現(xiàn)代操作系統(tǒng)教程(慕課版)-課后習(xí)題答案1-8章全帶原題

第1章操作系統(tǒng)緒論習(xí)題1.1選擇題1、作為資源管理者，操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的（B）。A.軟件資源B.硬件和軟件資源C.用戶有用資源D．硬件資源2、在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)是一種（B）。A.應(yīng)用軟件B.系統(tǒng)軟件C.用戶軟件D.支撐軟件3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生指的是（A）。A．并行性B．并發(fā)性C．串行性D．多發(fā)性4、以下不屬于現(xiàn)代操作系統(tǒng)主要特性的是（A）。A.實(shí)時(shí)性 B.虛擬性 C.并發(fā)性 D.不確定性5、下列關(guān)于多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的說法中錯(cuò)誤的是（B）。A．需要中斷技術(shù)支持B．在某時(shí)間點(diǎn)CPU可由多個(gè)進(jìn)程共享使用C．在某時(shí)間點(diǎn)內(nèi)存可由多個(gè)進(jìn)程共享使用D．可以提高CPU利用率6、（C）操作系統(tǒng)允許在一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)聯(lián)接多臺(tái)終端，多個(gè)用戶可以通過各自的終端交互使用計(jì)算機(jī)。A．網(wǎng)絡(luò) B．分布式C．分時(shí) D．實(shí)時(shí)7、設(shè)計(jì)多道批處理系統(tǒng)時(shí)，首先要考慮的是（C）。A．靈活性和可適應(yīng)性 B．交互性和響應(yīng)時(shí)間C．系統(tǒng)效率和吞吐量 D．實(shí)時(shí)性和可靠性1.2填空題1、LinusTorvalds因?yàn)槌晒Φ亻_發(fā)了操作系統(tǒng)（Linux）內(nèi)核，獲得了2014年計(jì)算機(jī)先驅(qū)獎(jiǎng)。2、用戶和操作系統(tǒng)之間的接口主要分為（命令）界面、（程序）接口和圖形界面。3、現(xiàn)代操作系統(tǒng)的四大主要管理模塊是指：（處理器管理）、（存儲(chǔ)管理）、（設(shè)備管理）和（文件管理）。4、吞吐量是指系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)的（輸入/輸出）能力。1.3簡答題1、現(xiàn)代操作系統(tǒng)一般要滿足哪些主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)？答：方便性。操作系統(tǒng)為用戶提供良好的、一致的用戶接口，用戶按需要輸入命令，操作系統(tǒng)按命令去控制程序的執(zhí)行；用戶也可以在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)的功能模塊完成相應(yīng)服務(wù)，而不必了解硬件的物理特性。有效性。操作系統(tǒng)可有效地管理和分配硬件、軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，提高系統(tǒng)工作效率。操作系統(tǒng)可擴(kuò)充硬件的功能，使硬件的功能發(fā)揮得更好。操作系統(tǒng)使用戶合理共享資源，防止各用戶間的相互干擾。操作系統(tǒng)以文件形式管理軟件資源，保證信息的安全和快速存取?？蓴U(kuò)充性。為滿足計(jì)算機(jī)硬件與體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展以及不斷擴(kuò)大的應(yīng)用要求，操作系統(tǒng)應(yīng)能方便地?cái)U(kuò)展新的功能。開放性。開放性指的是產(chǎn)品和技術(shù)之間相互連接和協(xié)作的能力。無論是硬件還是軟件范籌，開放性接口都已作為一種明確的或?qū)嶋H的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用在公開發(fā)行的文檔中。2、操作系統(tǒng)的作用可從哪些方面來理解？答：操作系統(tǒng)是用戶與計(jì)算機(jī)硬件之間的接口?？梢哉J(rèn)為操作系統(tǒng)是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的第一次擴(kuò)充，用戶通過操作系統(tǒng)來使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源管理者。操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理系統(tǒng)資源，為用戶提供簡單、有效的資源使用手段，最大限度實(shí)現(xiàn)各類資源的共享，提高資源利用率。3、請(qǐng)描述現(xiàn)代操作系統(tǒng)的定義和主要特性。答：操作系統(tǒng)定義：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的系統(tǒng)軟件，是一些程序模塊的集合——它們能以盡量有效、合理的方式組織和管理計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源，合理的組織計(jì)算機(jī)的工作流程；控制程序的執(zhí)行并向用戶提供各種服務(wù)功能，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行；改善人機(jī)界面，使用戶能夠靈活、方便、有效的使用計(jì)算機(jī)。主要特性：包括并發(fā)性、共享性、不確定性、虛擬性。4、分別簡單敘述批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)。答：批處理操作系統(tǒng)的基本特征是“批量處理”，它是將任務(wù)成批裝入計(jì)算機(jī)，由操作系統(tǒng)將其組織好，按某種調(diào)度算法選擇一道或幾道任務(wù)裝入內(nèi)存運(yùn)行。它的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是提高資源利用率與系統(tǒng)的吞吐量。分時(shí)操作系統(tǒng)是指一臺(tái)主機(jī)與多個(gè)終端相連，允許多個(gè)用戶通過終端同時(shí)以交互的方式使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，共享資源，使每個(gè)用戶感到好像自己獨(dú)占一臺(tái)支持自己請(qǐng)求服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是響應(yīng)及時(shí)和可靠性高。所謂“實(shí)時(shí)”是指對(duì)隨機(jī)發(fā)生的外部事件作出及時(shí)的響應(yīng)并能對(duì)其進(jìn)行處理。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是能對(duì)特定的輸入作出及時(shí)響應(yīng)，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)事件的處理。5、在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，如何理解“內(nèi)存中的多個(gè)程序的執(zhí)行過程交織在一起，各個(gè)進(jìn)程都在走走停停”的現(xiàn)象？答：在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，內(nèi)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)兒在向前進(jìn)行，一會(huì)兒又停步不前，處于一種“走走停?！钡臓顟B(tài)之中。1.4解答題1、一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有一臺(tái)輸入機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)，現(xiàn)有兩道程序投入運(yùn)行，且程序A先開始運(yùn)行，程序B后開始運(yùn)行。程序A的運(yùn)行軌跡為：計(jì)算50ms、打印100ms、再計(jì)算50ms、打印100ms，結(jié)束。程序B的運(yùn)行軌跡為：計(jì)算50ms、輸入80ms、再計(jì)算100ms，結(jié)束。請(qǐng)回答以下問題：兩道程序運(yùn)行時(shí)，CPU有無空閑等待？若有，在哪段時(shí)間內(nèi)等待？為什么會(huì)等待？程序A、B有無等待CPU的情況？若有，指出發(fā)生等待的時(shí)刻。答：兩道程序并發(fā)執(zhí)行圖如下：由此圖可以直觀的看出CPU的空閑等待以及程序的彼此等待時(shí)間。第2章處理器管理習(xí)題1.1選擇題1、 下列選項(xiàng)中，不屬于進(jìn)程關(guān)鍵要素的是（D）。A．程序 B．?dāng)?shù)據(jù)和棧C．進(jìn)程控制塊 D．原語2、操作系統(tǒng)管理程序運(yùn)行的狀態(tài)，具備較高的特權(quán)級(jí)別，稱為（C）。A．用戶態(tài) B．目態(tài) C．管態(tài) D．普通態(tài)3、在操作系統(tǒng)中，PSW的中文全稱是（A）。A．程序狀態(tài)字B．進(jìn)程標(biāo)識(shí)符 C．作業(yè)控制塊 D．進(jìn)程控制塊4、當(dāng)系統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生異步事件時(shí)，CPU暫停正在執(zhí)行的程序，保留現(xiàn)場后轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)事件的處理程序，處理完成后返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行被打斷的進(jìn)程，這一過程稱為（D）。A．作業(yè)調(diào)度 B．頁面置換 C．磁盤調(diào)度 D．中斷5、以下關(guān)于進(jìn)程的說法，錯(cuò)誤的是（B）。A．進(jìn)程是程序在處理器上的一次執(zhí)行過程B．一個(gè)進(jìn)程是由若干作業(yè)組成的C．在線程出現(xiàn)后，進(jìn)程仍然是操作系統(tǒng)中資源分配的基本單位D．進(jìn)程具有創(chuàng)建其他進(jìn)程的功能6、在下述關(guān)于父進(jìn)程和子進(jìn)程的敘述中，正確的是（D）。A．父進(jìn)程創(chuàng)建了子進(jìn)程，因此父進(jìn)程執(zhí)行完了，子進(jìn)程才能運(yùn)行B．子進(jìn)程執(zhí)行完了，父進(jìn)程才能運(yùn)行C．撤消子進(jìn)程時(shí)，應(yīng)該同時(shí)撤消父進(jìn)程D．一個(gè)子進(jìn)程只有一個(gè)父進(jìn)程，但一個(gè)父進(jìn)程可以有多個(gè)子進(jìn)程7、任何兩個(gè)并發(fā)進(jìn)程之間（D）。A．一定存在互斥關(guān)系B．一定存在同步關(guān)系C．一定彼此獨(dú)立無關(guān)D．可能存在同步或互斥關(guān)系8、調(diào)度程序每次把CPU分配給就緒隊(duì)列首進(jìn)程使用一個(gè)時(shí)間片，就緒隊(duì)列中的每個(gè)進(jìn)程輪流地運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片。當(dāng)這個(gè)時(shí)間片結(jié)束時(shí)，強(qiáng)迫一個(gè)進(jìn)程讓出處理器，讓它排列到就緒隊(duì)列的尾部，等候下一輪調(diào)度。這種進(jìn)程調(diào)度方式稱為（D）調(diào)度。A．最高響應(yīng)比優(yōu)先B．先來先服務(wù)C．短作業(yè)優(yōu)先D．時(shí)間片輪轉(zhuǎn)9、若當(dāng)前進(jìn)程因時(shí)間片用完而讓出處理器時(shí)，該進(jìn)程應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)椋ˋ）狀態(tài)。A．就緒B．等待C．運(yùn)行D．完成10、在一個(gè)單核單處理器的系統(tǒng)中，若有3個(gè)進(jìn)程，且假定當(dāng)前時(shí)刻有一個(gè)進(jìn)程處于運(yùn)行態(tài)，則處于就緒態(tài)的進(jìn)程最多有（B）個(gè)。A．1B．2C．3D．411、下列作業(yè)調(diào)度算法中，（D）與作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間和等待時(shí)間有關(guān)。A．先來先服務(wù)算法 B．短作業(yè)優(yōu)先算法C．均衡調(diào)度算法 D．最高響應(yīng)比調(diào)度算法12、一作業(yè)

