块待回收，便将目前堆栈中的内容(N个盘块号和盘块总数)，记入新回收的盘块中；然后重置i值为1、空闲盘块数初值1，再将新回收的盘块号存进栈底，另起一个组。
?存放空闲块号与块总数的堆栈是一个临界资源，应该互斥访问。
第三节提高磁盘I/O速度的途径
一、提高文件系统的访问速度，可以从三方面着手：P263
二、磁盘高速缓存
目前，磁盘的访问速度远低于内存访问速度，磁盘I/O成为了计算机系统的瓶颈。于是，出现了磁盘的高速缓存。
这里的高速缓存是在内存中为磁盘的盘块设置一个缓冲区，在其中保存某些盘块的副本。对信息进出内存，采取提前读和推迟写。P263
1、磁盘高速缓存的形式
在内存中高速缓存可分成两种形式：
?第一种是在内存中开辟一个单独的存储空间，作为磁盘高速缓存，其大小是固定的，不会受应用程序多少的影响；
?第二种是将所有空闲的内存空间供请求分页系统和磁盘高速缓存共享。此时高速缓存的大小不再是固定的。当磁盘I/O较频繁时，该缓冲区可能包含更多的内存空间；而在应用程序运行得较多时，该缓冲区可能只剩下很少的内存空间。
2、数据交付：P178
系统可以采取两种数据交付方式：
?数据交付。这是直接将高速缓存中的数据复制到请求者进程的内存工作区中。
?指针交付。只将指向高速缓存中某区域的指针(地址)，交付给请求者进程。
后一种方式由于所传送的数据量少，因而节省了数据从磁盘高速缓存空间到进程的内存工作区的时间。
3、置换算法
高速缓存的容量是有限的，满了以后再继续使用，也需要进行存储块的置换。这里解决的是缓冲区中的盘块内容，何时往磁盘上写。常用的算法与页面置换算法基本相同。除了考虑到最近最久未使用这一原则外，还考虑了以下几点：
(1) 访问频率。
(2) 可预见性。
(3) 数据的一致性。
4、周期性地回写磁盘
根据置换算法，高速缓存中经常被访问的块会一直存放在其中，不会有机会被换出(写回磁盘)。而内存是易失性存储器。为了保证数据不丢失，OS要经常主动将数据写回磁盘上。
例如：
在UNIX系统中专门增设了一个修改(update)程序，使之在后台运行，该程序周期性地调用一个系统调用SYNC。该调用的主要功能是强制性地将所有在高速缓存中已修改的盘块数据写回磁盘。一般是把两次调用SYNC的时间间隔定为30s。这样，因系统故障所造成的工作损失不会超过30 s的劳动量。
而在MS-DOS中所采用的方法是：只要高速缓存中的某盘块数据被修改，便立即将它写回磁盘，并将这种高速缓存称为“写穿透高
速缓存”(write-through cache)。MS-DOS所采用的写回方式，几乎不会造成数据的丢失，但须频繁地启动磁盘。
三、提高磁盘I/O速度的其他方法
?提前读P187
?推迟写P188
?优化一个文件所分配磁盘物理块的分布
?虚拟盘(要注意它和缓冲区的区别) P191
第四节磁盘容错技术
一、磁盘容错技术的定义：
是通过增加冗余的磁盘驱动器、磁盘控制器、数据结构等方法，来提高磁盘系统可靠性的一种技术。它分为三个级别：
SFT-I；SFT-II；SFT-III。
二、第一级容错：防止因磁盘表面缺陷而造成的数据丢失。主要技术有：
?双份目录、双份文件分配表(FAT)；P152
?写后读校验；P154
?热修复重定向；P153
三、第二级容错：防止磁盘驱动器故障和磁盘控制器故障造成的数据丢失。主要技术有：
?磁盘镜像；P155
图6-26 磁盘镜像示意
?磁盘双工；P157
四、第三级容错：高级系统容错技术P159-167
第五节数据一致性控制
一、什么是数据一致性
数据一致性是指存放在不同位置的同一个数据(如不同文件内的同一个数据)，在数据处理的过程中要保持一致。
为实现数据一致性，OS中要配置相应的软件，并需要一定的硬件支持。
数据一致性的硬件支持，主要是在系统中配置一个稳定存储器。通常采用磁盘双工来实现。
二、事务
1、什么是事务：
?事务是访问和修改各种数据项的一个程序单位(一个程序段或一个读、写操作的序列)。
?事务尤其是指对存放在不同位置的同一个数据的一套访问和修改操作的程序单位。
例如，一个银行账号对应一卡一折，此情况下的存取款过程。?对事务进行操作所具有“原子性”。
一个事务的执行，要么全部完成----所有的操作成功执行完毕，用修改后的数据去替代原有的数据；要么“夭折”----只要有一个操作没有成功，就要将事务前面进行的操作废除，将数据恢复成原来的值(一个都不改)。
例如：
2、事务记录
如何实现“恢复”呢？
通常要借助于一种数据结构----事务记录，来记录在事务运行时
数据被修改的全过程。事务记录以表的形式被存放在稳定存储器中。事物记录不强调永久保存，但强调安全保存。
事务运行的每一次数据访问操作都被记录在事务记录表中，形成一条事务记录。
(1) 事务记录的结构
?事务名：用于标识该事务的惟一名字
?数据项名：它是被修改的那个数据项的惟一名字
?旧值：修改前数据项的值
?新值：修改后数据项将具有的值
(2) 访问操作的记录过程：
?事务Ti执行开始，标记
?事务Ti每进行一次数据访问，就形成一条事务记录；
?事务Ti执行结束，标记
(3) 当出现故障时，就调用恢复算法，检查事物记录表中的每个事物，进行事务清理。事务清理可以使用以下两个过程：
?undo(Ti)：将所有被某事务Ti修改过的数据恢复成修改前的值；(并注释该事物的记录)
?redo(Ti)：将所有被某事务Ti修改过的数据确认为新值；(并注释该事物的记录)
事物清理：对于尚未完成的事物，用undo(Ti)；对已经完成的事物，用redo(Ti)。
(4) 在没有发生故障时，也应该定时清理事务。这样，一旦系统出现
故障，恢复算法就只需要清理最后一个检查点之后的事务记录。
检查点就是系统进行定时事务清理的时间点。检查点到来时，就进行事物清理：对于尚未完成的事物，用undo(Ti)；对已经完成的事物，用redo(Ti)。P176
设置了定时清理的系统，新的恢复算法：
恢复例程首先查找事务记录表，确定在最近一个检查点之前执行的最后一个事务Ti；
只对所有Ti之后开始的事物进行清理，对所有Ti之前开始的事物不作清理。
如果把所有在事务Ti以后开始执行的事务表示为事务集T，则新的恢复操作要求是：对所有在T中的事务T K，如果在事务记录表中出现了〈T K托付〉记录，则执行redo〈T K〉操作；反之，如果在事务记录表中并未出现〈T K托付〉记录，则执行undo〈T K〉操作。
三、并发控制
1、什么是并发控制：
由于事务执行的“原子性”特征，各事务对某一个数据项的修改必须互斥执行，这种特性称为顺序性。为实现这种顺序性，OS采用的技术称为并发控制。
通常采用一种简单的互斥机制----锁，来实现“顺序性”。
2、用互斥锁实现并发控制
?为每个共享数据设置一个互斥锁；
?事务对数据操作要开、关锁；
?如果事务要对一组若干个数据进行操作，必须首先对每个数据一一上锁。只要有一个上锁操作不成功，这次事务就运行失败。
3、用互斥锁和共享锁实现并发控制
?为每个共享数据设置一个互斥锁和一个共享锁；
