南京晓庄操作系统习题册答案(下).doc

第三章一. 判断改错题（正确的打，错误的打并改正。）（1） 进行程序的相对地址到物理地址的转换，就是地址重定位。（ ）（2） 在分页管理中所产生的内存碎片，最多小于帧的大小。（ ）（3） 段页式存储管理是通过请求调入和替换功能，对内外存进行统一管理，为用户提供了比实际内存容量大的多的物理存储空间。（ ）（4） 请求页式存贮管理中，若一个作业要求的全部存贮需求不能满足，该作业只能等待。 ( )（5） 碎片的总容量如果超过某个作业申请的容量，就可以将其再次分配给该作业。（ ）（6） 最佳适应法将能满足作业需求量的最小空闲区分配给作业。( )（7） 相对于简单分页管理来说，请求页式管理是“用时间换取了空间”，这是该种管理方式的一个缺点。（ ）（8） 段式管理便于处理动态变化的数据结构，便于动态链接，便于分段共享。（ ）（9） 请求分页管理过程中，作业地址空间同样受到内存容量大小的限制。（ ）（10） 分区管理取消了存储分配连续性要求，使一个作业的地址空间在内存中可以是若干个不一定连续的区域。（ ）（11） 静态分配是指在目标程序运行之前完成的存储分配。例如分区管理和分页管理。（ ）（12） 分页管理中，作业地址空间是一维的，页的长度是等长的。（ ）习题解答：（1） 对；（2） 对；（3） 错；应为：段页式存储管理是段式和页式管理方法的结合，两者优势互补。（4） 错；应为：若一个作业所要求的全部存储不能满足，该作业也可运行。（5） 错；应为：，经拼接后就可以将其分配给该作业。（6） 对；（7） 对；（8） 对；（9） 错；应为：请求分页管理过程中，作业地址空间不受内存容量大小的限制。（10） 错；应为：分页管理取消了存储分配继续性要求，使一个作业的地址空间在内存中可以是若干个不一定连续的区域。（11） 错；应为：。例如分区管理和简单分页管理。（12） 对；二. 填空题（1） 源程序经过 产生相对目标程序，运行时，必须经过 将相对目标程序装入内存，并实现相对地址到 的转换。（2） 分页管理的主要任务之一是实现 到 的内存地址映像。（3） 固定式和可变式分区的存储管理中，寻找空闲区一般采用： 、 和 等分配算法。（4） 分页管理中，每存取一个数据，要访问两次内存，第一次访问内存中的 ，得到数据的 。第二次根据所得内容，从内存中取出 。（5） 在分段管理中，系统为每个运行的作业建立一个 ，其内容主要包括 、 、 和状态标志。（6） 内存扩充的概念有两种，一种是在物理上进行扩充，为系统增配更多的存储芯片，以扩大 ；另一种是利用目前机器中实际内存空间，借助软件技术，实现内存扩充，称为 ，主要技术有 和 两种。（7） 当程序经过 以后，形成了一种由机器指令组成的集合，被称为 。它的指令顺序都是以0作为一个参考地址，这种地址被称为 ，地址的集合被称为 。（8） 在虚拟段式存储管理中，若逻辑地址的段内地址大于段表中该段的段长，则发生 。（9） 在分段管理的地址变换过程中，若执行某条指令，首先要找到该作业段表的 ，然后根据逻辑地址中的段号去查找 ，得到该段的 ， 其值与段内位移量 ，得到 。习题解答：（1） 编译或汇编，地址重定位，物理地址；（2） 逻辑页号，物理块号；（3） 首次适应、最佳适应、最差适应；（4） 页表，物理地址，数据；（5） 段表，段号，段长，内存起始地址；（6） 物理空间，虚拟，分页请求系统，请求分段系统；（7） 编译，目标程序，逻辑地址，地址空间；（8） 越界中断；（9） 始址，段表项，内存中的物理始址，相加，操作的实际地址；三. 简答题（1） 简述存储管理主要解决的问题。答：存储分配记录存储器的使用情况，响应存储器申请，根据分配策略分配内存，使用完毕回收内存。