8：00到達(dá)系統(tǒng)，估計(jì)運(yùn)行時(shí)間為1小時(shí)，若9：00開始執(zhí)行該作業(yè)，其響應(yīng)比是（A）。A．2B．1C．3D．0.513、臨界區(qū)是指并發(fā)進(jìn)程中訪問共享變量的（D）段。A．管理信息B．信息存儲(chǔ)C．?dāng)?shù)據(jù)D．程序14、設(shè)與某資源關(guān)聯(lián)的信號(hào)量初值為3，當(dāng)前值為-1。若M表示該資源的可用個(gè)數(shù)，N表示等待該資源的進(jìn)程數(shù)，則M、N分別是（A）。A．0、1 B．1、0C．1、2 D．2、015、設(shè)某個(gè)信號(hào)量S的初值為5。若執(zhí)行某個(gè)V(S)時(shí)，發(fā)現(xiàn)（A）時(shí)，則喚醒相應(yīng)等待隊(duì)列中等待的一個(gè)進(jìn)程。A．S的值小于或等于0 B．S的值大于或等于5C．S的值小于5D．S的值大于516、以下不屬于產(chǎn)生死鎖原因的是（B）。A．因?yàn)橄到y(tǒng)資源不足B．采用的進(jìn)程調(diào)度算法效率低下C．進(jìn)程運(yùn)行推進(jìn)的順序不合適D．資源分配不當(dāng)17、在多進(jìn)程的并發(fā)系統(tǒng)中，不會(huì)因競爭（C）而產(chǎn)生死鎖。A．打印機(jī) B．磁帶機(jī) C．CPU D．磁盤18、當(dāng)每類資源只有一個(gè)資源實(shí)例時(shí)，下列說法中不正確的是（C）。A．有環(huán)必死鎖B．死鎖必有環(huán)C．有環(huán)不一定死鎖D．死鎖進(jìn)程一定全在環(huán)中19、有關(guān)死鎖的論述中，（C）是正確的。A．系統(tǒng)中僅有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入了死鎖狀態(tài)B．多個(gè)進(jìn)程由于競爭CPU而進(jìn)入死鎖C．多個(gè)進(jìn)程由于競爭互斥使用的資源又互不相讓而進(jìn)入死鎖D．由于進(jìn)程調(diào)用V操作而造成死鎖20、進(jìn)程-資源分配圖是用于（D）。A．死鎖的預(yù)防 B．解決死鎖的靜態(tài)方法C．死鎖的避免 D．死鎖的檢測(cè)與解除1.2填空題1、Linux操作系統(tǒng)按照事件來源和實(shí)現(xiàn)手段將中斷分為（硬中斷）、（軟中斷）。2、系統(tǒng)調(diào)用是通過（中斷）來實(shí)現(xiàn)的；發(fā)生系統(tǒng)調(diào)用，處理器的狀態(tài)常從目態(tài)變?yōu)楣軕B(tài)。3、在Linux系統(tǒng)中，創(chuàng)建進(jìn)程的原語是（fork）。4、進(jìn)程的基本三狀態(tài)模型并不足夠描述進(jìn)程的真實(shí)的情況，進(jìn)程的五狀態(tài)模型增加了兩個(gè)狀態(tài)，包括（新建狀態(tài)）和（終止?fàn)顟B(tài)）。5、系統(tǒng)中進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志是（進(jìn)程控制塊PCB）。6、進(jìn)程上下文包括了進(jìn)程本身和運(yùn)行環(huán)境，是對(duì)進(jìn)程執(zhí)行活動(dòng)全過程的靜態(tài)描述。進(jìn)程上下文分成三個(gè)部分：（用戶級(jí)上下文（進(jìn)程的用戶地址空間內(nèi)容））、（寄存器級(jí)上下文（硬件寄存器內(nèi)容））和（系統(tǒng)級(jí)上下文（與該進(jìn)程相關(guān)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)））。7、進(jìn)程調(diào)度方式通常有（搶占）和（非搶占）兩種方式。8、若信號(hào)量S的初值定義為10，則對(duì)S調(diào)用執(zhí)行了16次P操作和15次V操作后，S的值應(yīng)該為（9）。1.3簡答題1、請(qǐng)簡單敘述進(jìn)程三態(tài)模型中的進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)化情況。答：就緒態(tài)→運(yùn)行態(tài)：當(dāng)調(diào)度程序選擇一個(gè)新的進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，進(jìn)程會(huì)由就緒態(tài)切換到運(yùn)行態(tài)；運(yùn)行態(tài)→就緒態(tài)：當(dāng)運(yùn)行進(jìn)程用完了獲得的時(shí)間片時(shí)，進(jìn)程就會(huì)被中斷，由運(yùn)行態(tài)切換到就緒態(tài)，或是因?yàn)橐桓邇?yōu)先級(jí)進(jìn)程處于就緒狀態(tài)，正在運(yùn)行的低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程會(huì)被中斷而由運(yùn)行態(tài)切換到就緒態(tài)；運(yùn)行態(tài)→等待態(tài)：以下幾種情況會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程會(huì)由運(yùn)行態(tài)切換到等待態(tài)，例如當(dāng)一進(jìn)程必須等待時(shí)，或是操作系統(tǒng)尚未完成服務(wù)，進(jìn)程對(duì)一資源的訪問尚不能進(jìn)行時(shí)，還有初始化I/O且必須等待結(jié)果時(shí)，在進(jìn)程間通信時(shí)，進(jìn)程等待另一進(jìn)程提供輸入時(shí)等；等待態(tài)→就緒態(tài)：當(dāng)進(jìn)程所等待的事件發(fā)生時(shí)，例如資源申請(qǐng)獲得滿足時(shí)，或是等待的數(shù)據(jù)或信號(hào)到來時(shí)，進(jìn)程就可能由等待態(tài)切換到就緒態(tài)。2、進(jìn)程創(chuàng)建來源于以下事件：提交一個(gè)批處理作業(yè)；在終端上交互式的登錄；操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)進(jìn)程；進(jìn)程孵化新進(jìn)程；等等。請(qǐng)描述進(jìn)程的創(chuàng)建過程。答：①系統(tǒng)在進(jìn)程表中增加一項(xiàng)，并從PCB池中取一個(gè)空白PCB；②為新進(jìn)程的進(jìn)程映像分配地址空間。傳遞環(huán)境變量，構(gòu)造共享地址空間；③為新進(jìn)程分配資源，除內(nèi)存空間外，還有其他各種資源；④查找輔存，找到進(jìn)程正文段并裝到正文區(qū)；⑤初始化進(jìn)程控制塊，為新進(jìn)程分配進(jìn)程標(biāo)識(shí)符，初始化PSW；⑥加入就緒進(jìn)程隊(duì)列，將進(jìn)程投入運(yùn)行；⑦通知操作系統(tǒng)的某些模塊，如記賬程序、性能監(jiān)控程序。3、請(qǐng)簡述時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的工作流程和確定時(shí)間片大小需要考慮的因素。答：1、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的工作流程：系統(tǒng)將所有的就緒進(jìn)程按先來先服務(wù)的原則排成一個(gè)隊(duì)列，每次調(diào)度時(shí)把CPU分配給隊(duì)首進(jìn)程，并令其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片。當(dāng)執(zhí)行的時(shí)間片用完時(shí)，由系統(tǒng)中的定時(shí)器發(fā)出時(shí)鐘中斷請(qǐng)求，調(diào)度程序停止該進(jìn)程的執(zhí)行，并將它送到就緒隊(duì)列的末尾，等待下一次執(zhí)行。進(jìn)行進(jìn)程切換，把處理器分配給就緒隊(duì)列中新的隊(duì)首進(jìn)程。2、時(shí)間片大小的確定要從進(jìn)程個(gè)數(shù)、切換開銷、系統(tǒng)效率和響應(yīng)時(shí)間等方面考慮：時(shí)間片取值太小，多數(shù)進(jìn)程不能在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)運(yùn)行完畢，切換就會(huì)頻繁，開銷顯著增大，從系統(tǒng)效率來看，時(shí)間片取大一點(diǎn)好。時(shí)間片取值太大，隨著就緒隊(duì)列里進(jìn)程數(shù)目增加，輪轉(zhuǎn)一次的總時(shí)間增大，對(duì)進(jìn)程的響應(yīng)速度放慢了。為滿足響應(yīng)時(shí)間要求，要么限制就緒隊(duì)列中進(jìn)程數(shù)量，要么采用動(dòng)態(tài)時(shí)間片法，根據(jù)負(fù)載狀況及時(shí)調(diào)整時(shí)間片的大小。4、有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的并發(fā)運(yùn)行的進(jìn)程P1和P2，各自執(zhí)行的操作如下，信號(hào)量S1和S2初值均為0，x、y和z的初值為0。CobeginP1：beginy:=0;y:=y+4;V(S1);z:=y+3;P(S2);y:=z+yendP2：beginx:=2;x:=x+6;P(S1);x:=x+y;V(S2);z:=z+x;endCoend試問P1、P2并發(fā)執(zhí)行后，x、y、z的值有幾種可能，各為多少？答：1：x=12，y=11，z=19。2：x=12，y=23，z=19。3：x=12，y=11，z=7。5、為什么說最高響應(yīng)比優(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)先的調(diào)度算法，重點(diǎn)考慮的是作業(yè)所需的CPU時(shí)間，因此對(duì)長作業(yè)不利。