os习题4-6辅导.doc

Chapter 41、存储管理主要研究的内容是：内存存储分配；地址再定位；存储保护；存储扩充的方法。2、名词解释：名空间：用户编写程序时采用符号名表示的空间，通过符号名访问某个单元。作业地址空间：（汇编连接后）目标程序占用的地址空间，以0xxxx的相对地址，是一个逻辑地址集合；系统地址空间：操作系统程序占用的地址空间，以0xMB标示的物理地址；存储空间：（地址再定位后）程序和数据占据的物理地址空间，以0xMB标示的物理地址集合，表明容量。逻辑地址：又称虚拟地址，仅表示程序的大小，是一个相对地址概念；物理地址：内存储器单元的真正地址，是一个可寻址的物理概念。5、分区分派有哪几种？基本思想？优缺点？固定分区（静态不变）；可变分区（动态可变）；可再定位分区（浮动空白区靠拢）；多重分区（程序分散多区分配）。优点：主存共享、管理简单、存储区域保护、程序共享；缺点：碎片、主存不能扩充、空区靠拢费时、共享信息受限。8. 参考答案：实现原理：（1）等分主存：把主存的存储空间划分成大小相等的片。（2）用户逻辑地址空间的分页：把用户的逻辑地址空间（虚地址空间）划分成若干个与存储块大小相等的片，称之为页面或页（Page）。（3）逻辑地址的表示：在分页系统中，每个虚拟地址（相对地址）用一个数对（p,d）来表示。其中p是页号，d是该虚拟地址在页面号为p的页中的相对地址，称为页内地址（位移量）。（4）主存分配原则：分页情况下，系统以存储块为单位把主存分给作业或进程，并且分给一个作业的各存储块不一定是相邻和连续的。进程或作业的一个页面装入系统分给的某个存储块中，所以页面与存储块对应。（5）页表和页表地址寄存器：为了便于管理和保护，系统为每个装入主存的作业建立一张相应的页表，一旦这个作业被调度执行，把它的页表始址及大小装入特定的页表寄存器中。作业执行过程中CPU产生的每一个逻辑地址，由硬件地址变换机构自动将其分成两部分：一部分为页号，另一部分是页内位移量。如果页访问是合法的，则由页表始址和页号计算出所对应的物理块号；将物理块号与逻辑地址中的位移量拼接，形成最终访问的物理地址。11、什么是虚拟存储器？实现虚存的物质基础是什么？必要性和可能性。虚存实际上是一个地址空间，它有OS产生的一个比内存容量大的多的“逻辑存储器”。其物质基础是：一定容量的主存；大容量的辅存（外存）和地址变化机构（容量受计算机的地址位数限定）。有3类虚存：分页式、分段式和段页式。引入虚存的必要性：逻辑上扩充内存容量，实现小内存运行大作业的目的；可能性：其物质基础保证。14、在一个请求分页系统中，假如一个作业的页面走向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，目前它还没有任何页装入内存，当分配给该作业的物理块数目M分别为3和4时，请分别采用LRU和FIFO页面淘汰算法时，访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，并比较所得的结果。分析：如果所访问的页还没有装入内存，便发生一次缺页中断，访问过程中发生缺页中断的次数就是缺页次数，而缺页的次数除以总的访问次数就是缺页率。解： （1）使用LRU算法时，访问过程中发生缺页的情况为：当M=3时，缺页次数为10，缺页率为10/12（如表1所示）；当M为4时，缺页次数为8，缺页率为8/12（如表2所示）。可见，增加分配给作业的内存块数，可缺少缺页次数，从而降低缺页率。表1 访问过程中的缺页情况（M=3，LRU算法）页面走向432143543215缺页以后最长时间不使用的内存页432143543243214354321以后马上可能访问到的内存页432143543215被换出的页4321543表2 访问过程中的缺页情况（M=4，LRU算法）页面走向432143543215缺页以后最长时间不使用的内存页432111543432111543243211154321以后马上可能访问到的内存页432111543215被换出的页2154（2）使用FIFO算法时，访问过程中发生缺页的情况为：当M=3时，缺页次数为9，缺页率为6/12（如表3所示）；当M为4时，缺页次数为10，缺页率为10/12（如表4所示）。可见，增加分配给作业的内存块数，反而增加了缺页次数，提高了缺页率，这种异常现象被称为Belady现象。表3访问过程中的缺页情况（M=3，FIFO算法）页面走向432143543215缺页以后最长时间不使用的内存页432144435543214333522以后马上可能访问到的内存页432143555211被换出的页432143表4 访问过程中的缺页情况（M=4，FIFO算法）页面走向432143543215缺页以后最长时间不使用的内存页444321543433321543243222154321以后马上可能访问到的内存页432111543215被换出的页43215415、系统抖动？出现时如何处理？请求分页中由于置换算法不当引起“入页、出页”频繁现象，浪费CPU时间开销；处理办法是：尽量调整页面置换算法。22、某段式存储管理中的SMT如下：段号段长（容量）内存起始地址状态06602191143300210090358012374961952试回答：（1） 给定段号和段内地址，完成地址变换过程。（2） 计算0，430、1，10、2，500、3，400的内存地址。（3） 存取内存中的一条指令或数据至少要访问几次内存？解：（1）地址变换（段的起始地址+段内地址=地址变换，由硬件完成）第0段在内存中的地址为219+b；第1段在内存中的地址为3300+b；第2段在内存中的地址为90+b；第3段在内存中的地址为1237+b；第4段在内存中的地址为1952+b；（2）内存地址计算逻辑地址0，430对应的内存地址为219+430=659；逻辑地址1，10的内存地址为3300+10=3310；逻辑地址2，500的内存地址为90+500=590（段内地址超过段长，故产生段地址越界中断）；逻辑地址3，400的内存地址为1237+400=1637。