地址变换进行程序的相对地址到物理地址的转换，即地址的重定位。存储扩充（虚拟地址）采用某种技术，逻辑上扩充内存。存储保护多道程序共享内存空间，每个程序有单独的内存区，互不干扰。（2） 简述可变式分区管理的分配策略。答：可变式分区管理的分配策略有：1) 首次适应算法选择起始地址最低且能满足用户要求大小的空闲区分配。 2) 循环适应算法从上次分配的空闲区的下一个空闲区开始，选择起始地址最低且能满足用户要求大小的空闲区进行分配。3) 最佳适应算法选择既能满足要求，又是最小的空闲区分配。4) 最坏适应算法选择最大的空闲区分配。（3） 为什么要做“重定位”？何谓静态重定位和动态重定位？答：当程序经过编译或者汇编后，形成目标程序的指令的顺序都以0作为一个参考地址，要把以0为相对地址的目标程序装入一个以某个地址为起点的用户存储区，需要进行一个地址的对应转换，即地址重定位。静态重定位是在目标程序装入指定内存区的时候，由装配程序在程序执行之前完成地址转换。动态重定位是在目标程序执行过程中，在CPU访问内存之前，由地址映射机构来完成的将指令或数据的相对地址转换为物理地址过程。（4） 各种存储管理方式对作业地址空间连续性有何要求？答：分区管理要求给每个作业分配一个地址连续的存储空间；分页管理取消了存储分配的连续性要求，使一个作业的地址空间在内存中可以使若干各不一定连续的区域；分段管理每段使用一个连续的存储区，各段之间的内存区不一定连续。（5） 页和段有什么不同？1) 页是信息的物理单位，分页是由于系统管理的需要，消除外零头，提高内存的利用率；段是信息的逻辑单位，分段是为了更好的满足用户的需要；2) 页的大小固定由系统确定，硬件实现；段长可变，决定于用户所编写的程序，根据信息的性质来划分；3) 分页的地址空间是一维的，分段的地址空间是二维的；（6） 常用的页面调度算法有哪几种？答：最佳置换算法选择永不使用或最长时间内不再被访问的页面淘汰。先进先出算法选择在内存中主流时间最旧的页面予以淘汰。最近最久未使用算法LRU选择最近最久未使用的页面淘汰。CLOCK算法每页设置一个访问位，所有页面通过链接指针链成一个循环队列，循环检查各页面的使用情况进行选择淘汰。是LRU近似的算法。 （7） 在请求分页系统中，页表包含的内容有哪些？分别有何作用？答：请求分页系统中，页表包含页号、物理块号、存在位、访问位、修改位和外存地址。页号和物理块号实现逻辑地址和物理地址的变换；存在位用于指示该页是否已调入内存，供程序访问时参考；访问位用于记录本页在一段时间内被访问的次数，或最近已有多长时间未被访问，提供给置换算法选择换出页面时参考；修改位表示该页调入内存后是否被修改过，供置换算法选择换出页面时参考以及外存保留最新副本；外存地址指出该页在外存上的地址，供调入该页时使用。（8） 虚拟存储也是一种内存扩充技术，它与覆盖、交换技术技术有何不同？答：覆盖让作业中不同时调用的子模块共同使用同一内存区。当运行过程中调用不在内存中的一个模块时，由外存调入并且将原来已经运行完成的程序模块覆盖掉，即装入同一存储区域。覆盖技术由操作系统自动完成，但要求作业中各模块要有明确的调用结构。对换把内存中暂不能运行的进程，或暂时不用的程序和数据，换出到外存上，以腾出足够的内存空间，把已具备运行条件的进程，或进程所需要的程序和数据，换入内存。虚拟存储是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。（9） 简述虚拟存储器的特征。答：离散性：每进程的地址空间是离散的存在于内存中的。 多次性：每进程分为多个段，分多次调入内存的。 对换性：内存里的数据可与磁盘上的数据调换运行。