最高響應(yīng)比優(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：1+（作業(yè)已等待時(shí)間/作業(yè)所需CPU時(shí)間）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?？梢娮罡唔憫?yīng)比優(yōu)先作業(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。6、請(qǐng)對(duì)比操作系統(tǒng)中“死鎖”和“饑餓”問題。答：死鎖是因進(jìn)程競爭資源，但系統(tǒng)擁有資源的數(shù)量有限，或并發(fā)進(jìn)程推進(jìn)的順序不當(dāng)而造成的一種永遠(yuǎn)等待資源的僵局。饑餓是指每個(gè)資源占用者都在有限時(shí)間內(nèi)釋放占用的資源，但申請(qǐng)進(jìn)程仍然長時(shí)間得不到資源的現(xiàn)象，常常是策略不公平的體現(xiàn)。7、一個(gè)計(jì)算機(jī)有6臺(tái)設(shè)備X，有n個(gè)進(jìn)程競爭使用，每個(gè)進(jìn)程最多需要兩臺(tái)。n最多為多少時(shí)，系統(tǒng)不存在死鎖的危險(xiǎn)？答：由于每個(gè)進(jìn)程最多需要兩臺(tái)設(shè)備X，考慮極端情況：每個(gè)進(jìn)程已經(jīng)都申請(qǐng)了一臺(tái)。那么只要還有一臺(tái)空閑，就可以保證所有進(jìn)程都可以完成。也就是說當(dāng)有條件：n+1=6（即n=5）時(shí)，系統(tǒng)就不存在死鎖的危險(xiǎn)。8、3個(gè)進(jìn)程P1、P2和P3并發(fā)工作。進(jìn)程P1需用資源S3和S1；進(jìn)程P2需用資源S1和S2；進(jìn)程P3需用資源S2和S3。（1）若對(duì)資源分配不加限制，會(huì)發(fā)生死鎖情況，請(qǐng)畫出發(fā)生死鎖時(shí)，3個(gè)進(jìn)程和3個(gè)資源之間的進(jìn)程資源分配圖。（2）為保證進(jìn)程正確工作，應(yīng)采用怎樣的資源分配策略。答：（1）不加限制會(huì)出現(xiàn)死鎖情況：（2）可以采用的方法有多種，下面是幾種可行的方法：分配資源時(shí)，一次性分配該進(jìn)程運(yùn)行過程中所需的所有資源。破壞了死鎖的必要條件之一“請(qǐng)求和保持條件”。申請(qǐng)資源時(shí)，如果不能立即獲得新的資源，則釋放已經(jīng)獲得的資源。破壞死鎖的必要條件之一“不可剝奪條件”。對(duì)所有的資源進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)進(jìn)程在申請(qǐng)資源時(shí)，嚴(yán)格按照資源編號(hào)遞增的次序申請(qǐng)資源。這種方法是破壞了死鎖的必要條件之一“環(huán)路等待條件”。1.4解答題1、某系統(tǒng)有三個(gè)作業(yè)：作業(yè)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？請(qǐng)寫出計(jì)算過程，并填寫下面表格。答：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)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18.81.59.911.42.629.00.49.59.90.939.51.011.412.42.9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。2、有一個(gè)具有兩道作業(yè)的批處理系統(tǒng)，作業(yè)調(diào)度采用短作業(yè)優(yōu)先的非搶式調(diào)度算法，進(jìn)程調(diào)度采用以優(yōu)先數(shù)為基礎(chǔ)的搶占式調(diào)度算法，在下表所示的作業(yè)序列中，作業(yè)優(yōu)先數(shù)即為進(jìn)程優(yōu)先數(shù)，優(yōu)先數(shù)越小優(yōu)先級(jí)越高。作業(yè)到達(dá)時(shí)間所需CPU時(shí)間優(yōu)先數(shù)A10:0040分鐘5B10:2030分鐘3C10:3050分鐘4D10:5020分鐘6列出所有作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)間及結(jié)束時(shí)間，并計(jì)算平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間。答：(1)每個(gè)作業(yè)運(yùn)行將經(jīng)過兩個(gè)階段：作業(yè)調(diào)度(SJF算法)和進(jìn)程調(diào)度(優(yōu)先數(shù)搶占式)。另外，批處理最多容納2道作業(yè)，更多的作業(yè)將在后備隊(duì)列等待。10:00，作業(yè)A到達(dá)并投入運(yùn)行。10:20，作業(yè)B到達(dá)且優(yōu)先權(quán)高于作業(yè)A，故作業(yè)B投入運(yùn)行而作業(yè)A在就緒隊(duì)列等待。10:30，作業(yè)C到達(dá)，因內(nèi)存中已有兩道作業(yè)，故作業(yè)C進(jìn)入作業(yè)后備隊(duì)列等待。10:50，作業(yè)B運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)D到達(dá)，按短作業(yè)優(yōu)先算法，作業(yè)D被裝入內(nèi)存進(jìn)入就緒隊(duì)列。而由于作業(yè)A的優(yōu)先級(jí)高于作業(yè)D，故作業(yè)A投入運(yùn)行。11:10，作業(yè)A運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)C被調(diào)入內(nèi)存，且作業(yè)C的優(yōu)先級(jí)高于作業(yè)D，故作業(yè)C投入運(yùn)行。12:00，作業(yè)C運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)D投入運(yùn)行。12:20，作業(yè)D運(yùn)行結(jié)束。各作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間為：作業(yè)A70，作業(yè)B30，作業(yè)C90，作業(yè)D90。(2)平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間為70分鐘。作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)間運(yùn)行結(jié)束時(shí)間作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間A10:0011:107070B10:2010:5030C11:1012:0090D10:5012:20903、有一個(gè)垃圾分揀機(jī)器人系統(tǒng)，擁有兩個(gè)機(jī)器手臂，可分別自動(dòng)在垃圾箱里面分揀可回收易拉罐和塑料瓶。設(shè)分揀系統(tǒng)有二個(gè)進(jìn)程P1和P2，其中P1驅(qū)動(dòng)左臂揀易拉罐；P2驅(qū)動(dòng)右臂揀塑料瓶。規(guī)定每個(gè)手臂每次只能揀一個(gè)物品；當(dāng)一個(gè)手臂在揀時(shí)，不允許另一個(gè)手臂去揀；當(dāng)一個(gè)手臂揀了一個(gè)物品后，必須讓另一個(gè)手臂去揀。試用信號(hào)量和P、V操作實(shí)現(xiàn)兩進(jìn)程P1和P2能并發(fā)正確執(zhí)行的程序。答：實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)進(jìn)程的同步問題，設(shè)信號(hào)量S1和S2分別表示可揀易拉罐和塑料瓶，不失一般性，若令先揀易拉罐。varS1,S2:semaphore;S1:=1;S2:=0;cobegin{processP1beginrepeatP(S1);揀易拉罐V(S2);untilfalse;endprocessP2beginrepeatP(S2);揀塑料瓶V(S1);untilfalse;end}coend.4.桌上有一只空盤子，允許存放一只水果。爸爸可向盤中放蘋果和桔子，兒子專等著取盤中的桔子然后吃掉，女兒專等著取盤中的蘋果然后吃掉。規(guī)定盤子一次只能放一只水果，盤子中水果沒有被取走時(shí)，爸爸不可放新水果；盤子中沒有水果時(shí)，女兒和兒子來取水果時(shí)將需等待。請(qǐng)用信號(hào)量和P、V原語實(shí)現(xiàn)爸爸、兒子、女兒3個(gè)并發(fā)進(jìn)程的同步。答：設(shè)置3個(gè)信號(hào)量：intS=1;//盤子是否為空，開始為空intSa=0;//盤子是否有蘋果intSb=0;//盤子是否有桔子CobeginFather(){While(1){ P(S); 水果放入盤中；If(放入的是桔子)V(Sb);ElseV(Sa);}Son(){ While(1) { P(Sb); 從盤中取出桔子； V(S); 吃桔子； }}Daughter(){ While(1) { P(Sa); 從盤中取出蘋果； V(S); 吃蘋果； }}Coend5、內(nèi)存中有一組緩沖區(qū)被多個(gè)生產(chǎn)者進(jìn)程、多個(gè)消費(fèi)者進(jìn)程共享使用，總共能存放10個(gè)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)者進(jìn)程把生成的數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)，消費(fèi)者進(jìn)程從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)使用。緩沖區(qū)滿時(shí)生產(chǎn)者進(jìn)程就停止將數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)，緩沖區(qū)空時(shí)消費(fèi)者進(jìn)程停止取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的存入和取出不能同時(shí)進(jìn)行，試用信號(hào)量及P、V操作來實(shí)現(xiàn)該方案。答：semaphoremutex,empty,full;mutex=1; //互斥信號(hào)量empty=10; //生產(chǎn)者進(jìn)程的同步信號(hào)量full=0; //消費(fèi)者進(jìn)程的同步信號(hào)量 cobeginprocessPi//生產(chǎn)者進(jìn)程{while(1){生產(chǎn)數(shù)據(jù)x;P(empty) //看看是否還有空間可放P(mutex); //互斥使用放入;V(full); ///增1(可能喚醒一個(gè)消費(fèi)者)V(mutex); }}processCj//消費(fèi)者進(jìn)程{while(1){P(full) //看看是否有數(shù)據(jù)P(mutex); //互斥使用取出;V(emtpy); //增1(可能喚醒一個(gè)生產(chǎn)者)V(mutex); }}coend6、假定系統(tǒng)有三個(gè)并發(fā)進(jìn)程read,move和print共享緩沖器B1和B2。進(jìn)程read負(fù)責(zé)從輸入設(shè)備上讀信息，每讀出一個(gè)記錄后把它存放到緩沖器B1中。