?互斥锁和共享锁的区别：互斥锁是一个真正意义上的锁，而共享锁只是一个计数器；
?利用互斥锁和共享锁实现并发控制；
?实现读写、写写互斥。(类似读者—写者问题)。
四、重复文件的一致性问题
1、所谓重复文件，就是同一个文件备份存放在不同地点。重复文件的一致性问题是数据的一致性问题的特例。
2、重复文件一致性的实现P184
3、一致性的检查
?盘块号一致性的检查
建立空闲盘块计数器表和一个数据盘块计数器表(P188-189)，定时检查磁盘存储管理的数据结构，分别填写以上两表，进行对比。
计算机操作系统(第四版)课后习题答案第一章
第一章 1．设计现代OS的主要目标是什么 答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2．OS的作用可表现在哪几个方面 答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2）OS 作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象 3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象 答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4．试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。5．何谓脱机I/O和联机I/O 答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而联机I/O 方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6．试说明推劢分时系统形成和収展的主要劢力是什么
答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。 7．实现分时系统的关键问题是什么应如何解决 答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设臵多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配臵缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。针对及时处理问题，应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。 8．为什么要引入实时OS 答：实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时OS 是为了满足应用的需求，更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。 9．什么是硬实时任务和软实时任务试举例说明。 答：硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。举例来说，运载火箭的控制等。软实时任务是指它的截止时间并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响不大。举例：网页内计算机操作系统第三版答案 2 / 47 容的更新、火车售票系统。10．试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统不实时系统迚行比较。答：（1）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至
第四章 操作系统存储管理(练习题)
第四章存储管理 1. C存储管理支持多道程序设计，算法简单，但存储碎片多。 A. 段式 B. 页式 C. 固定分区 D. 段页式 2.虚拟存储技术是 B 。 A. 补充内存物理空间的技术 B. 补充相对地址空间的技术 C. 扩充外存空间的技术 D. 扩充输入输出缓冲区的技术 3.虚拟内存的容量只受 D 的限制。 A. 物理内存的大小 B. 磁盘空间的大小 C. 数据存放的实际地址 D. 计算机地址位数 4.动态页式管理中的 C 是：当内存中没有空闲页时，如何将已占据的页释放。 A. 调入策略 B. 地址变换 C. 替换策略 D. 调度算法 5.多重分区管理要求对每一个作业都分配 B 的内存单元。 A. 地址连续 B. 若干地址不连续 C. 若干连续的帧 D. 若干不连续的帧 6.段页式管理每取一数据，要访问 C 次内存。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 7.分段管理提供 B 维的地址结构。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 8.系统抖动是指 B。 A. 使用计算机时，屏幕闪烁的现象 B. 刚被调出内存的页又立刻被调入所形成的频繁调入调出的现象 C. 系统盘不干净，操作系统不稳定的现象 D. 由于内存分配不当，造成内存不够的现象 9.在 A中，不可能产生系统抖动现象。 A. 静态分区管理 B. 请求分页式管理 C. 段式存储管理 D. 段页式存储管理 10.在分段管理中 A 。 A. 以段为单元分配，每段是一个连续存储区 B. 段与段之间必定不连续 C. 段与段之间必定连续 D. 每段是等长的 11.请求分页式管理常用的替换策略之一有 A 。 A. LRU B. BF C. SCBF D. FPF 12.可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为 D 。 A. 名称空间 B. 虚拟地址空间 C. 相对地址空间 D. 物理地址空间 13. C 存储管理方式提供二维地址结构。 A. 固定分区 B. 分页
计算机操作系统第四章
计算机操作系统 主讲教师：王晓晔 E-mail:wangxye@https://www.wendangku.net/doc/d314058145.html, 第四章存储器管理 4.1 存储器的层次结构 4.2 程序的装入和连接 4.3 连续分配方式 4.4 基本分页存储管理方式 4.5 基本分段存储管理方式 4.6 虚拟存储器的基本概念 4.7 请求分页存储管理方式 4.8 页面置换算法 4.9 请求分段存储管理方式 4.1 存储器的层次结构 4.1.1 多级存储器结构 4.1.2 主存储器与寄存器 ?主存储器 ?寄存器 4.1.3 高速缓存和磁盘缓存 ?高速缓存 ?磁盘缓存 4.2 程序的装入和链接 4.2.1 程序的装入 1. 绝对装入方式(Absolute Loading Mode) 程序中所使用的绝对地址，既可在编译或汇编时给出，也可由程序员直接赋予。但在由程序员直接给出绝对地址时，不仅要求程序员熟悉内存的使用情况，而且一旦程序或数据被修改后，可能要改变程序中的所有地址。因此，通常是宁可在程序中采用符号地址，然后在编译或汇编时，再将这些符号地址转换为绝对地址。 3. 动态运行时装入方式(Denamle Run-time Loading) 动态运行时的装入程序，在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。因此，装入内存后的所有地址都仍是相对
