第三版操作系统课后习题答案 - 西安电子科技大学

第三版操作系统课后习题答案 西安电子科技大学

第一章 操作系统引论

1. 设计现代OS的主要目标是什么?

方便性，有效性，可扩充性和开放性. 2. OS的作用可表现为哪几个方面?

a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口； b. OS作为计算机系统资源的管理者； c. OS实现了对计算机资源的抽象.

7. 实现分时系统的关键问题是什么?应如何解决?

a. 关键问题：使用户能与自己的作业进行交互，即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，再将结果返回给用户。 b. 解决方法：

------对于及时接收，只需在系统中设置一多路卡，使主机能同时接收用户从

各个终端上输入的数据；此外，还须为每个终端配置一个缓冲区，用来暂存用户键入的命令（或数据）。

------对于及时处理，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。

12. 试在交互性，及时性和可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较.

a. 分时系统是一种通用系统，主要用于运行终端用户程序，因而它具有较强的交互能力；而实时系统虽然也有交互能力，但其交互能力不及前。 b. 实时信息系统对实用性的要求与分时系统类似，都是以人所能接收的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间和完成截止时间来确定的，因此实时系统的及时性要高于分时系统的及时性。

c. 实时系统对系统的可靠性要求要比分时系统对系统的可靠性要求高。 13. OS具有哪几大特征?它的最基本特征是什么? a. 并发性、共享性、虚拟性、异步性。 b. 其中最基本特征是并发和共享。（最重要的特征是并发性） 18. 是什么原因使操作系统具有异步性特征?

在多道程序环境下允许多个进程并发执行，但由于资源等因素的限制， 进程的执行通常并非一气呵成，而是以走走停停的方式运行。内存中的每个 进程在何时执行，何时暂停，以怎样的速度向前推进，每道程序总共需要多 少时间才能完成，都是不可预知的，因此导致作业完成的先后次序与进入内 存的次序并不完全一致。或者说，进程是以异步方式运行的。但在有关进程 控制及同步机制等的支持下，只要运行环境相同，作业经多次运行，都会获 得完全相同的结果，因而进程以异步的方式执行是系统所允许的。

第二章 进程管理

2. 试画出下面4条语句的前趋图: S1: a:=x+y; S1 S2: b:=z+1;

S3 S4 S3: c:=a-b;

S2 S4: w:=c+1;

3. 为什么程序并发执行会产生间断性特征？ 程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，以及为完成同一项任务而相互合作，致使在这些并发执行的进程之间，形成了相互制约的关系，从而也就使得进程在执行期间出现间断性。

4. 程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？

因为程序并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态是由多个程序来改变，致使程序的运行失去了封闭性。而程序一旦失去了封闭性也会导致其再失去可再现性。

5. 在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响?

为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，从而在操作系统中引入了进程概念。 影响: 使程序的并发执行得以实行。

6. 试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序?

a. 动态性是进程最基本的特性，可表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡，因而进程由一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体。

b. 并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征。引入进程的目的正是为了使其程序能和其它建立了进程的程序并发执行，而程序本身是不能并发执行的。

c. 独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。而对于未建立任何进程的程序，都不能作为一个独立的单位来运行。

7. 试说明PCB的作用?为什么说PCB是进程存在的唯一标志?

a. PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。PCB中记录了操作系统所需的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能和其它进程并发执行的进程。 b. 在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制，系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。

8. 试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因.

a. 处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态。

b. 当前进程因发生某事件而无法执行，如访问已被占用的临界资源，就会使进程由执行状态转变为阻塞状态。

c. 当前进程因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态转变为就绪状态。

9. 为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？

a. 引入挂起状态主要是出于4种需要（即引起挂起的原因）: 终端用户的请求，父进程请求，负荷调节的需要，操作系统的需要。

b. 被挂起的进程是处于静止状态，并且不能直接被处理机调度。

17. 为什么进程在进入临界区之前应先执行“进入区”代码？而在退出前又要执行“退出区”代码？

为了实现多个进程对临界资源的互斥访问，必须在临界区之前加一段用于检查临界资源是否正在被访问的代码，如未被访问，该进程可进入临界区对此临界资源进行访问；如正被访问，则该进程不能进入临界区访问临界资源。