進(jìn)程move從緩沖器B1中取出一記錄，加工后存入緩沖器B2。進(jìn)程print將B2中的記錄取出打印輸出。緩沖器B1和B2每次只能存放一個(gè)記錄。要求三個(gè)進(jìn)程協(xié)調(diào)完成任務(wù)，使打印出來的與讀入的記錄的個(gè)數(shù)，次序完全一樣。請(qǐng)用信號(hào)量和P、V操作，寫出它們的并發(fā)程序。答：beginSR,SM1,SM2,SP:semaphore;B1,B2:record;SR:=1;SM1:=0;SM2:=1;SP:=0cobeginprocessreadX:record;beginR:(接收來自輸入設(shè)備上一個(gè)記錄)X:=接收的一個(gè)記錄；P(SR)；B1:=X;V(SM1);gotoR;end;ProcessmoveY:record;beginM:P(SM1);Y:=B1;V(SR)加工YP(SM2)；B2:=Y;V(SP);gotoM;end;ProcessprintZ:record;beginP:P(SP);Z:=B2;V(SM2)打印ZgotoP;end;coend;end;7、用銀行家算法避免系統(tǒng)死鎖：進(jìn)程已占有資源數(shù)最大需求數(shù)ABCDABCDP130114111P201000212P311104210P411011111P500002110當(dāng)前系統(tǒng)資源總量為A類6個(gè)、B類3個(gè)、C類個(gè)4、D類2個(gè)。（1）系統(tǒng)是否安全？請(qǐng)分析說明理由。（2）若進(jìn)程B請(qǐng)求(0,0,1,0)，可否立即分配？請(qǐng)分析說明理由。答：(1)由已知條件可得Need和Avaiable矩陣如下：進(jìn)程分配矩陣尚需矩陣(Need)可用資源數(shù)向量(Avaiable)P1301111001020P201000112P311103100P411010010P500002110利用銀行家算法對(duì)此時(shí)刻的資源分配情況進(jìn)行分析如下表：進(jìn)程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishP41020001011012121trueP12121110030115132trueP25132011201005232trueP35232310011106342trueP56342211000006342true從上述分析可知，存在一個(gè)安全序列D，A，B，C，E，（答案不唯一），故當(dāng)前系統(tǒng)是否安全的。 （2）若進(jìn)程B請(qǐng)求(0,0,1,0)，試分配并修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則系統(tǒng)狀態(tài)變?yōu)椋哼M(jìn)程分配矩陣尚需矩陣(Need)可用資源數(shù)向量(Avaiable)P1301111001010P201100102P311103100P411010010P500002110利用銀行家算法對(duì)此時(shí)刻的資源分配情況進(jìn)行分析如下表：進(jìn)程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishP41010001011012111trueP12111110030115122trueP25122010201105232trueP35232310011106342trueP56342211000006342true從上述分析可知，存在安全序列D，A，B，C，E，（答案不唯一）故系統(tǒng)仍是否安全的，因此可以立即分配。8、假定系統(tǒng)中有五個(gè)進(jìn)程{P0、P1、P2、P3、P4}和三種類型資源{A、B、C}，A、B、C資源的總數(shù)量分別為10、5、7。各進(jìn)程的最大需求、T0時(shí)刻資源分配情況如下所示。資源最大需求量已分配資源量進(jìn)程ABCABCP0753010P1322200P2902302P3222211P4433002（1）T0時(shí)刻是否安全？若安全，請(qǐng)說明理由，并給出一個(gè)可能的安全序列。若不安全，請(qǐng)說明理由。（2）若接下來P4繼續(xù)請(qǐng)求資源(3,2,1)，則系統(tǒng)是否允許并響應(yīng)該請(qǐng)求？若允許，請(qǐng)說明理由，并給出一個(gè)可能的安全序列。若不允許，請(qǐng)說明理由。答：（1）T0時(shí)刻是安全的。因?yàn)榇藭r(shí)，系統(tǒng)中的剩余資源量為（3,3,2）。此時(shí)，可以滿足P1或P3的全部剩余資源請(qǐng)求。假設(shè)先滿足P1的請(qǐng)求，則P1運(yùn)行結(jié)束后，將資源返還操作系統(tǒng)，則系統(tǒng)中的剩余資源量為(5,3,2)。此時(shí)，可以滿足P3或P4的要求。假設(shè)接下來先滿足P3的要求，則P3運(yùn)行結(jié)束后，將資源返還操作系統(tǒng)，則系統(tǒng)中的剩余資源量為(7,4,3)。此時(shí)，將可以滿足P0或P2或P4的任意一個(gè)的資源請(qǐng)求。無論分配給誰，都不會(huì)發(fā)生死鎖。于是，安全序列為P1、P3、（后面的進(jìn)程順序任意）。當(dāng)然，還能形成其它安全序列——P1、P4、P3、（后面的進(jìn)程順序任意）；P3、P1、（后面的進(jìn)程順序任意）；P3、P4、P1、（后面的進(jìn)程順序任意）。（2）系統(tǒng)可以允許該請(qǐng)求。因?yàn)楫?dāng)將P4所需資源分配給P4后，系統(tǒng)剩余資源為(0,1,1)。此時(shí)，剩余資源僅能滿足P3的所有資源請(qǐng)求。假設(shè)將資源分配給P3，則當(dāng)P3運(yùn)行結(jié)束后，將資源返還操作系統(tǒng)，則系統(tǒng)中的剩余資源量為(2,2,2)，可以滿足P1或P4的剩余資源請(qǐng)求。于是，假設(shè)把資源分配給P1，則當(dāng)P1運(yùn)行結(jié)束并歸還資源后，系統(tǒng)剩余資源量為(4,2,2)；然后，再滿足P4，把資源分配給P4，則當(dāng)P4運(yùn)行結(jié)束并歸還資源后，系統(tǒng)剩余資源量為(7,4,5)；此時(shí)，將可以滿足P0或P2或P4的任意一個(gè)的資源請(qǐng)求。無論分配給誰，都不會(huì)發(fā)生死鎖。于是，安全序列為P3、P1、P4、P0、P2和P3、P1、P4、P2、P0。當(dāng)然，還能形成其它安全序列——P3、P4、P1、P0、P2和P3、P4、P1、P2、P0。第3章存儲(chǔ)管理習(xí)題1.1選擇題1、需要將整個(gè)進(jìn)程放在連續(xù)內(nèi)存空間的存儲(chǔ)管理方式是（A）。A．分區(qū)存儲(chǔ)管理 B．頁式存儲(chǔ)管理C．段式存儲(chǔ)管理 D．段頁式存儲(chǔ)管理2、解決內(nèi)存碎片問題較好的存儲(chǔ)器管理方式是（B）。A．可變分區(qū)B．分頁管理C．分段管理D．單一連續(xù)分配3、采用（B）不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部碎片（即“內(nèi)零頭”）。A．分頁式存儲(chǔ)管理B．分段式存儲(chǔ)管理C．固定分區(qū)式存儲(chǔ)管理D．段頁式存儲(chǔ)管理4、操作系統(tǒng)采用分頁式存儲(chǔ)管理方式，要求（B）。A．每個(gè)進(jìn)程擁有一張頁表，且進(jìn)程的頁表駐留在內(nèi)存中。B．每個(gè)進(jìn)程擁有一張頁表，但只要執(zhí)行進(jìn)程的頁表駐留在內(nèi)存中，其他進(jìn)程的頁表不必駐留在內(nèi)存中。C．所有進(jìn)程共享一張頁表，以節(jié)約有限的內(nèi)存空間，但頁表必須駐留在內(nèi)存中。D．所有進(jìn)程共享一張頁表，只有頁表中當(dāng)前使用的頁面必須駐留在內(nèi)存中，以最大限度地節(jié)約有限的內(nèi)存空間。5、在分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，每個(gè)頁表的表項(xiàng)實(shí)際上是用于實(shí)現(xiàn)（C）。A．訪問輔存單元B．靜態(tài)重定位C．動(dòng)態(tài)重定位D．裝載程序6、設(shè)有8頁的邏輯空間，每頁有1024B，它們被映射到32塊的物理存儲(chǔ)區(qū)中。那么，邏輯地址的有效位是（C），物理地址至少是（C）位。A．10、11B．12、14C．13、15D．14、167、一個(gè)分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，地址長度為32位，其中頁號(hào)占8位，則頁表長度是（A）。A．2的8次方字節(jié) B．2的16次方字節(jié)C．2的24次方字節(jié) D．2的32次方字節(jié)8、某頁式管理系統(tǒng)中，地址寄存器的低9位表示頁內(nèi)地址，則頁面大小為（B）。A．1024字節(jié)B．512字節(jié)C．1024K字節(jié)D．512K字節(jié)9、分段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，若地址用24位表示，其中8位表示段號(hào)，則允許每段的最大長度是（B）。A．2的24次方字節(jié)B．2的16次方字節(jié)C．2的8次方字節(jié)D．2的32次方字節(jié)10、虛擬存儲(chǔ)管理機(jī)制的理論基礎(chǔ)是程序的（A）原理。A．局部性 B．全局性C．動(dòng)態(tài)性 D．虛擬性11、虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠提供容量很大的虛擬空間，但大小有一定范圍，受到（C）限制。A．內(nèi)存容量不足 B．交換信息的大小 C．CPU地址表示范圍D．CPU時(shí)鐘頻率12、虛擬存儲(chǔ)器最基本的特征是（A）。A．從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量B．提高內(nèi)存利用率C．駐留性D．固定性13、一般來說，分配的內(nèi)存頁框數(shù)越多，缺頁中斷率越低，但是以下（D）頁面置換算法存在異常現(xiàn)象：對(duì)于某些進(jìn)程分配的內(nèi)存越多缺頁中斷率反而越高。A．LRU B．OPT C．LFU D．FIFO1.2填空題1、影響缺頁中斷率的因素有（頁框大?。ⅲǚ峙涞捻摽驍?shù)）、頁面置換算法和程序本身特性。2、為了縮短地址轉(zhuǎn)換時(shí)間，操作系統(tǒng)將訪問頻繁的少量頁表項(xiàng)存放到稱為（相聯(lián)存儲(chǔ)器）的高速寄存器組中，構(gòu)成一張（快表）。3、在頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，頁面大小為4KB，某進(jìn)程的0、1、2、3頁分別存放在3、5、4、2號(hào)頁框中，則其邏輯地址1A3F（H）所在頁框號(hào)為（5），轉(zhuǎn)換所得物理地址為（5A3F）（H）。4、分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，地址寄存器長度為24位，其中頁號(hào)占14位，則內(nèi)存的分塊大小應(yīng)該是（210）字節(jié)。5、在沒有快表的情況下，在分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，每訪問一次數(shù)據(jù)，至少要訪問（2）次內(nèi)存。6、分段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程建立一張段映射表，即段表。