虚拟性：使得逻辑上可利用的内存空间大大超过了实际的物理内存空间。（10） 请求页式管理常用的替换策略有哪些？答：请求页式管理常用的替换策略有：先进先出算法、最近最久未使用、CLOCK置换算法、最少使用算法、页面缓冲算法等。（11） 简述段页式管理方式的优点。答：段页式管理将分段和分页两种存储管理方式结合起来，双方优势互补，既方便用户，又提高内存利用率。 （1）具有便于实现，分段可共享，易于保护，可动态链接的优点；（2）很好地解决外部碎片问题，以及为各个分段可离散地分配内存等优点。四. 应用题1. 在请求分页系统中，采用LRU页面置换算法时，假设一个作业的页面走向为4，3，2，1，4，3，5，1，3，2，1，5，当分配给该作业的物理块数分别为3和4时，试描述访问过程中发生缺页的情况，并计算缺页中断率，比较所得结果。4 3 2 1 4 3 5 1 3 2 1 5 3444111555222333444111112223333335页面数为3是：(7/12)*100%=58.3% 页面数为4是：（2/12）*100%=16.7%4444444444222333333333332222555555111111111页面增加可以降低缺页率。1.2. 已知主存容量为512KB，假定操作系统代码占低地址部分的64KB，存储分配时从空闲区的高址处分割一块作为分配区。现有作业序列：作业1 要求100KB，作业2 要求56KB，作业3 要求80KB ，作业1 完成，作业2 完成，作业4 要求100KB，作业5 要求60KB，试画出作业1、2完成后内存的分布情况，并按首次适应法和最佳适应法分别画出此时空闲队列及作业4、5进入系统后的内存分布。（注意表明各部分的大小和起始位置）答：作业1、2完成后内存的分布情况空闲块1 156KB作业3 80KB空闲块2 212KB0S 64KB 512K 首次适应法： 356K空闲块1空闲块2 276K 最佳适应法： 64K 空闲块2空闲块1 0 首次适应法最佳适应法 512K空闲块1 156KB作业3 80KB作业4 100KB作业5 60KB空闲块2 52KB0S 64KB 512K 412K 356K 356K 276K276K 216K176K116K作业4 100KB空闲块1 56KB作业3 80KB作业5 60KB空闲块2 152KB0S 64KB64K 64K0 0第四章一. 判断改错题（正确的打，错误的打并改正。）（1） 虚拟设备是指被多个用户或进程交替使用的设备，宏观上好象多个用户同时在使用。( ）（2） 采用Spooling技术，就可使独占设备增加，使用户同时面对独立的同类设备。（ ）（3） 通道技术根本上是从软件上解决操作系统对输入输出操作的控制问题。（ ）（4） 逻辑设备是物理设备属性的表示，用来指定某一具体设备。（ ）（5） 从设备的资源属性分类，可把设备分为独占设备、共享设备和虚拟设备。（ ）（6） 操作系统设备管理模块的主要任务是如何有效地分配和使用设备，如何协调处理机与设备操作的时间差异，提高系统总体性能。（ ）（7） 系统与设备间的协调主要是速度上的协调，要解决快速处理器与慢速的I/O设备间的操作匹配矛盾，只有通过建立硬件缓冲区的方法。（ ）（8） 用户在使用I/O设备时，通常采用物理设备名，指明具体的设备。（ ）（9） 缓冲是一种暂存技术，它利用外存的一部分，在数据传送过程中进行暂时的存放。（ ）习题解答：（1） 错；应为：是指采用某种I/O技术，将某个独占设备改进为多用户共享的设备，以提高资源的利用率。（2） 错；应为：采用SPOOLing 技术，就可将一台独占设备改造成为多用户共享设备。