在退出临界区后，执行恢复访问标志的代码为“退出区”，而在退出前执行“退出区”代码主要是为了使其它进程能再访问此临界资源。 18. 同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？

a. 空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待四条准则 b. 为实现进程能互斥地进入到自己的临界区

19. 试从物理概念上说明记录型信号量wait和signal。

Wait(S)：当S.value>0时，表示目前系统中这类资源还有可用的，执行一次

wait操作，意味着进程请求一个单位的该类资源，是系统中可供分配的该类资源减少一个，因此描述为S.value:=S.value-1；当S.value<0时，表示该类资源已分配完毕，因此进程应调用block原语，进行自我阻塞，放弃处理机，并插入到信号量链表S.L中。

Signal(S)：执行一次signal操作，意味着释放一个单位的可用资源，使系统

中可供分配的该类资源数增加一个，故执行S.value:=S.value+1操作。若加1后S.value≤0，则表示在该信号量链表中，仍有等待该资源的进程被阻塞，因此应调用wakeup原语，将S.L链表中的第一个等待进程唤醒。

22. 试写出相应的程序来描述图2-17所示的前驱图。 a. Var a, b, c, d, e, f, g, h; semaphore:= 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0; begin

parbegin

begin S1; signal(a); signal(b); end;

begin wait(a); S2; signal(c); signal(d); end; begin wait(b); S3; signal(e); end; begin wait(c); S4; signal(f); end;

begin wait(d); S5; signal(g); end; begin wait(e); S6; signal(h); end;

begin wait(f); wait(g); wait(h); S7; end;

parend end b. 略

23. 在生产者—消费者问题中，如果缺少了signal(full)或signal(empty)，对执行结果将会有何影响？

如果缺少了signal(full)，那么表明从第一个生产者进程开始就没有对信号量full值改变，即使缓冲池存放的产品已满了，但full的值还是0，这样消

费者进程在执行wait(full)时会认为缓冲池是空的而取不到产品，那么消费者进程则会一直处于等待状态。

如果缺少了signal(empty)，例如在生产者进程向n个缓冲区投满产品后消费者进程才开始从中取产品，这时empty=0，full=n，那么每当消费者进程取走一个产品时empty并没有被改变，直到缓冲池中的产品都取走了，empty的值也一直是0，即使目前缓冲池有n个空缓冲区，生产者进程要想再往缓冲池中投放产品会因申请不到空缓冲区而被阻塞。

24. 在生产者—消费者问题中，如果将两个wait操作即wait(full)和wait(mutex)互换位置，或者将signal(mutex)和signal(full)互换位置，结果会如何？ 在生产者—消费者问题中，如果将两个wait操作，即wait(full)和wait(mutex)互换位置后，可能引起死锁。考虑系统中缓冲区全满时，若一生产者进程先执行了wait(mutex)操作并获得成功，则当再执行wait(empty)操作时，它将因失败而进入阻塞状态，它期待消费者进程执行signal(empty)来唤醒自己，在此之前，它不可能执行signal(mutex)操作，从而使试图通过执行wait(mutex)操作而进入自己的临界区的其他生产者和所有消费者进程全部进入阻塞状态，这样容易引起系统死锁。

若signal(mutex)和signal(full)互换位置后只是影响进程对临界资源的释放次序，而不会引起系统死锁，因此可以互换位置。

25. 我们为某临界资源设置一把锁W，当W=1时表示关锁；当W=0时表示锁已打开，试写出开锁和关锁原语，并利用它们去实现互斥。 整型信号量：lock(W): while W=1 do no-op W:=1; unlock(W): W:=0;

记录型信号量：lock(W): W:=W+1;

if(W>1) then block(W.L) unlock(W): W:=W-1;

if(W>0) then wakeup(W.L)

例子：

Var W:semaphore:=0； begin repeat

lock(W);

critical section unlock(W);

remainder section until false; end

26. 试修改下面生产者——消费者问题解法中的错误：

producer: repeat begin ??

produce an item in nextp; repeat wait(mutex); ?? wait(full); wait(mutex);

buffer(in):=nextp;?? wait(empty); signal(mutex); nextc:=buffer(out);

until false; out:=out+1; end signal(mutex); consume item in nextc; consumer: until false;

begin end

27. 试利用记录型信号量写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题的算法。 三种解决方法中的任意一种即可（略）。P62