每一段在表中占有一個(gè)表項(xiàng)，其中記錄該段在內(nèi)存中的（起始地址）和段的長度。7、程序局部性原理可總結(jié)為以下三點(diǎn)：（時(shí)間局部性）、（空間局部性）和順序局部性。8、在作業(yè)裝入內(nèi)存時(shí)進(jìn)行地址變換的方式稱為（靜態(tài)）地址重定位，而在作業(yè)執(zhí)行期間，當(dāng)訪問到指令或數(shù)據(jù)時(shí)才進(jìn)行地址變換的方式稱為（動(dòng)態(tài)）地址重定位。9、在虛擬段式存儲(chǔ)管理中,若邏輯地址的段內(nèi)地址大于段表中該段的段長,則發(fā)生（地址越界）中斷。1.3簡答題1、給定段表如下：段號(hào)段首址段長0200400123003002800100313005804給定地址為段號(hào)和位移：1）[1，10]、2）[2，150]、3）[4，40]，試求出對(duì)應(yīng)的內(nèi)存物理地址。答：1）[1，10]對(duì)應(yīng)的內(nèi)存物理地址是23102）[2，150]對(duì)應(yīng)的內(nèi)存物理地址是越界3）[4，40]缺段中斷2、在一個(gè)分頁虛擬存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，用戶編程空間32個(gè)頁，頁長1KB，內(nèi)存為16KB。如果用戶程序有10頁長，若己知虛頁0、1、2、3，已分到頁框8、7、4、10，請(qǐng)將虛地址0AC5H和1AC5H轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的物理地址。答：虛地址0AC5H=0000101011000101映射到物理頁框第4頁。對(duì)應(yīng)的物理地址為0001001011000101=12C5H虛地址1AC5H=0001101011000101頁表中尚未有分配的頁框，此時(shí)引發(fā)缺頁中斷，由系統(tǒng)另行分配頁框。3、請(qǐng)描述存儲(chǔ)保護(hù)和地址越界中斷機(jī)制。答：存儲(chǔ)保護(hù)：為多個(gè)程序共享內(nèi)存提供保障，使在內(nèi)存中的各道程序，只能訪問它自己的區(qū)域，避免各道程序間相互干擾，特別是當(dāng)一道程序發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，不致于影響其他程序的運(yùn)行，通常由硬件完成保護(hù)功能，由軟件輔助實(shí)現(xiàn)。地址越界中斷：每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的進(jìn)程空間，如果一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的地址在其地址空間之外，則發(fā)生地址越界。即當(dāng)程序要訪問某個(gè)內(nèi)存單元時(shí)，由硬件檢查是否允許，如果允許則執(zhí)行，否則產(chǎn)生地址越界中斷，由操作系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理3、什么是覆蓋？什么是交換？覆蓋和交換的區(qū)別是什么？答：覆蓋：將程序劃分成若干個(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個(gè)內(nèi)存區(qū)的內(nèi)存擴(kuò)充技術(shù)。交換：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。4、在分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，為什么常既有頁表，又有快表？答：在分頁式存儲(chǔ)管理中，當(dāng)CPU執(zhí)行到某條指令、要對(duì)內(nèi)存中的某一地址訪問時(shí)，首先要根據(jù)相對(duì)地址去查頁表（訪問一次內(nèi)存），然后獲取絕對(duì)地址去真正執(zhí)行指令（第二次訪問內(nèi)存）。為了提高相對(duì)地址到絕對(duì)地址的變換速度，用存儲(chǔ)于高速相聯(lián)存儲(chǔ)器的塊表來代替部分頁表。這時(shí)地址轉(zhuǎn)換是以并行的方式進(jìn)行，這樣做無疑比僅查內(nèi)存中的頁表要快得多。但是，相聯(lián)存儲(chǔ)器的成本較高，由它來存儲(chǔ)整個(gè)頁表是不可取的。考慮到程序局部性原理，實(shí)際系統(tǒng)中總是一方面采用內(nèi)存頁表、另一方面用快表來共同完成地址的變換工作。5、請(qǐng)簡述引入快表后的分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的地址變換過程。答：地址變換機(jī)構(gòu)自動(dòng)將頁號(hào)與快表中的所有頁號(hào)進(jìn)行并行比較，若其中有與此匹配的頁號(hào)，則取出該頁對(duì)應(yīng)的頁框號(hào)，與頁內(nèi)地址拼接形成物理地址。若頁號(hào)不在快表中，則再到內(nèi)存頁表中取出物理塊號(hào)，與頁內(nèi)地址拼接形成物理地址。同時(shí)還應(yīng)將這次查到的頁表項(xiàng)存入快表中，若快表已滿，則必須按某種原則淘汰一個(gè)表項(xiàng)以騰出位置。6、分別簡述虛擬內(nèi)存和虛擬設(shè)備技術(shù)。答：虛擬內(nèi)存：把有限的內(nèi)存容量變得無限大，用戶在運(yùn)行遠(yuǎn)大于實(shí)際內(nèi)存容量的程序時(shí)，不會(huì)發(fā)生內(nèi)存不夠的錯(cuò)誤。也就是說，用戶所運(yùn)行的程序大小與實(shí)際內(nèi)存容量無關(guān)。虛擬設(shè)備：通過虛擬技術(shù)把一臺(tái)物理I/O設(shè)備虛擬為多臺(tái)邏輯上的I/O設(shè)備供多個(gè)用戶使用，每個(gè)用戶可以占用一臺(tái)邏輯上的I/O設(shè)備，實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備的共享。7、動(dòng)態(tài)分區(qū)管理中查找空閑區(qū)的算法有哪些？答：首次適應(yīng)算法（firstfit）。首次適應(yīng)算法又稱最先適應(yīng)算法，該算法要求空閑區(qū)按地址大小遞增的次序排列。在進(jìn)行內(nèi)存分配時(shí)，從未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）開始位置順序查找，直到找到第一個(gè)能滿足其大小要求的空閑區(qū)為止。循環(huán)首次適應(yīng)算法（nextfit）。循環(huán)首次適應(yīng)算法又稱下次適應(yīng)算法，它是首次適應(yīng)算法的變形。該算法是從上次找到的空閑區(qū)的下一個(gè)空閑區(qū)開始查找，直到找到第一個(gè)能滿足其大小要求的空閑區(qū)為止。最佳適應(yīng)算法（bestfit）。最佳適應(yīng)算法要求空閑區(qū)按容量大小遞增的次序排列。在進(jìn)行內(nèi)存分配時(shí)，從未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）開始位置順序查找，直到找到第一個(gè)能滿足其大小要求的空閑區(qū)為止。最壞適應(yīng)算法（worstfit）。最壞適應(yīng)算法要求空閑區(qū)按容量大小遞減的次序排列。在進(jìn)行內(nèi)存分配時(shí)，先檢查未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）中的第一個(gè)空閑區(qū)，若第一個(gè)空閑區(qū)小于作業(yè)所要求的大小，則分配失敗；否則從該空閑區(qū)中劃出與作業(yè)大小相等的一塊內(nèi)存空間分配給請(qǐng)求者，余下的空閑區(qū)仍然留在未分配區(qū)表（或空閑區(qū)鏈）中。1.4解答題1、分頁存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，假設(shè)某進(jìn)程的頁表內(nèi)容如下表所示。頁面號(hào)頁框號(hào)中斷位0101H11—02254H1頁面大小為4KB，一次內(nèi)存的訪問時(shí)間是100ns，一次快表的訪問時(shí)間是10ns，處理一次缺頁的平均時(shí)間為108ns（已含更新快表和頁表的時(shí)間），分配給該進(jìn)程的物理塊數(shù)固定為2，采用最近最少使用置換算法（LRU）和局部淘汰策略。假設(shè)①快表初始為空；②地址轉(zhuǎn)換時(shí)先訪問快表，若快表未命中，再訪問頁表（忽略訪問頁表之后的快表更新時(shí)間）；③中斷位為0表示頁面不在內(nèi)存，產(chǎn)生缺頁中斷，缺頁中斷處理后可以直接讀取內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，而不需再次查詢快表或頁表。設(shè)有虛地址訪問序列2362H、1565H、25A5H。（1）依次訪問上述三個(gè)虛地址，各需多少時(shí)間？（2）基于上述訪問序列，虛地址1565H的物理地址是多少？答：（1）分別是210ns，108ns，110ns。（2）形成的物理地址是101565H。2、請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，設(shè)某進(jìn)程共有9個(gè)頁，分配給該進(jìn)程的內(nèi)存塊數(shù)為5，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，實(shí)際訪問頁面的次序是0，1，2，3，4，5，0，2，1，8，5，2，7，6，0，1，2。（1）采用FIFO頁面置換算法，列出其頁面置換次序和缺頁中斷次數(shù)，以及最后留駐內(nèi)存的頁號(hào)順序。（2）采用LRU頁面置換算法，列出其頁面置換次序和缺頁中斷次數(shù)，以及最后留駐內(nèi)存的頁號(hào)順序。答：（1）采用FIFO頁面置換算法訪問序列01234502185276012內(nèi)存塊100000555555577777內(nèi)存塊21111100000006666內(nèi)存塊3222222111111000內(nèi)存塊433333388888811內(nèi)存塊54444444222222淘汰的頁√√√√√012345018因此，頁面淘汰順序?yàn)?、1、2、3、4、5、0、1、8，缺頁中斷次數(shù)為14次。最后留駐內(nèi)存的頁號(hào)順序?yàn)?、6、0、1、2。 （2）采用LRU頁面置換算法訪問序列01234502185276012內(nèi)存塊100000555555555511內(nèi)存塊21111100000077777內(nèi)存塊3222222222222222內(nèi)存塊433333111116666內(nèi)存塊54444488888000淘汰的頁√√√√√01340185因此，頁面淘汰順序?yàn)?、1、3、4、0、1、8、5，缺頁中斷次數(shù)為13次。最后留駐內(nèi)存的頁號(hào)順序?yàn)?、7、2、6、0。 3、設(shè)某計(jì)算機(jī)的邏輯地址空間和物理地址空間均為64KB，按字節(jié)編址。某進(jìn)程最多需要6頁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，頁的大小為1KB，操作系統(tǒng)為此進(jìn)程固定分配了4個(gè)頁框（頁框號(hào)分別為7、4、2、9），頁面的當(dāng)前分配情況如下所示：頁面號(hào)頁框號(hào)裝入時(shí)間訪問位071301142301222001391601當(dāng)該進(jìn)程執(zhí)行到時(shí)刻260時(shí)，要訪問邏輯地址為17CAH的數(shù)據(jù)。