（3） 错；应为：通道技术根本上是从硬件上解决操作系统的输入输出操作的控制问题。（4） 错；应为：它并不特指某个具体设备，而是对应一类设备。（5） 对；（6） 对；（7） 错；应为：，可以采用缓冲区的方法来缓解这个矛盾。（8） 错；应为：用户在使用I/O设备时，通常采用逻辑设备名，指明设备类型。（9） 错；应为：它利用存储设备、部件或其中一部分，在。二. 填空题（1） 设备分配的具体实现是由操作系统中的 负责对提出设备请求的 分配设备，这种分配还应包括分配 ，如控制器等，以保证分配的完整性。（2） 通常的I/O操作通过两种指令实现控制，一种是由操作系统发出的 ，另一种是由 提供的。（3） 在微机中，常把I/O中断处理程序以 的方式作为操作系统设备管理和控制的依据，用户采用一种通用的 来使用这些设备。（4） 从计算机设备的数据组织方式分类，设备可以分为块设备和_，而按设备的共享属性分类，可以分为 、共享设备和 。（5） 在设备分配算法的实现中，同样要考虑 问题，防止在多个进程进行设备请求时，因相互等待对方释放所占设备而陷入 。（6） 引入缓冲技术，有效地改善了系统CPU与I/O设备之间 不匹配的情况，也减少了I/O设备对CPU的 ，简化了中断机制，节省了系统开销。（7） 设备管理中采用的数据结构有 、 、 和 四种。（8） CPU对外围设备的控制方式主要由四种： 方式、 方式、 方式和通道方式。习题解答：（1） 设备分配程序，用户（进程），支持部件；（2） 专用I/O指令，通道程序；（3） 设备驱动程序，界面和操作；（4） 字符，独占设备，虚拟设备；（5） 分配策略，死锁；（6） 速度，占用率；（7） 设备控制表，控制器控制表，通道控制表，系统设备表；（8） 程序I/O，中断驱动，直接存取访问；三. 简答题（1） 设备管理的目标是什么？ 答：完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备，提高CPU和I/O设备的利用率，提高I/O速度，方便用户使用I/O设备。（2） 简述设备管理的主要功能。答：设备管理的主要功能有： 缓冲管理管理好各类缓冲区，以缓和CPU和I/O速度不匹配的矛盾，达到提高CPU和I/O设备利用率，进而提高系统吞吐量的目的。 设备分配根据用户的I/O请求，为之分配其所需的设备、控制器和通道。 设备处理实现CPU与设备控制器之间的通信。 虚拟设备将每次只允许一个进程使用的物理设备，改造为能同时供多个进程共享的设备。（3） 什么是缓冲？引入缓冲有什么好处？缓冲是一种暂存技术，利用一种存储部件设备，在数据传输过程中进行暂时存放，提高I/O设备与CPU之间的速度矛盾。好处： 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾； 减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应的时间限制； 提高CPU和I/O设备之间的并行性。（4） 简述通道和缓冲的概念。答：通道是一种硬件设施，也称为I/O处理机，它是一种专用的、有很强I/O处理功能的部件，它可以独立完成CPU交付的I/O操作任务，通过执行本身的I/O专用程序（通道程序），来进行系统内存与外部设备之间的数据传输。缓冲是一种暂存技术，利用一种存储设备在数据传输过程中，进行暂时存放，缓解CPU与I/O设备之间的速度矛盾，提高各部件的利用率。（5） 打印机和磁盘都是共享资源，当多个作业共享时有什么不同？答：打印机是独占设备，属于临界资源，当多个作业共享时应互斥访问，即在一段时间内只允许一个进程访问，其它要访问的进程必须等待。