地址。 3. 运行时动态链接(Run-time Dynamic Linking) 近几年流行起来的运行时动态链接方式，是对上述在装入时链接方式的一种改进。这种链接方式是将对某些模块的链接推迟到执行时才执行，亦即，在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装入内存时，立即由OS去找到该模块并将之装入内存，把它链接到调用者模块上。凡在执行过程中未被用到的目标模块，都不会被调入内存和被链接到装入模块上，这样不仅可加快程序的装入过程，而且可节省大量的内存空间。 4.3 连续分配方式 4.3.1 单一连续分配 这是最简单的一种存储管理方式，但只能用于单用户、单任务的操作系统中。采用这种存储管理方式时，可把内存分为系统区和用户区两部分，系统区仅提供给OS使用，通常是放在内存的低址部分；用户区是指除系统区以外的全部内存空间，提供给用户使用。 4.3.2 固定分区分配 1. 划分分区的方法 (1) 分区大小相等，即使所有的内存分区大小相等。 (2) 分区大小不等。 (1) 首次适应算法FF。 (2) 循环首次适应算法，该算法是由首次适应算法演变而成的。 (3) 最佳适应算法。 (4) 最坏适应算法 (5) 快速适应算法
计算机操作系统(第四版)1-8章 课后答案(全)
第一章操作系统引论 1.设计现代OS的主要目标是什么？答：方便性，开放性，有效性，可扩充性 2.OS的作用可表现在哪几个方面？答：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；OS作为计算机系统资的管理者；OS实现了对计算机资源的抽象。 3.为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层1/0设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。0s通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4·说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力是提高资源利用率和系统吞吐里，为了满足用户对人一机交互的需求和共享主机。 5.何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机1/0是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或一片上的数据或程序输入到殖带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而耽机1/0方式是指程序和数据的輸入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现在：CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。 7.实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及寸接收并及时处理该命令，在用户能接受的时采内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设路多路卡，健主机能同时接收用户从各个终端上轮入的数据；为每个终端配路缓冲区，暂存用户捷入的命令或教据。针对反时处理问题，应便所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。 8.为什么要引入实时OS？答：实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时OS是为了满足应用的需求，熏好地满足实时控制领域和实时信息处涯领域的需要。 9.什么是硬实时任务和款实时任务？试举例说明。答：硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结是。举例来说，运载火箭的控制等。软实时任务是指它的截止时间并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响不大。举例：网页内容的更新、火车售票系统。 10.试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。答：（1）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微妙。（2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。（3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度的可靠性。因为任何差错都可能带未巨大的经济损失，甚至是灾难性后，，所以在实时系统中，往往都采取了
操作系统-第七章 设备管理习题(有答案)
第七章设备管理习题 一. 选择最合适的答案 1．在下面的I/O控制方式中，需要CPU干预最少的方式是（）。 （A）程序I/O方式 （B）中断驱动I/O控制方式 （C）直接存储器访问DMA控制方式 （D）I/O通道控制方式 2．某操作系统中，采用中断驱动I/O控制方式，设中断时，CPU用1ms来处理中断请求，其它时间CPU完全用来计算，若系统时钟中断频率为100H Z，则，CPU的利用率为（）。 （A）60% （B）70% （C）80% （D）90% 3．下列哪一条不是磁盘设备的特点（）。 （A）传输速率较高，以数据块为传输单位 （B）一段时间内只允许一个用户（进程）访问 （C）I/O控制方式常采用DMA方式 （D）可以寻址，随机地读/写任意数据块 4．利用通道实现了（）之间数据的快速传输。 （A）CPU和外设（B）内存和CPU （C）内存和外设（D）外设和外设 5．假脱机技术中，对打印机的操作实际上是用对磁盘存储实现的，用以替代打印机的部分是指（）。 （A）共享设备（B）独占设备 （C）虚拟设备（D）物理设备 6．设从磁盘将一块数据传送到缓冲区所用时间为80μs，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为40μs，CPU处理数据所用时间为30μs，则处理该数据，采用单缓冲传送某磁盘数据，系统所用总时间为（）。 （A）120μs （B）110μs （C）150μs （D）70μs 7．对于速率为9.6KB/s的数据通信来说，如果说设置一个具有8位的缓冲寄存器，则CPU中断时间和响应时间大约分别为（）。 （A）0.8ms，0.8ms （B）8ms，1ms （C）0.8ms，0.1ms （D）0.1ms，0.1ms 8．在调试程序时，可以先把所有输出送屏幕显示而不必正式输出到打印设备，其运用了（）。