（1）該邏輯地址對(duì)應(yīng)的邏輯頁號(hào)是多少?（2）若采用先進(jìn)先出(FIFO)頁面置換算法，求發(fā)生頁面置換后，該邏輯地址對(duì)應(yīng)的物理地址？要求給出計(jì)算過程。（3）若采用時(shí)鐘(Clock)頁面置換算法，該邏輯地址對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？要求給出計(jì)算過程。（設(shè)搜索下一頁的指針按順時(shí)針方向移動(dòng)，且當(dāng)前指向當(dāng)前2號(hào)頁框，示意圖如下所示）3號(hào)3號(hào)頁面9號(hào)頁框2號(hào)頁面2號(hào)頁框00號(hào)頁面7號(hào)頁框1號(hào)1號(hào)頁面4號(hào)頁框答：（1）17CAH轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制為：0001011111001010,頁的大小為1KB，所以頁內(nèi)偏移為10位，于是前6位是頁號(hào)，所以其頁號(hào)為000101，轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制為5，所以，17CAH對(duì)應(yīng)的邏輯頁號(hào)為5。（2）若采用先進(jìn)先出置換算法，則被置換出的頁號(hào)對(duì)應(yīng)的頁框號(hào)是7，因此對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制物理地址為：0001111111001010，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制位的物理地址為1FCAH。（3）若采用時(shí)鐘算法，且當(dāng)前指針指向2號(hào)頁框，則第一次循環(huán)時(shí)，訪問位都被置為0，在第二次循環(huán)時(shí)，將選擇置換2號(hào)頁框?qū)?yīng)的頁，因此對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制物理地址為：0000101111001010，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制物理地址為0BCAH。第4章I/O設(shè)備管理1.1選擇題1、I/O設(shè)備的控制方式中比DMA方式效率高的是（C）。A．詢問方式B．中斷方式C．通道方式D．以上都不是2、在下面的I/O控制方式中，需要CPU干預(yù)最少的方式是（D）。A．詢問方式 B．中斷方式C．DMA方式 D．通道方式3、關(guān)于設(shè)備管理的下列敘述中，不正確的是（A）。A．通道是處理輸入、輸出的軟件B．所有外圍設(shè)備的啟動(dòng)工作都由系統(tǒng)統(tǒng)一來做C．來自通道的I/O中斷事件由設(shè)備管理模塊負(fù)責(zé)處理D．編制好的通道程序可存放在主存儲(chǔ)器中4、Spooling技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)虛擬（B）的技術(shù)。A.處理器B.設(shè)備C.存儲(chǔ)器D.鏈路5、引入緩沖機(jī)制的主要目的是（A）。A.改善CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配的問題B.節(jié)省內(nèi)存使用C.提高CPU的運(yùn)行頻率D.提高I/O設(shè)備的利用率6、在操作系統(tǒng)中，用戶在使用I/O設(shè)備時(shí)，通常采用（C）。A．物理設(shè)備名 B．虛擬設(shè)備名C．邏輯設(shè)備名 D．設(shè)備牌號(hào)7、若外存的空閑塊管理采用32位的位示圖法，塊號(hào)、位號(hào)和字號(hào)均從0開始編號(hào)，則塊號(hào)為145對(duì)應(yīng)位示圖中的位置是（A）。A．字號(hào)4，位號(hào)17B．字號(hào)4，位號(hào)18C．字號(hào)5，位號(hào)17D．字號(hào)5，位號(hào)188、硬盤上的文件以（A）單位進(jìn)行讀寫。A．物理塊 B．記錄C．柱面 D．簇9、單核單處理器系統(tǒng)中，可并行工作的是（D）。I進(jìn)程與進(jìn)程II處理器與設(shè)備III處理器與通道IV設(shè)備與設(shè)備A．I、II和III B.I、II和IV C.I、III和IV D.II、III和IV10、I/O設(shè)備發(fā)出的I/O中斷屬于（A）。A．外中斷B．內(nèi)中斷C．陷入D．異常11、下列算法不屬于硬盤驅(qū)動(dòng)臂調(diào)度算法的是（D）。A．先來先服務(wù)算法 B．最短查找時(shí)間優(yōu)先算法C．掃描算法 D．時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法12、硬盤驅(qū)動(dòng)臂調(diào)度算法中的（B）可能會(huì)隨時(shí)改變移動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)方向。A．電梯調(diào)度算法B．先來先服務(wù)算法C．掃描算法D．優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法1.2填空題1、通道是專門負(fù)責(zé)輸入/輸出操作的（處理器）。2、設(shè)備從數(shù)據(jù)傳輸交換的單位可以分為（塊設(shè)備）和字符設(shè)備。3、按操作特性分類可把外部設(shè)備分為（存儲(chǔ)設(shè)備）和輸入/輸出（I/O）設(shè)備。4、Spooling系統(tǒng)中，任務(wù)執(zhí)行時(shí)，從外存上的（輸入井）中讀取信息，并把任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果暫時(shí)存放在外存上的（輸出井）中。5、 緩沖區(qū)的設(shè)置可分為單緩沖、（雙緩沖）、（循環(huán)緩沖）和緩沖池。6、邏輯設(shè)備表（LUT）的主要功能是實(shí)現(xiàn)（設(shè)備獨(dú)立性）。7、I/O進(jìn)行設(shè)備分配時(shí)所需的表格主要有（系統(tǒng)設(shè)備表）、設(shè)備控制表、控制器控制表和通道控制表。1.3簡答題1、操作系統(tǒng)的設(shè)備管理模塊包含哪些主要機(jī)制以提升性能？答：實(shí)現(xiàn)設(shè)備的并行性：一方面是設(shè)備要與CPU并行；另一方面，設(shè)備之間也要并行。提高設(shè)備的利用率：在進(jìn)行設(shè)備分配時(shí)系統(tǒng)通常采用動(dòng)態(tài)分配方式；對(duì)于獨(dú)占設(shè)備采用虛擬技術(shù)將其改造為共享設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)分配，并避免死鎖的發(fā)生。平滑CPU和外設(shè)速度差異：設(shè)備的速率相對(duì)CPU而言要慢得多；為了平滑兩者之間的差異，提高系統(tǒng)的效率，在設(shè)備管理中采用多種緩沖技術(shù)。實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性：設(shè)備管理通過屏蔽設(shè)備的物理特性，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性，方便用戶的使用。2、輸入數(shù)據(jù)時(shí)，如果采用中斷控制方式，系統(tǒng)工作過程包含哪些步驟？答：進(jìn)程需要數(shù)據(jù)時(shí)，將允許啟動(dòng)和中斷的控制字寫人設(shè)備控制狀態(tài)寄存器中，啟動(dòng)該設(shè)備進(jìn)行輸入操作。該程序放棄處理器，等待輸入的完成；操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度程序調(diào)度其他就緒進(jìn)程使用處理器。當(dāng)輸入完成時(shí)，輸入設(shè)備通過中斷請(qǐng)求向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。CPU在接收到中斷信號(hào)之后，轉(zhuǎn)向中斷處理程序。中斷處理程序首先保護(hù)現(xiàn)場，然后把輸人緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到某特定單元中，同時(shí)將等待輸人完成的進(jìn)程喚醒，進(jìn)人就緒狀態(tài)，最后恢復(fù)現(xiàn)場，并返回被中斷的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。在以后的某一時(shí)刻，操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度程序選中提出的請(qǐng)求并得到獲取數(shù)據(jù)的進(jìn)程，該進(jìn)程從約定的內(nèi)存單元中取出數(shù)據(jù)繼續(xù)工作。3、當(dāng)一個(gè)進(jìn)程輸出數(shù)據(jù)時(shí)，緩沖機(jī)制的工作過程包含哪些步驟？答：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程輸出數(shù)據(jù)時(shí)，先向系統(tǒng)申請(qǐng)一塊內(nèi)存作為輸出緩沖區(qū)；將輸出數(shù)據(jù)高速輸出到緩沖區(qū)；不斷把數(shù)據(jù)填到緩沖區(qū)，直到緩沖區(qū)被裝滿為止；進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行，同時(shí)，系統(tǒng)將緩沖區(qū)內(nèi)容輸出至I/O設(shè)備。4、操作系統(tǒng)通常把I/O軟件組織成哪幾個(gè)層次？答：操作系統(tǒng)通常把I/O軟件組織成4個(gè)層次：I/O中斷處理程序；I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；與設(shè)備無關(guān)的操作系統(tǒng)I/O軟件；用戶層I/O軟件。5、SPOOLing系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：提高了I/O速度：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的I/O操作，已從對(duì)低速I/O設(shè)備進(jìn)行的I/O演變?yōu)閷?duì)輸入井或輸出井中數(shù)據(jù)的存取，如同脫機(jī)輸入輸出一樣，提高了I/O速度，緩和了CPU與低速I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾。設(shè)備不被任何進(jìn)程獨(dú)占：在SPOOLing系統(tǒng)中，實(shí)際上并為任何進(jìn)程分配設(shè)備，而只是在輸入井或輸出井中為進(jìn)程分配一存儲(chǔ)區(qū)和建立一張I/O請(qǐng)求表。