磁盘是共享设备，在一段时间内允许多个进程同时访问，宏观上是同时的，微观上是交替的。（6） 什么是设备的独立性？答：也称设备无关性，指应用程序独立于具体使用的物理设备。应用程序中使用逻辑设备名请求使用某类设备，系统实际执行时使用物理设备名，系统完成逻辑设备名到物理设备名的转换。（7） 有哪几种I/O控制方式，分别适用于何种场合？ 程序I/O方式，用于早期无中断机制的操作系统； 中断驱动控制方式，由CPU与I/O设备控制器共同完成操作。 直接存储器访问DMA控制方式，传送的数据从设备直接送入内存，数据传送的基本单位是数据块，仅在传送一个或多个数据块开始和结束时，才需CPU干预。主要用于块设备。 I/O通道控制方式；用于大型主机，I/O设备较多的情况下。（8） 试比较I/O控制方式中的中断控制方式和DMA方式。答：I/O中断控制方式是指CPU与I/O设备并行操作，数据I/O操作完成，设备控制器通过控制线向CPU发送一中断信号，CPU花极短的时间去进行中断处理。CPU利用率显著提高。但它以字（节）为单位进行I/O，对块设备低效。直接内存存取（DMA）方式，数据传输以数据块为基本单位，在控制器的控制下完成，数据直接送入内存，在一个或多个数据块传输开始和结束时，才需CPU干预。（9） I/O设备与CPU之间有何主要矛盾？如何解决？答：I/O设备与CPU之间主要是速度上的矛盾。操作系统中采用缓冲区的方式来缓解快速的处理器和慢速的I/O设备之间的操作匹配矛盾，提供处理器和设备的利用率，使它们并行工作。（10） 在设备管理中，瓶颈问题产生的原因是什么？如何解决？答：由于通道价格昂贵，通道的数量远比I/O 设备少，往往会因通道数量不足，而产生一系列瓶颈问题，影响整个系统的吞吐量。解决方法有： 配备足够的通道和控制器； 减少通道使用时间； 增加通路，提高通道灵活性；（11） 简述设备分配过程。答：进行设备分配时要借助于设备控制表、控制器控制表、通道控制表和系统设备表等数据结构。首先分配设备，再分配与设备相连的控制器及与控制器相连的通道，只要存在一条通路就可完成设备的分配。第五章一. 判断改错题（正确的打，错误的打并改正。）（1） 文件的存取方法仅依赖于文件的物理结构，而与存放文件的存储特性无关。（ ）（2） 文件系统中每个文件的系统标识符可以有多个。( )（3） 数据库文件是一种无结构的字符流式文件。（ ）（4） 采取顺序文件结构，连续存取一批相邻的记录时，存取速度很慢。（ ）（5） 多级目录结构中，重名问题得到了解决，同一目录中文件或目录重名是允许的。（ ）（6） 通过对用户分类和限定各类用户对目录和文件的访问权限来保护系统中目录和文件的安全，这种文件安全管理方式指的是系统级安全管理。（ ）（7） 索引文件是一种对文件存储进行连续分配的方式，文件系统为每个文件另建一张指示逻辑记录和物理块之间的对应关系的表，即索引表，文件本身和索引表组成的文件即是索引文件。（ ）（8） 编译程序是用户用以编译程序的应用工具，因此，它是用户文件。（ ）（9） 索引表的建立会占用额外的存储空间和访问时间。（ ）习题解答：（1） 错；应为：文件的存取方法依赖与文件的物理结构，也与存放文件的存储特性有关。（2） 错；应为：文件系统中每个文件的系统标识符只有一个。（3） 错；应为；数据库文件是一种有结构的记录式文件。（4） 错；应为：采取顺序文件结构，连续存取一批相邻的记录时，存取速度很快。（5） 错；应为：多级目录结构中，重命名问题得到了解决，不同目录或不同级目录中重名是允许的。（6） 错；应为：目录和文件的安全，这种文件安全管理方式指的是用户级安全管理。（7） 错；应为：索引文件是一种对文件存储进行不连续分配的方式，文件系统为每个文件另建一张指