操作系统存储器管理习题
存储器管理 单项选择题 存储管理的目的是（）。 A.方便用户 B.提高内存利用率 C.方便用户和提高内存利用率 D.增加内存实际容量 外存（如磁盘）上存放的程序和数据（）。 A．可由CPU直接访问 B．必须在CPU访问之前移入内存 C．是必须由文件系统管理的 D．必须由进程调度程序管理 当程序经过编译或者汇编以后，形成了一种由机器指令组成的集合，被称为（）。 A.源程序 B.目标程序 C.可执行程序 D.非执行程序 4、可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为（ D ）。 A.符号名空间 B.虚拟地址空间 C.相对地址空间 D.物理地址空间 5、经过（），目标程序可以不经过任何改动而装入物理内存单元。 A.静态重定位 B.动态重定位 C.编译或汇编 D.存储扩充 6、若处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为（）字节。 A.2GB B.4GB C.100KB D.640KB 7、分区管理要求对每一个作业都分配（）的内存单元。 A.地址连续 B.若干地址不连续 C.若干连续的帧 D.若干不连续的帧 8、（）是指将作业不需要或暂时不需要的部分移到外存，让出内存空间以调入其他所需数据。 A.覆盖技术 B.对换技术 C.虚拟技术 D.物理扩充 9、虚拟存储技术是（）。 A.补充内存物理空间的技术 B.补充相对地址空间的技术 C.扩充外存空间的技术 D.扩充输入输出缓冲区的技术 10、虚拟存储技术与（）不能配合使用。 A.分区管理 B.动态分页管理 C.段式管理 D.段页式管理 11、以下存储管理技术中，支持虚拟存储器的技术是（）。 A．动态分区法 B．可重定位分区法 C．请求分页技术 D．对换技术 12、在请求页式存储管理中，若所需页面不在内存中，则会引起（）。 A.输入输出中断 B. 时钟中断 C.越界中断 D. 缺页中断 13、在分段管理中，（）。 以段为单位分配，每段是一个连续存储区 段与段之间必定不连续 段与段之间必定连续 每段是等长的 14、（）存储管理方式提供一维地址结构。 A.固定分区 B.分段 C.分页 D.分段和段页式 15、分段管理提供（）维的地址结构。 A.1 B.2 C.3 D.4 16、段页式存储管理汲取了页式管理和段式管理的长处，其实现原理结合了页式和段式管理的基本思想，即（）。 用分段方法来分配和管理物理存储空间，用分页方法来管理用户地址空间。 用分段方法来分配和管理用户地址空间，用分页方法来管理物理存储空间。 用分段方法来分配和管理主存空间，用分页方法来管理辅存空间。
计算机操作系统第四章作业及答案
2、可以采用哪几种方式将程序装入内存？它们分别适用于何种场合？ (1) 绝对装入方式，适用于单道程序系统。 (2) 可重定位装入方式，适用于分区式存储管理系统。 (3) 动态运行时装入方式，适用于分页、分段式存储管理系统。 8、什么是基于顺序搜索的动态分区分配算法？它分为哪几种？ 为了实现动态分区式分配，将系统中的空闲分区组织成空闲分区表或空闲分区链。所谓顺序搜索，是指按表或链的组织顺序，检索表或链上记录的空闲分区，去寻找一个最符合算法的、大小能满足要求的分区。 分区存储管理中常采用的分配策略有：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。 13、为什么要引入对换？对换可分为哪几种类型？ 在多道环境下，一方面，在内存中的某些进程由于某事件尚未发生而被阻塞，但它却占用了大量的内存空间，甚至有时可能出现在内存中所有进程都被阻塞而迫使CPU停止下来等待的情况；另一方面，却又有着许多作业在外存上等待，因无内存而不能进入内存运行的情况。显然这对系统资源是一种严重的浪费，且使系统吞吐量下降。为了解决这一问题，在操作系统中引入了对换(也称交换)技术。可以将整个进程换入、换出，也可以将进程的一部分(页、段)换入、换出。前者主要用于缓解目前系统中内存的不足，后者主要用于支持虚拟存储。 19、什么是页表？页表的作用是什么？ 页表是分页式存储管理使用的数据结构。 一个进程分为多少页，它的页表就有多少行。每一行记录进程的一页和它存放的物理块的页号、块号对应关系。 页表用于进行地址变换。 23、较详细的说明引入分段存储管理方式是为了满足用户哪几个方面的需求。方便编程、信息共享、信息保护、动态增长、动态链接。 详细讨论，请参考教材P145-146。
计算机操作系统习题答案武汉大学出版社
第一章操作系统概论 1.单项选择题 ⑴B; ⑵B; ⑶C; ⑷B; ⑸C; ⑹B; ⑺B；⑻D；⑼A；⑽B； 2.填空题 ⑴操作系统是计算机系统中的一个最基本的系统软件，它管理和控制计算机系统中的各种系统资源； ⑵如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统称为多功能（元）操作系统； ⑶没有配置任何软件的计算机称为裸机； ⑷在主机控制下进行的输入/输出操作称为联机操作； ⑸如果操作系统具有很强交互性，可同时供多个用户使用，系统响应比较及时，则属于分时操作系统类型；如果OS可靠，响应及时但仅有简单的交互能力，则属于实时操作系统类型；如果OS在用户递交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于批处理操作系统类型； ⑹操作系统的基本特征是：并发、共享、虚拟和不确定性； ⑺实时操作系统按应用的不同分为过程控制和信息处理两种； ⑻在单处理机系统中，多道程序运行的特点是多道、宏观上并行和微观上串行。
第二章进程与线程 1.单项选择题 ⑴B；⑵B；⑶ A C B D; ⑷C; ⑸C; ⑹D; ⑺C; ⑻A; ⑼C; ⑽B; ⑾D; ⑿A; ⒀D; ⒁C; ⒂A; 2.填空题 ⑴进程的基本状态有执行、就绪和等待（睡眠、阻塞）； ⑵进程的基本特征是动态性、并发性、独立性、异步性及结构性； ⑶进程由控制块（PCB）、程序、数据三部分组成，其中PCB是进程存在的唯一标志。而程序部分也可以为其他进程共享； ⑷进程是一个程序对某个数据集的一次执行； ⑸程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特征，分别是间断性、失去封闭性和不可再现性； ⑹设系统中有n（n>2）个进程，且当前不在执行进程调度程序，试考虑下述4种情况： ①没有运行进程，有2个就绪进程，n个进程处于等待状态； ②有一个运行进程，没有就绪进程，n-1个进程处于等待状态； ③有1个运行进程，有1个等待进程，n-2个进程处于等待状态； ④有1个运行进程，n-1个就绪进程，没有进程处于等待状态； 上述情况中不可能发生的情况是①； ⑺在操作系统中引入线程的主要目的是进一步开发和利用程序内部的并行性；