實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能：宏觀上是多個(gè)進(jìn)程在同時(shí)使用一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備，而對(duì)每個(gè)進(jìn)程而言，感覺是各自獨(dú)占一個(gè)邏輯設(shè)備，SPOOLing系統(tǒng)將獨(dú)占設(shè)備變換為若干臺(tái)邏輯設(shè)備。1.4解答題1、系統(tǒng)將一批數(shù)據(jù)以串行方式從某輸入設(shè)備送至硬盤，請(qǐng)問如何將下述串行工作流程改造為外設(shè)與外設(shè)間的并行工作方式：將一塊數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存緩沖區(qū)，等待輸入結(jié)束；啟動(dòng)硬盤設(shè)備將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫盤；等待寫盤結(jié)束；重復(fù)上述步驟，直至數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。答：將下述串行工作流程改造為外設(shè)與外設(shè)間的并行工作的方法是設(shè)置雙緩沖區(qū)A、B，工作流程如下：將一塊數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)A，等待輸入結(jié)束；將緩沖區(qū)A中的數(shù)據(jù)“寫盤”，輸入設(shè)備讀下一塊數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)B；等待”寫盤”和“讀數(shù)”兩個(gè)操作結(jié)束；重復(fù)上述步驟，直至數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束2、假設(shè)一個(gè)可移動(dòng)磁頭的硬盤具有200個(gè)磁道，其編號(hào)為０～199，當(dāng)前它剛剛結(jié)束了125道的存取，正在處理149道的服務(wù)請(qǐng)求，假設(shè)系統(tǒng)當(dāng)前磁道請(qǐng)求序列為：88，147，95，177，94，150，102，175，138。試問分別采用先來先服務(wù)算法電梯調(diào)度算法，磁頭將如何移動(dòng)？答：先來先服務(wù)算法：當(dāng)前149下一磁道881479517794150102175138移動(dòng)距離615952828356487337總的磁道移動(dòng)數(shù)為：61+59+52+82+83+56+48+73+37=551電梯調(diào)度算法：當(dāng)前149下一磁道150175177147138102959488移動(dòng)距離125230936716總的磁道移動(dòng)數(shù)為：1+25+2+30+9+36+7+1+6=1173、假定當(dāng)前磁頭位于100號(hào)磁道，進(jìn)程對(duì)磁道的請(qǐng)求序列依次為55，58，39，18，90，160，150，38，180。當(dāng)采用最短查找時(shí)間優(yōu)先算法時(shí)，總的移動(dòng)的磁道數(shù)分別是多少？答：磁道服務(wù)序列依次為：90，58，55，39，38，18，150，160，180移動(dòng)的磁道數(shù)分別是：10，32，3，16，1，20，132，10，20總的移動(dòng)的磁道數(shù)是：244第5章文件管理1.1選擇題1、位示圖方法可用于（A）。A.外存空間的管理B.硬盤的驅(qū)動(dòng)調(diào)度C.文件目錄的查找D.虛擬存儲(chǔ)頁面置換2、為了保證存取文件的可靠性，用戶要求讀一個(gè)文件前應(yīng)首先請(qǐng)求系統(tǒng)執(zhí)行（A）文件操作。A．打開B．建立C．關(guān)閉D．刪除3、文件控制塊中不包括（D）信息。A．文件名B．文件訪問權(quán)限說明C．文件物理位置信息D．磁盤壞扇區(qū)4、磁帶機(jī)具有存儲(chǔ)容量大、穩(wěn)定可靠、卷可裝卸、便于保存等優(yōu)點(diǎn)，是常用的（C）。A．直接存儲(chǔ)設(shè)備B．隨機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備C．順序存儲(chǔ)設(shè)備D．磁盤存儲(chǔ)設(shè)備5、文件系統(tǒng)中用（D）來統(tǒng)一管理文件。A．堆棧結(jié)構(gòu)B．指針C．頁表D．目錄6、下列有關(guān)文件管理的敘述中，（C）是正確的。A．在二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，不同用戶不能用相同的文件名。B．邏輯記錄的大小與存儲(chǔ)介質(zhì)分塊的大小必須一致。C．文件系統(tǒng)主要功能之一是實(shí)現(xiàn)按名存取。D．在一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，不同用戶的文件可以用相同的文件名。7、文件系統(tǒng)采用樹形多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)后，對(duì)于不同用戶的文件，其文件名（C）。A.應(yīng)該相同B.應(yīng)該不同C.可以相同，也可以不同D.受系統(tǒng)約束8、在Linux中，文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)采用的是（C）。A．線性結(jié)構(gòu)B．二維結(jié)構(gòu)C．樹形結(jié)構(gòu)D．網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)9、所謂文件系統(tǒng)的絕對(duì)路徑是指從（B）開始、逐步沿著每一級(jí)子目錄向下、最后到達(dá)指定子目錄或文件的整個(gè)通路上所有目錄名及文件名組成的一個(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10、文件物理結(jié)構(gòu)是文件（A）的文件組織形式。A．在外部設(shè)備上 B．從用戶觀點(diǎn)看C．虛擬存儲(chǔ) D．目錄11、（A）適合存放在磁帶上。A．順序文件 B．Hash文件C．索引文件 D．串聯(lián)文件12、下列文件物理結(jié)構(gòu)中，適合隨機(jī)訪問且易于文件擴(kuò)展的是（B）。A．順序結(jié)構(gòu)B．索引結(jié)構(gòu)C．鏈接結(jié)構(gòu)D．串聯(lián)結(jié)構(gòu)13、文件的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是（C）。A．不便于動(dòng)態(tài)增、刪B．必須連續(xù)分配物理塊C．不便于直接存取D．必須事先提出文件的最大長度1.2填空題1、UNIX系統(tǒng)將文件分為三類：普通文件、（目錄文件）和特殊文件。2、按文件的邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)分，文件分為有結(jié)構(gòu)文件，又稱為（記錄式）文件和無結(jié)構(gòu)文件，又稱（流式）文件。3、無結(jié)構(gòu)的流式文件的基本信息單位是（字節(jié)或字）。4、二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)是指把系統(tǒng)中的目錄分為二級(jí)，分別是（主目錄）和用戶文件目錄。5、目錄文件是由若干（文件控制塊/FCB）構(gòu)成的有序集合。6、順序存取速度最快的文件物理結(jié)構(gòu)是（順序結(jié)構(gòu)）文件，不適宜直接存取的文件物理結(jié)構(gòu)是（鏈接結(jié)構(gòu)）文件。7、Linux系統(tǒng)中文件F的存取權(quán)限為：–rwxr–x–––，這表示這是一個(gè)普通文件，同組用戶對(duì)該文件的讀寫權(quán)限為（可讀、不可寫、可執(zhí)行）。1.3簡答題1、請(qǐng)簡述操作系統(tǒng)中的文件管理部分應(yīng)具有的基本功能。答：提供可執(zhí)行創(chuàng)建、修改、刪除、讀寫文件的操作命令和API；用戶可在系統(tǒng)的控制下，共享其他用戶的文件；提供對(duì)文件存儲(chǔ)空間到管理功能；提供轉(zhuǎn)存和恢復(fù)文件的功能；提供可靠的文件安全保護(hù)措施。2、影響文件安全性的主要因素以及針對(duì)這些因素采取的主要措施有哪些？答：影響文件安全性的主要因素包括：人為因素：人們有意或無意的行為，使文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)遭受破壞或丟失。系統(tǒng)因素：系統(tǒng)的某部分出現(xiàn)異常情況，造成數(shù)據(jù)的損壞或丟失。自然因素：存放的數(shù)據(jù)隨著時(shí)間推移而損壞或逐漸消失。為了確保文件系統(tǒng)的安全性，可采取的措施包括：通過存取控制機(jī)制來防止由人為因素造成的文件不安全性；通過系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)來防止系統(tǒng)部分的故障所造成的文件不安全性；通過后備系統(tǒng)來防止自然因素所造成的不安全性。3、單級(jí)目錄的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)是指把系統(tǒng)中的所有文件都建立在一個(gè)目錄下，每個(gè)文件占用其中一個(gè)目錄項(xiàng)；單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是簡單，能實(shí)現(xiàn)目錄管理的基本功能——按名存取，但卻存在下列的缺點(diǎn)：查找速度慢：對(duì)于稍具規(guī)模的文件系統(tǒng)，會(huì)擁有可觀的目錄項(xiàng)，致使為查找一個(gè)目錄項(xiàng)要花費(fèi)較長的時(shí)間。不允許重名：在一個(gè)目錄表中的所有文件，都不被允許具有與另一文件相同的名字，然而重名問題在多用戶、多道程序環(huán)境下卻又是難以避免的。難于實(shí)現(xiàn)文件共享：如果允許不同用戶使用不同文件名來共享同一個(gè)文件，這在單級(jí)目錄中是很難實(shí)現(xiàn)的。4、簡單敘述順序結(jié)構(gòu)文件的優(yōu)缺點(diǎn)。答：順序結(jié)構(gòu)文件的主要優(yōu)點(diǎn)包括：順序存取容易：訪問一個(gè)順序結(jié)構(gòu)文件，只要在目錄中找到該文件的第一個(gè)物理塊號(hào)，然后順序讀取下去即可。順序存取速度快：順序結(jié)構(gòu)文件所占用的物理塊是同一磁道，或者是相鄰磁道；當(dāng)要獲得一批相鄰的記錄時(shí)，其存取速度在所有的文件結(jié)構(gòu)中是最快的。順序結(jié)構(gòu)文件的主要缺點(diǎn)包括：要求定量的連續(xù)存儲(chǔ)空間：順序結(jié)構(gòu)文件的增加和刪除時(shí)，為了保證連續(xù)性，必須移動(dòng)大量信息；順序結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu)不宜用來存放經(jīng)常被增刪修改的文件。存放順序結(jié)構(gòu)文件必須要有連續(xù)的空間，容易產(chǎn)生不能使用的小碎片區(qū)域。必須事先估計(jì)文件的長度：要將一個(gè)文件裝入一個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)域中，必須事先估計(jì)文件的長度，然后根據(jù)其大小找到一個(gè)足夠大的存儲(chǔ)區(qū)中。因?yàn)橛械奈募莿?dòng)態(tài)增長的，所以這種文件事先估計(jì)是很難的。1.4解答題1、假設(shè)某文件系統(tǒng)中磁盤大小為4KB，每個(gè)占4個(gè)字節(jié)，在兩級(jí)索引結(jié)構(gòu)中，允許的最大文件長度是多少？答：一個(gè)4KB/4B=1024個(gè)兩級(jí)索引共能1024*1024個(gè)最大文件長度：1024*1024*4KB=4GB2、某版本的混合索引文件結(jié)構(gòu)圖，并回答答：習(xí)題61.選擇題（1）Openstack中提供身份認(rèn)證的組件是（B）。A.NovaB.KeystoneC.NeutronD.Glance（2）Openstack中的負(fù)責(zé)鏡像資源管理的組件是（A）。A．GlanceB．CinderC．SwiftD．RabbitMQ（3）（A）是將系統(tǒng)虛擬化技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)器上，將一個(gè)服務(wù)器虛擬成若干個(gè)服務(wù)器使用。