（3）至少要访问2次内存；即第一次访问段表SMT得到段起始地址+段内地址；第二次访问对应主存物理单元地址，实现存取。x、某页式管理系统，主存容量为64KB，分成16块，块号为0，1，2，3，4，15。设某作业有4页，其页号为0，1，2，3。被分别装入主存的2，4，1，6块。试问：（1）该作业的总长度是多少字节？（2）计算出该作业每一页在主存中的起始地址。（3）若给出逻辑地址0，100、1，50、2，0、3，60，请计算出相应的内存地址。解：（1）每块的长度=64KB/16=4KB；因为块与页面大小相等，每页容量=4KB；故作业的总长度为：4KB*4=16KB。（2）因为页号为0，1，2，3的页已经分别被装入内存2，4，1，6块中，即PMT为：页号块号02142136所以，该作业的：第0页在内存中的起始地址为4K*2=8K；第1页在内存中的起始地址为4K*4=16K；第2页在内存中的起始地址为4K*1=4K；第3页在内存中的起始地址为4K*6=24K；（3）对应内存地址：逻辑地址0，100的内存地址为4K*2+100=8192+100=8292；逻辑地址1，50的内存地址为4K*4+50=16384+50=16434；逻辑地址2，0的内存地址为4K*1+0=4096；逻辑地址3，60的内存地址为4K*6+60=24K+60=24576+60=24636。Chapter 52、名词解释：（略）4、文件系统应具备哪些功能？答：文件结构及有关的存取方法；文件目录及有关的处理方法；文件的存储空间管理；文件共享的存取控制；文件的操作与使用。8、文件的目录作用是什么？含哪些信息？答：作用是：有机组织文件存储和方便用户查找和使用文件。文件目录包含（P147细节）：文件结构信息；存取控制信息；管理方面信息。14、某系统的磁盘文件空间有500块，试画出相应位示图，并给出申请或释放一块的工作流程。答：设块号为0，1，2，3499；字长为32位：位示图就是在内存中用一些字符（0或1）建立的一张位置图，用其每一位状态表示一个盘块的使用情况，通常用1表示占用；0表示空闲。因此，本题位示图所占的字数=500/32=16（向上取整数）。图如5.13。取位图字 判断？置1或0申请或释放一块的工作流程：15 (题略)由于本题是两个用户共享文件系统，存在文件重名和别名问题，因此文件目录组织方案应该采用二级目录结构。（画图）（UFD）甲的目录文件用户名用户名甲乙主目录（MFD）ABCDE文件名ADEF乙的目录（UFD）Chapter64、设备控制器组成？各部分主要功能？控制外设的电子设备称为控制器，又称控制卡，与设备之间连接的叫接口，通常用电缆连接。有3部分组成：与CPU的接口（3总线）；与外设的接口（数据信号、控制信号、状态信号）；I/O控制逻辑电路。见书177页图6.8.6、在I/O系统 为什么引入缓冲技术？单缓冲、双缓冲和缓冲池？ 即在CPU和外设之间设立缓冲区，其作用是用于暂存CPU和外设之间交换的数据，从而缓解CPU和外设速度不匹配所产生的不同步矛盾。按组织方式分为单缓冲、双缓冲和缓冲池。第8题、有10个记录A,B,C,J存放在某磁盘上的某个磁道上，假定该磁道划分为10个块，每块存放一个记录，安排如下表。先要求顺序处理这些记录，如果磁盘旋转速度为20ms/每周，处理程序每读出并处理一个记录花费4ms时间，试问处理完这十个记录的总时间是多少？如果将这些记录按最短处理时间优化分布，应如何分布排列这些记录？优化后处理这些记录花费总时间是多少？（单位：ms）解答： 由题意，磁盘每旋转一周20ms，读取一个记录的时间为：20ms/10=2ms,处理一个记录的时间为4ms。故：处理完记录A并到达记录B的起始位置所需要的时间为：2ms+20ms=22ms.处理完记录B并到达记录C的起始位置所需要的时间为：2ms+20ms=22ms.依次类推，处理完J所需要的时间为：2ms+4ms=6ms.综上，处理完所有记录的总时间为：22ms*9+6=204ms为了缩短处理时间应该进行优化分布，安排成为下表所示：块号12345678910记录号AHEBIFCJGD按照以上安排，处理完A 的时间是：6ms；处理完B 的时间是：6ms；处理完J 的时间是：6ms; 综上，处理完所有记录的总时间为：6ms*10=60ms经过优化系统效率提高了近4倍。9题、解：最省时间的排列顺序是：（6）（2）（4）（1）（3）（5）10题、解：（1）FCFS法顺序为：86，147，91，177，94，150，102，175，130。移动量：（143-86）+（147-86）+（147-91）+（177-91）+（177-94）+（150-94）+（150-102）+（175-102）+（175-130）=57+61+56+86+83+56+48+73+45=565（2）SSTF（最短查找时间优化算法）法顺序为：147，150，130，102，94，91，86，175，177。移动量：（147-143）+（150-147）+（150-130）+（130-102）+（102-94）+（94-91）+（91-86）+（175-86）+（177-175）=4+3+20+28+8+3+5+89+2=162（3）SCAN（双向扫描算法）法顺序为：147，150，175，177，199，130，102，94，91，86。移动量：（147-143）+（150-147）+（175-150）+（177-175）+（199-177）+（199-130）+（130-102）+（102-94）