计算机操作系统第1章练习题
第1章引论 一.单项选择题 1.操作系统是对（C ）进行管理的软件。 A. 软件 B. 硬件 C. 计算机资源 D. 应用程序 2. 如果分时操作系统的时间片一定，那么（B），则响应时间越长。 A. 用户数越少 B. 用户数越多 C. 内存越少 D. 内存越多 3. 操作系统是一种（B）。 A. 应用软件 B. 系统软件 C. 通用软件 D. 工具软件 4. 操作系统的（D）管理部分负责对进程进行调度。 A. 存储器 B. 设备 C. 文件 D. 处理机 5. （A）要保证系统有较高的吞吐能力。 A. 批处理系统 B. 分时系统 C. 网络操作系统 D. 分布式操作系统 6. 操作系统的基本类型主要有（C ） A. 批处理系统、分时系统和多任务系统 B. 单用户系统、多用户系统和批处理系统 C. 批处理操作系统、分时操作系统及实时操作系统 D. 实时系统、分时系统和多用户系统 7. 所谓（B ）是指将一个以上的作业放入内存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机和外围设备等其他资源。 A. 多重处理 B. 多道程序设计 C. 实时处理 D. 共同执行 8. 下面关于操作系统的叙述中正确的是（A ） A. 批处理作业必须具有作业控制信息 B. 分时系统不一定都具有人机交互能力 C. 从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多 D. 由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源 9. 分时操作系统通常采用（C ）策略为用户服务。 A. 时间片加权分配 B. 短作业优先 C. 时间片轮转 D. 可靠性和灵活性 10. 若把操作系统看作计算机资源的管理者，下列的（D ）不属于操作系统所管理的资源。 A. 磁盘 B. 内存 C. CPU D. 中断 11. 在下列的操作系统的各个功能组成部分中，（A ）不需要硬件支持。 A. 进程调度 B. 时钟管理 C. 地址映射 D. 中断系统 12. 在指令系统中只能由操作系统使用的指令称为（D ）。 A. 系统指令 B. 设备指令 C. 非特权指令 D. 特权指令 13. 下列说法中错误的是（D ） A. 操作系统是一种软件 B. 计算机是资源的集合体，包括软件资源和硬件资源 C. 计算机硬件是操作系统工作的实体，操作系统的运行离不开硬件的支持 D. 操作系统是独立于计算机系统的，它不属于计算机系统 14. 分时系统的及时性是相对（B ）而言。 A. 周转时间 B. 响应时间 C. 延迟时间 D. A、B和C
计算机操作系统第七章作业及答案
计算机操作系统第七章 作业及答案 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
5、为什么在大多数OS中都引入了“打开”这一文件系统调用？打开的含义是什么？ 当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时，每次都要从检索目录开始，浪费时间，低效。为了避免多次重复地检索目录，在大多数OS中都引入了“打开”这一文件系统调用。 当用户第一次请求对某文件进行操作时，先利用“打开”系统调用将该文件打开，磁盘索引结点被拷贝到内存中，后面的目录检索都在内存中进行。 7、按文件的组织方式可将文件分为哪几种类型？ 从逻辑结构可以将文件分为两大类：有结构的记录式文件和无结构的流式文件。按文件的组织方式，可以将有结构的文件分为三类： (1) 顺序文件，指由一系列记录按某种顺序排列所形成的文件，其中的记录可以是定长记录或变长记录； (2) 索引文件，指为变长记录建立一张索引表，为每个记录设置一个表项，以加快对记录检索的速度。 (3) 索引顺序文件，这是顺序文件和索引文件相结合的产物。它为文件建立一张索引表，为每一组记录中的第一个记录设置一个表项，以缩短索引表的长度，而记录检索的速度也不很慢。 16、目前广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？ 广泛采用的目录结构是树型目录结构，它的主要优点是：层次结构清晰，便于文件管理和保护；有利于文件分类；解决重名问题；提高文件检索速度；能进行存取权限的控制。 23、基于符号链的文件共享方式有何优点？
只是文件主才拥有指向其索引结点的指针；而共享该文件的其他用户，则只有该文件的路径名，并不拥有指向其索引结点的指针。当文件的拥有者把一个共享文件删除后，其他用户试图通过符号链去访问一个已被删除的共享文件时，会因系统找不到该文件而使访问失败，于是用户再将符号链删除，因此不存在文件删除问题/指针悬空问题。 补充题、 文件系统中，保护域简称为“域”。保护域是进程对一组对象访问权的集合，进程只能在指定域内执行操作。 进程和域之间可以是一对多的关系，即一个进程可以动态地联系多个域。可以将进程的运行分为若干个阶段，一个阶段联系一个域。这样可以根据运行的实际需要来规定进程运行的每个阶段中所能访问的对象。
计算机操作系统存储管理练习题
一、选择 1．分页存储管理的存储保护是通过( )完成的. A.页表（页表寄存器） B.快表 C.存储键 D.索引动态重定 2．把作业地址空间中使用的逻辑地址变成存中物理地址称为（）。 A、加载 B、重定位 C、物理化 D、逻辑化3．在可变分区存储管理中的紧凑技术可以---------------。 A.集中空闲区 B.增加主存容量 C.缩短访问时间 D.加速地址转换 4．在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是( )。 A.减少程序占用的主存空间 B.物理上扩充主存容量 C.提高CPU效率 D.代码在主存中共享 5．存储管理方法中，( )中用户可采用覆盖技术。 A．单一连续区 B. 可变分区存储管理 C．段式存储管理 D. 段页式存储管理 6．把逻辑地址转换成物理地址称为（）。 A.地址分配 B.地址映射 C.地址保护 D.地址越界 7．在存分配的“最佳适应法”中，空闲块是按（）。 A.始地址从小到大排序 B.始地址从大到小排序 C.块的大小从小到大排序 D.块的大小从大到小排序 8．下面最有可能使得高地址空间成为大的空闲区的分配算法是（）。A.首次适应法 B.最佳适应法 C.最坏适应法 D.循环首次适应法 9．那么虚拟存储器最大实际容量可能是( ) 。 A.1024K B.1024M C.10G D.10G+1M 10．用空白链记录存空白块的主要缺点是（）。 A.链指针占用了大量的空间 B.分配空间时可能需要一定的拉链时间 C.不好实现“首次适应法” D.不好实现“最佳适应法” 11．一般而言计算机中（）容量(个数)最多. A.ROM B.RAM C.CPU D.虚拟存储器 12．分区管理和分页管理的主要区别是（）。 A.分区管理中的块比分页管理中的页要小 B.分页管理有地址映射而分区管理没有 C.分页管理有存储保护而分区管理没有 D.分区管理要求一道程序存放在连续的空间而分页管理没有这种要求。13．静态重定位的时机是（）。 A.程序编译时 B.程序时 C.程序装入时 D.程序运行时 14．通常所说的“存储保护”的基本含义是（） A.防止存储器硬件受损 B.防止程序在存丢失 C.防止程序间相互越界访问 D.防止程序被人偷看 15．能够装入存任何位置的代码程序必须是( )。 A.可重入的 B.可重定位