A．服務(wù)器虛擬化B．存儲(chǔ)虛擬化C．應(yīng)用存儲(chǔ)虛擬化D．網(wǎng)絡(luò)虛擬化（4）Docker可以快速創(chuàng)建和刪除（A），實(shí)現(xiàn)快速迭代，大量節(jié)約開發(fā)成本。

A．容器B．虛擬機(jī)C．程序D．?dāng)?shù)據(jù)（5）（B）是嵌入在Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核中的一個(gè)虛擬化模塊。

A．XenB．KVMC．VMwareD．Nova2.填空題（1）（分布式計(jì)算）技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，通過網(wǎng)絡(luò)將分散在各處的硬件、軟件、信息資源連接成為一個(gè)整體，使得人們能夠利用地理上分散于各處的資源，完成大規(guī)模、復(fù)雜的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理任務(wù)。（2）（私有云）是由某個(gè)機(jī)構(gòu)投資、建設(shè)、擁有和管理且僅限本機(jī)構(gòu)用戶使用的云計(jì)算系統(tǒng)，提供對(duì)數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量的最有效控制，用戶可以自由配置自己的服務(wù)。（3）OpenStack中的組件與亞馬遜的AWS系統(tǒng)中的組件有對(duì)應(yīng)關(guān)系，例如Nova對(duì)應(yīng)AWS系統(tǒng)中的（EC2），Swift對(duì)應(yīng)AWS系統(tǒng)中的（S3）。（4）OpenStack中負(fù)責(zé)處理消息驗(yàn)證、消息轉(zhuǎn)換和消息路由的模塊是（RabbitMQ）。（5）（Keystone）主要為OpenStack中的其他模塊提供認(rèn)證服務(wù)，提供統(tǒng)一的、完整的OpenStack服務(wù)目錄以及令牌。3.簡答題（1）計(jì)算服務(wù)Nova是OpenStack的重要構(gòu)成組件。請(qǐng)描述Nova負(fù)責(zé)完成的功能，以及所包含的主要組件及其發(fā)揮的作用。答：Nova是OpenStack計(jì)算的彈性控制器，在OpenStack系統(tǒng)中，計(jì)算實(shí)例生命期所需的各種活動(dòng)都將由Nova進(jìn)行處理和支撐，這就意味著Nova以管理平臺(tái)的身份登場，負(fù)責(zé)管理整個(gè)云的計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)、授權(quán)及測(cè)度。雖然Nova本身并不提供任何虛擬能力，但它將使用libvirtAPI與虛擬機(jī)的宿主機(jī)進(jìn)行交互。Nova通過Web服務(wù)API來對(duì)外提供處理接口，而且這些接口與Amazon的Web服務(wù)接口是兼容的。Nova的功能包括：實(shí)例生命周期管理、計(jì)算資源管理、網(wǎng)絡(luò)與授權(quán)管理、基于REST的API、異步連續(xù)通信、支持各種宿主（包括Xen、XenServer/XCP、KVM、UML、VMwarevSphere、Hyper-V），以及OpenStack計(jì)算部件。Nova包含API服務(wù)器（Nova-APIServer）、消息隊(duì)列（Rabbit-MQServer）、運(yùn)算工作站（Nova-Compute）、網(wǎng)絡(luò)控制器（Nova-Network）、卷管理（Nova-Volume）和調(diào)度器（Nova-Scheduler）等主要部分：（1）API服務(wù)器。API服務(wù)器提供云設(shè)施與外界交互的接口，它是外界用戶對(duì)云實(shí)施管理的唯一通道。通過使用Web服務(wù)來調(diào)用各種EC2的API，API服務(wù)器通過消息隊(duì)列把請(qǐng)求送達(dá)至云內(nèi)目標(biāo)設(shè)施進(jìn)行處理。作為對(duì)EC2-API的替代，用戶也可以使用OpenStack的原生API，我們把它叫做OpenStackAPI。（2）消息隊(duì)列。OpenStack內(nèi)部在遵循AMQP（高級(jí)消息隊(duì)列協(xié)議）的基礎(chǔ)上采用消息隊(duì)列進(jìn)行通信。Nova對(duì)請(qǐng)求應(yīng)答進(jìn)行異步調(diào)用，當(dāng)請(qǐng)求接收后便則立即觸發(fā)一個(gè)回調(diào)。由于使用了異步通信，不會(huì)有用戶的動(dòng)作被長置于等待狀態(tài)。例如，啟動(dòng)一個(gè)實(shí)例或上傳一份鏡像的過程較為耗時(shí)，API調(diào)用就將等待返回結(jié)果而不影響其他操作，在此異步通信起到了很大作用，使整個(gè)系統(tǒng)變得更加高效。（3）運(yùn)算工作站。運(yùn)算工作站的主要任務(wù)是管理實(shí)例的整個(gè)生命周期，它們通過消息隊(duì)列接收請(qǐng)求并執(zhí)行，從而對(duì)實(shí)例進(jìn)行各種操作。在典型實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境下，會(huì)架設(shè)許多運(yùn)算工作站，根據(jù)調(diào)度算法，一個(gè)實(shí)例可以在可用的任意一臺(tái)運(yùn)算工作站上部署。（4）網(wǎng)絡(luò)控制器。網(wǎng)絡(luò)控制器處理主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)配置，例如IP地址分配、配置項(xiàng)目VLAN、設(shè)定安全群組，以及為計(jì)算節(jié)點(diǎn)配置網(wǎng)絡(luò)。（5）卷工作站。卷工作站管理基于LVM的實(shí)例卷，能夠?yàn)橐粋€(gè)實(shí)例創(chuàng)建、刪除、附加卷，也可以從一個(gè)實(shí)例中分離卷。卷管理提供了一種保持實(shí)例持續(xù)存儲(chǔ)的手段，當(dāng)結(jié)束一個(gè)實(shí)例后，根分區(qū)如果是非持續(xù)化的，那么對(duì)其的任何改變都將丟失?？墒牵绻麖囊粋€(gè)實(shí)例中將卷分離出來，或者為這個(gè)實(shí)例附加上卷的話，即使實(shí)例被關(guān)閉，數(shù)據(jù)仍然保存其中。這些數(shù)據(jù)可以通過將卷附加到原實(shí)例或其他實(shí)例的方式而重新訪問。重要數(shù)據(jù)務(wù)必要寫入卷中。這種應(yīng)用對(duì)于數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)例的存儲(chǔ)而言，尤為重要。（6）調(diào)度器。調(diào)度器負(fù)責(zé)把Nova-API調(diào)用送達(dá)給目標(biāo)。調(diào)度器以名為Nova-Schedule的守護(hù)進(jìn)程方式運(yùn)行，并根據(jù)調(diào)度算法從可用資源池中恰當(dāng)?shù)剡x擇運(yùn)算服務(wù)器。有很多因素都可以影響調(diào)度結(jié)果，如負(fù)載、內(nèi)存、子節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)近、CPU架構(gòu)等。Nova調(diào)度器采用的是可插入式架構(gòu)，目前Nova調(diào)度器使用了幾種基本的調(diào)度算法：隨機(jī)化，主機(jī)隨機(jī)選擇可用節(jié)點(diǎn)；可用化，與隨機(jī)相似，只是隨機(jī)選擇的范圍被指定；簡單化，應(yīng)用這種方式。（2）云計(jì)算服務(wù)一般可以分為3個(gè)子層：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層（InfrastructureasaService，IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)層（PlatformasaService，PaaS）、軟件即服務(wù)層（SoftwareasaService，SaaS），這3個(gè)層次也是云計(jì)算的3種典型的服務(wù)方式。請(qǐng)描述這三種服務(wù)的含義和關(guān)系。答：IaaS利用硬件基礎(chǔ)設(shè)施部署服務(wù)，為用戶按需提供實(shí)體或虛擬的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等資源。通過這種方式，用戶不必自己購置和建設(shè)這些基礎(chǔ)設(shè)施，而只對(duì)所租用的資源付費(fèi)即可。在使用IaaS服務(wù)的過程中，用戶需要向云服務(wù)提供商提供基礎(chǔ)設(shè)施的配置需求，以及運(yùn)行于基礎(chǔ)設(shè)施的程序代碼和相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)中心是IaaS層的基礎(chǔ)，因此數(shù)據(jù)中心的管理和優(yōu)化問題近年來成為研究的熱點(diǎn)。另外，為了優(yōu)化硬件資源的分配，IaaS需要虛擬化技術(shù)，例如借助于Xen、KVM（Kernel-basedVirtualMachine）、VMware等虛擬化工具，以提供可靠性高、可定制、靈活性強(qiáng)、規(guī)?？蓴U(kuò)展的服務(wù)。在IaaS之上是PaaS層，PaaS基于計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源，為面向企業(yè)或終端用戶的應(yīng)用及業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供快速、低成本的開發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行環(huán)境。通過PaaS層的軟件工具和開發(fā)語言，應(yīng)用程序開發(fā)者只需上傳程序代碼和數(shù)據(jù)即可使用服務(wù)，而不必關(guān)注底層的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)的管理問題。在處理大數(shù)據(jù)相關(guān)應(yīng)用時(shí)，PaaS需充分考