28. 在测量控制系统中的数据采集任务时，把所采集的数据送往一单缓冲区；计算任务从该单缓冲区中取出数据进行计算。试写出利用信号量机制实现两任务共享单缓冲区的同步算法。

a. Var mutex, empty, full: semaphore:=1, 1, 0;

gather:

begin

repeat ??

gather data in nextp; wait(empty); wait(mutex);

buffer:=nextp; signal(mutex); signal(full); until false;

end

compute:

begin

repeat ??

wait(full); wait(mutex);

nextc:=buffer; signal(mutex); signal(empty);

compute data in nextc;

until false;

end compute:

begin

repeat ??

wait(full); nextc:=buffer;

signal(empty);

compute data in nextc;

until false;

end

b. Var empty, full: semaphore:=1, 0;

gather:

begin

repeat ??

gather data in nextp; wait(empty); buffer:=nextp;

signal(full); until false;

end

33. 试比较进程间的低级通信工具与高级通信工具.

用户用低级通信工具实现进程通信很不方便，因为其效率低，通信对用户不透明，所有的操作都必须由程序员来实现，而高级通信工具则可弥补这些缺陷，用户可直接利用操作系统所提供的一组通信命令，高效地传送大量的数据。

在满足用户(程序员)的需要，在实现共享和保护方面优于分页式存储管理，而段页式存储管理则是将两者结合起来，取长补短，即具有分段系统便于实现，可共享，易于保护，可动态链接等优点，又能像分页系统那样很好的解决外部碎片的问题，以及为各个分段可离散分配内存等问题，显然是一种比较有效的存储管理方式；

c.综上可见，连续分配方式和离散分配方式各有各自的特点，应根据实际情况加以改进和利用.

19. 虚拟存储器有哪些特征?其中最本质的特征是什么？

特征：离散性、多次性、对换性、虚拟性；

最本质的特征：离散性；最重要的特征：虚拟性。 20. 实现虚拟存储器需要哪些硬件支持？

a.对于为实现请求分页存储管理方式的系统，除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外，还需要有页表机制，缺页中断机构以及地址变换机构；

b.对于为实现请求分段存储管理方式的系统，除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外，还需要有段表机制，缺段中断机构以及地址变换机构；

21. 实现虚拟存储器需要哪几个关键技术？

a.分页和分段都采用离散分配的方式，且都要通过地址映射机构来实现地址变换，这是它们的共同点；

25. 在请求分页系统中，通常采用哪种页面分配方式——物理块分配策略？

三种分配方式：固定分配局部置换、可变分配全局置换、可变分配局部置换。 26. 在一个请求分页系统中，采用FIFO页面置换算法时，假如一个作业的页面

走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数M分别为3和4时，试计算在访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，并比较所得结果。

4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 4 4 4 1 1 1 5 5 5 M=3

3 3 3 4 4 4 2 2

2 2 2 3 3 3 1

4 4 4 4 5 5 5 5 1 1 M=4

3 3 3 3 4 4 4 4 5 2 2 2 2 3 3 3 3 1 1 1 1 2 2 2 M=3时，采用FIFO页面置换算法的缺页次数为9次，缺页率为75%； M=4时，采用FIFO页面置换算法的缺页次数为10次，缺页率为83%。 由此可见，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，这种现象被称为是Belady现象。 28. 试说明改进型Clock置换算法的基本原理。

基本原理：

在将一个页面换出时，如果该页已被修改过，便须将该页重新写回到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它写回磁盘上。在改进型算法中，除需考虑页面的使用情况外，还须再增加一个因素，即置换代价，这样，选择页面

换出时，既要是未使用过的页面，又要是未被修改过的页面。 15 什么是抖动? 产生抖动的原因是什么?

a.抖动(Thrashing)就是指当内存中已无空闲空间而又发生缺页中断时，需要从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中，如果算法不适当，刚被换出的页很快被访问，需重新调入，因此需再选一页调出，而此时被换出的页很快又要被访问，因而又需将它调入，如此频繁更换页面，使得系统把大部分时间用在了页面的调进换出上，而几乎不能完成任何有效的工作，我们称这种现象为\抖动\。

b.产生抖动的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的对立统一矛盾关系引起的，为了提高CPU利用率，可提高多道程序度，但单纯提高多道程序度又会造成缺页率的急剧上升，导致CPU的利用率下降，而系统的调度程序又会为了提高CPU利用率而继续提高多道程序度，形成恶性循环，我们称这时的进程是处于\抖动\状态。