(完整word版)计算机操作系统复习知识点汇总
《计算机操作系统》复习大纲第一章绪论 1.掌握操作系统的基本概念、主要功能、基本特征、主要类型； 2.理解分时、实时系统的原理； 第二章进程管理 1.掌握进程与程序的区别和关系； 2.掌握进程的基本状态及其变化； 3.掌握进程控制块的作用； 4.掌握进程的同步与互斥； 5.掌握多道程序设计概念； 6.掌握临界资源、临界区； 7.掌握信号量，PV操作的动作， 8.掌握进程间简单同步与互斥的实现。 第三章处理机调度 1.掌握作业调度和进程调度的功能； 2.掌握简单的调度算法：先来先服务法、时间片轮转法、优先级法； 3.掌握评价调度算法的指标：吞吐量、周转时间、平均周转时间、带权周转时间和平均带权周转时间； 4.掌握死锁；产生死锁的必要条件；死锁预防的基本思想和可行的解决办法； 5.掌握进程的安全序列，死锁与安全序列的关系； 第四章存储器管理 1.掌握用户程序的主要处理阶段； 2.掌握存储器管理的功能；有关地址、重定位、虚拟存储器、分页、分段等概念； 3.掌握分页存储管理技术的实现思想； 4.掌握分段存储管理技术的实现思想； 5.掌握页面置换算法。 第五章设备管理 1.掌握设备管理功能； 2.掌握常用设备分配技术； 3.掌握使用缓冲技术的目的； 第六章文件管理 1.掌握文件、文件系统的概念、文件的逻辑组织和物理组织的概念； 2.掌握目录和目录结构；路径名和文件链接； 3.掌握文件的存取控制；对文件和目录的主要操作 第七章操作系统接口 1.掌握操作系统接口的种类； 2.掌握系统调用的概念、类型和实施过程。
计算机操作系统复习知识点汇总 第一章 1、操作系统的定义、目标、作用 操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。 设计现代OS的主要目标是：方便性，有效性，可扩充性和开放性. OS的作用可表现为： a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；（一般用户的观点） b. OS作为计算机系统资源的管理者；（资源管理的观点） c. OS实现了对计算机资源的抽象. 2、脱机输入输出方式和SPOOLing系统（假脱机或联机输入输出方式）的联系和区别 脱机输入输出技术(Off-Line I/O)是为了解决人机矛盾及CPU的高速性和I/O 设备低速性间的矛盾而提出的.它减少了CPU的空闲等待时间，提高了I/O速度. 由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的，或者说，它们是在脱离主机的情况下进行的，故称为脱机输入输出方式；反之，在主机的直接控制下进行输入输出的方式称为联机（SPOOLing）输入输出方式假脱机输入输出技术也提高了I/O的速度，同时还将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。 3、多道批处理系统需要解决的问题 处理机管理问题、内存管理问题、I/O设备管理问题、文件管理问题、作业管理问题 4、OS具有哪几个基本特征?它的最基本特征是什么? a. 并发性(Concurrence),共享性(Sharing),虚拟性(Virtual),异步性(Asynchronism). b. 其中最基本特征是并发和共享. c. 并发特征是操作系统最重要的特征，其它三个特征都是以并发特征为前提的。 5、并行和并发 并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念，并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多少个事件在同一时间间隔内发生。 进程控制，进程同步，进程通信和调度. b. 存储管理功能： 内存分配，内存保护，地址映像和内存扩充等 c. 设备管理功能： 缓冲管理，设备分配和设备处理，以及虚拟设备等 d. 文件管理功能： 对文件存储空间的管理，目录管理，文件的读，写管理以及檔的共享和保护 7、操作系统与用户之间的接口 a. 用户接口：它是提供给用户使用的接口，用户可通过该接口取得操作系统
操作系统第九章习题,存储管理
第九章习题 1.在一个请求分页虚拟存储管理系统中，一个作业共有5页，执行时其访问 页面次序为： (1) 1、4、3、1、2、5、1、4、2、1、4、5。 (2) 3、2、1、4、4、5、5、3、4、3、2、1、5。 若分配给该作业三个页框，分别采用FIFO和LRU面替换算法，求出各自的缺页中断次数和缺页中断率。 答：(1) 采用FIFO为9次，9/12=75%。采用LRU为8次，8/12=67%。 (2) 采用FIFO和LRU均为9次，9/13=69%。 2.一个32位地址的计算机系统使用二级页表，虚地址被分为9位顶级页表， 11位二级页表和偏移。试问：页面长度是多少虚地址空间共有多少个页面 答：因为32-9-11=12，所以，页面大小为212B=4KB，页面个数为29+11=220个。 3.一台机器有48位虚地址和32位物理地址，若页长为8KB，问页表共有多 少个页表项如果设计一个反置页表，则有多少个页表项 答:8KB=213B.页表共有248-13=235个页表项。 反置页表，共有232-13=219个页表项。 4.一个有快表的请页式虚存系统，设内存访问周期为1微秒，内外存传送一 个页面的平均时间为5毫秒。如果快表命中率为75%，缺页中断率为10%。忽略快表访问时间，试求内存的有效存取时间。 答：快表命中率为75%，缺页中断率为10%，所以，内存命中率为15%。故内存的有效存取时间=1×75%+2×15%+(5000+2)×10%=微秒。 5.在请求分页虚存管理系统中，若驻留集为m个页框，页框初始为空，在长 为p的引用串中具有n个不同页面(n>m)，对于FIFO、LRU两种页面替换算法，试给出缺页中断的上限和下限，并举例说明。 答：对于FIFO、LRU两种页面替换算法，缺页中断的上限和下限：为p和n。因为有n 个不同页面，无论怎样安排，不同页面进入内存至少要产生一次缺页中断，故下限为n次。由于m 第一章答案 1.操作系统负责管理计算机系统的（③），其中包括处理机、内存、外围 设备和文件。 ①、程序；②、文件；③、资源；④、进程 2.（③）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可 以通过各自的终端同时交互的使用计算机。 ①、网络；②、分布式；③、分时；④、实时 3.操作系统的四大功能是处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理 4.批处理系统主要解决吞吐量问题，分时系统主要解决 交互性问题。（华中理工大2001） 5.操作系统的基本特征是并发、共享、虚拟、异步。 6.如果操作系统具有交互性强、可供多个用户同时使用及响应较及时的特 点，则属于分时类型，如果操作系统可靠，响应及时但仅有简单的交互能力则属于实时类型，如果操作系统在用户提交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于批处理类型。 7.用户和操作系统之间的接口主要分为 命令接口、图形接口、程序接口。 8.多道程序（multiprogramming）和多重处理(multiprocessing)有何区别答：多道程序是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正的同时执行多个作业；而多重处理系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。 9.设计操作系统与哪些硬件器件有关 答：计算机操作系统的重要功能之一是对硬件资源的管理，因此设计计算机操作系统时应考虑下述计算机硬件资源： ①CPU与指令的长度及执行方式； ②内存、缓存和高速缓存等存储装置； ③各类寄存器，包括各种通用寄存器、控制寄存器和状态寄存器等； ④中断机构； ⑤外部设备与I/O控制装置； ⑥内部总线与外部总线； ⑦对硬件进行操作的指令集。 10.多用户系统于网络操作系统有什么区别 答：网络操作系统的工作，用户必须知道网址，而多用户操作系统是面向用户的，可以不必知道计算机的详细确切地址，多用户技术的关键是在用户之间有保密安全措施，网络操作系统强调的是客户机和服务器之间的通信。以单机多用户系统为例，说明它与网络操作系统的比较。 11.分时系统和实时系统有何不同 答： 系统设计目标不同。分时系统于与实时系统中的信息处理系统相似，都能为多个用户服务，系统按分时原则为多个终端用户服务； 而实时系统则表现为经常对多路现场信息进行采集，以及对多个对象或多个执行机构进行控制。因此，分时系统的目标是提供一种通用性强的系统，而实时系统大多具有某种特殊用途，是一种专用系统。 响应时间要求不同。分时系统与实时信息处理系统对象应时间的要求都是以人所能接受的等待时间来确定的。而实时控制系统的响应时间是以控制对象所能接受的时延来确定的，实时性要求更强。 交互性强弱不同。分时系统主要用于运行终端用户程序，因此具有较强 第一章 13．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。21．试描述什么是微内核OS。 答：1）足够小的内核 2）基于客户/服务器模式3）应用机制与策略分离原理 4）采用面向对象技术。 第二章 11．试说明引起进程创建的主要事件。 答：引起进程创建的主要事件有：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。 18. 同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？ 答：同步机构应遵循的基本准则是：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待原因：为实现进程互斥进入自己的临界区。 第三章 第三章处理机调度与死锁 1．高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？ 答：高级调度的主要任务是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存。低级调度是保存处理机的现场信息，按某种算法先取进程，再把处理器分配给进程。引入中级调度的主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。使那些暂时不能运行的进程不再占用内存资源，将它们调至外存等待，把进程状态改为就绪驻外存状态或挂起状态。 18．何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？ 答：死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。 产生死锁的原因为竞争资源和进程间推进顺序非法。其必要条件是：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。 第四章 6．为什么要引入动态重定位？如何实现？ 答：在程序执行过程中，每当访问指令或数据时，将要访问的程序或数据的逻辑 地址转换成物理地址，引入了动态重定位； 具体实现方法是在系统中增加一个重定位寄存器，用来装入程序在内存中的起始地址，程序执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加之和，从而实现动态重定位。 10．在系统中引入对换后可带来哪些好处？ 答：交换技术将暂不需要的作业移到外存，让出内存空间以调入其它作业，交换到外存的作业也可以被再次调入。目的是解决内存紧张问题，带来的好处是进一步提高了内存利用率和系统吞吐量。 19．虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？ 答：虚拟存储器有多次性、对换性、虚拟性三大特征。最本质的特征是虚拟性。第五章 9．引入缓冲的主要原因是什么？ 答：引入缓冲的主要原因是： （1）缓和CPU与I/O 设备间速度不匹配的矛盾 （2）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制 （3）提高CPU与I/O 设备之间的并行性 18．试说明SPOOLing 系统的组成。 答：SPOOLing 系统由输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程 SPi 和输出进程 SPo 三部分组成。 21．试说明设备驱动程序应具有哪些功能？ 答：设备驱动程序的主要功能包括： （1）将接收到的抽象要求转为具体要求； （2）检查用户I/O请求合法性，了解I/O 设备状态，传递有关参数，设置设备工作方式； （3）发出I/O 命令，启动分配到的I/O设备，完成指定I/O 操作； （4）及时响应由控制器或通道发来的中断请求，根据中断类型调用相应中断处理程序处理； （5）对于有通道的计算机，驱动程序还应该根据用户 I/O 请求自动构成通道程序。 宁德师范学院计算机系 实验报告 （2014—2015学年第二学期） 课程名称操作系统 实验名称实验四存储管理 专业计算机科学与技术（非师）年级2012级 学号B2012102147 姓名王秋指导教师王远帆 实验日期2015-05-20 2) 右键单击任务栏以启动“任务管理器”。 3) 在“Windows任务管理器”对话框中选定“进程”选项卡。 4) 向下滚动在系统上运行的进程列表，查找想要监视的应用程序。 请在表4-3中记录： 表4-3 实验记录 映像名称PID CPU CPU时间内存使用 WINWORD.EXE 5160 00 0：00：10 22772k 图1 word运行情况 “内存使用”列显示了该应用程序的一个实例正在使用的内存数量。 5) 启动应用程序的另一个实例并观察它的内存需求。 请描述使用第二个实例占用的内存与使用第一个实例时的内存对比情况： 第二个实例占用内存22772K，比第一个实例占用的内存大很多 4：未分页合并内存。 估算未分页合并内存大小的最简单方法是使用“任务管理器”。未分页合并内存的估计值显示在“任务管理器”的“性能”选项卡的“核心内存”部分。 总数(K) ：________220___________ 分页数：__________167___________ 未分页(K) ：_________34__________ 图2核心内存 还可以使用“任务管理器”查看一个独立进程正在使用的未分页合并内存数量和分页合并内存数量。操作步骤如下： 1) 单击“Windows任务管理器”的“进程”选项卡，然后从“查看”菜单中选择“选择列”命令，显示“进程”选项卡的可查看选项。 2) 在“选择列”对话框中，选定“页面缓冲池”选项和“非页面缓冲池”选项旁边的复选框，然后单击“确定”按钮。 返回Windows “任务管理器”的“进程”选项卡时，将看到其中增加显示了各个进程占用的分页合并内存数量和未分页合并内存数量。 仍以刚才打开观察的应用程序(例如Word) 为例，请在表4-4中记录： 表4-4 实验记录 映像名称PID 内存使用页面缓冲池非页面缓冲池 WINWORD.EXE 2964 37488 951 42 从性能的角度来看，未分页合并内存越多，可以加载到这个空间的数据就越多。拥有的物理内存越多，未分页合并内存就越多。但未分页合并内存被限制为256MB，因此添加超出这个限制的内存对未分页合并内存没有影响。 5：提高分页性能。 在Windows 2000的安装过程中，将使用连续的磁盘空间自动创建分页文件(pagefile.sys) 。用户可以事先监视变化的内存需求并正确配置分页文件，使得当系统必须借助于分页时的性能达到最高。 虽然分页文件一般都放在系统分区的根目录下面，但这并不总是该文件的最佳位置。要想从分页获得最佳性能，应该首先检查系统的磁盘子系统的配置，以了解它是否有多个物理硬盘驱动器。 1) 在“开始”菜单中单击“设置”–“控制面板”命令，双击“管理工具”图标，再双击“计算机管理”图标。 2) 在“计算机管理”窗口的左格选择“磁盘管理”管理单元来查看系统的磁盘配置。 如果系统只有一个硬盘，那么建议应该尽可能为系统配置额外的驱动器。这是因为：Windows 2000最多可以支持在多个驱动器上分布的16个独立的分页文件。为系统配置多个分页文件可以实现对不同磁盘I/O请求的并行处理，这将大大提高I/O请求的分页文件性能。 请在表4-5中记录： 表4-5 实验记录 计算机操作系统【第八章】 1．分别就数据项、记录和文件的概念进行解释。 数据项可分为基本数据项和组合数据项。基本数据项是用于描述一个对象某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，又称为原子数据、数据元素或字段，其具有数据名、数据类型及数据值三个特性。组合数据项则由若干数据项构成。记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象某方面的属性。文件是具有文件名的一组相关信息的集合。 2．按文件的物理结构，可将文件分为哪几类？ 按文件的物理结构，可将文件分为三类：（1）顺序文件，指把逻辑文件中的记录顺序地存储到连续的物理盘块中；（2）链接文件，指文件中的各个记录可以存放在不相邻的各个 物理块中，但通过物理块中的链接指针，将它们链接成一个链表；（3）索引文件，指文件中的各个记录可以存放在不相邻的各个物理块中，但通过为每个文件建立一张索引表来实 现记录和物理块之间的映射关系。 3．文件系统的模型可分为三层，试说明其每一层所包含的基本内容。 答：文件系统模型如图所示： （1）最低层为对象及其属性说明，主要包括文件、目录、磁盘存储空间等三类对象。（2）最高层是文件系统提供给用户的接口，分为命令接口、程序接口和图形化用户接口等三 种类型。（3）中间层是对对象进行操纵和管理的软件集合，是文件系统的核心部分，拥有文件存储空间管理、文件目录管理、地址映射、文件读写管理及文件共享与保护等诸多功能。具体又可分为四个子层：①I/O控制层（又称为设备驱动程序层），主要由磁盘驱动程序和磁带驱动程序组成，负责启动I/O设备和对设备发来的中断信号进行处理；②基本文 件系统层（又称为物理I/O层），主要用于处理内存与磁盘或磁带机系统之间数据块的交换，通过向I/O控制层发送通用指令及读写的物理盘块号与缓冲区号等I/O参数来完成；③基 本I/O管理程序层（即文件组织模块层），负责完成与磁盘I/O有关的大量事务，包括文件所在设备的选定、文件逻辑块号到物理块号的转换、空闲盘块的管理及I/O缓冲的指定等； ④逻辑文件系统层，负责所读写的文件逻辑块号的确定、目录项的创建与修改、文件与记录的保护等。 文件系统接口 对对象操纵和管理的软件集合逻辑文件系统 基本I/O管理程序（文件组织模块） 基本文件系统（物理I/O层） I/O控制层（设备驱动程序） 对象及其属性说明 4．对于一个较完善的文件系统，应具备哪些功能？ 对于一个较完善的文件系统，应具备一系列的功能，包括对文件存储空间的管理、目录管理、文件的读写管理以及文件的共享与保护等。其中，有些功能对用户是透明的，就呈现 在用户面前的功能来说，可通过用户对文件所能施加的操作来表现。对文件的操作可分为两大类：一类是对文件自身的操作，包括文件的创建、删除、读、写、截断及文件读/写位 置的设置；一类是对记录的操作，包括记录的遍历（即检索所有记录）、单个记录的检索以及记录的插入、修改和删除。 5．什么是文件的逻辑结构？什么是文件的物理结构？ 文件的逻辑结构是指从用户的观点出发所观察到的文件组织形式，也就是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理特性；而文件的物理结构则是指文件在外存上的存储组计算机操作系统第一章练习题答案
计算机操作系统简答题答案版)
操作系统实验四存储管理
计算机操作系统【第八章】 汤子瀛版