第五章 设备管理

3. 什么是字节多路通道？什么是数组选择通道和数组多路通道？

a.字节多路通道含有许多非分配型子通道分别连接在低、中速I/O设备上，子通道按时间片轮转方式共享主通道，按字节方式进行数据传送。当第一个子通道控制其I/O设备完成一个字节的交换后，便立即腾出字节多路通道（主通道），让给第二个子通道使用；当第二个子通道也交换完一个字节后，又依样把主通道让给第三个子通道使用，以此类推。转轮一周后，重又返回由第一个子通道去使用主通道。

b.数组选择通道只含有一个分配型子通道，一段时间内只能执行一道通道程序、控制一台设备按数组方式进行数据传送。通道被某台设备占用后，便一直处于独占状态，直至设备数据传输完毕释放该通道，故而通道利用率较低，主要用于连接多台高速设备。

c. 数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。其含有多个非分配型子通道分别连接在高、中速I/O设备上，子通道按时间片轮转方式共享主通道，按数组方式进行数据传送，因而既具有很高的数据传输速率，又能获得令人满意的通道利用率。

4. 如何解决因通道不足而产生的瓶颈问题？

解决因通道不足而产生的瓶颈问题的最有效方法是增加设备到主机间的通路而不是增加通道。换言之，就是把一个设备连接到多个控制器上，而一个控制器又连接到多个通道上。这种多通路方式不仅可以解决该瓶颈问题，而且能够提高系统的可靠性，也即不会因为个别通道或控制器的故障而使设备与存储器之间无法建立通路进行数据传输。 6. 试说明I/O控制发展的主要推动因素是什么？

促使I/O控制不断发展的几个主要因素如下：

a.尽量减少CPU对I/O控制的干预，把CPU从繁杂的I/O控制中解脱出来，以便更多地去完成数据处理任务。

b.缓和CPU的高速性和设备的低速性之间速度不匹配的矛盾，以提高CPU的利用率和系统的吞吐量。

c.提高CPU和I/O设备操作的并行程度，使CPU和I/O设备都处于忙碌状态，从而提高整个系统的资源利用率和系统吞吐量。 7. 有哪几种I/O控制方式？各适用于何种场合？

I/O控制方式：程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、DMAI/O控制方式、I/O通道控制方式。程序I/O方式适用于早期的计算机系统中，并且是无中断的计算机系统；中断驱动I/O控制方式是普遍用于现代的计算机系统中；DMA I/O控制方式适用于I/O设备为块设备时在和主机进行数据交换的一种I/O控制方式；当I/O设备和主机进行数据交换是一组数据块时通常采用I/O通道控制方式，但此时要求系统必须配置相应的通道及通道控制器。

10. 在单缓冲情况下，为什么系统对一块数据的处理时间为max(C, T)+M ?？

在块设备输入时，假定从磁盘把一块数据输入到缓冲区的时间为T；操作系统将缓冲区数据传送给用户区的时间为M；而CPU对这一块数据进行计算得时间为C。在单缓冲情况下，由于设备的输入操作和CPU的处理操作可以并行，所以系统对每一整块数据的处理时间为max(C, T) + M。

11. 为什么在双缓冲情况下，系统对一块数据的处理时间为max(C, T)？

该方式又称缓冲对换方式，在设备输入时，先将数据送入第一缓冲区，装满后便转向第二缓冲区。此时操作系统可以从第一缓冲区移出数据，并送入用户进程。接着由CPU对数据进行计算。在双缓冲区中，不仅设备的输入操作和CPU的处理操作可以并行，设备的输入操作和数据的传送操作也可以并行，因此耗时大约为max(C+M,T)。考虑到M是内存中数据块的“搬家”耗时，非常短暂可以省略，因此近似地认为是：max(C,T) 15. 为什么要引入设备独立性？如何实现设备独立性？

引入设备独立性，可使应用程序独立于具体的物理设备，是设备分配具有灵活性。另外容易实现I/O重定向。

为了实现设备独立性，必须在设备驱动程序之上设置一层设备独立性软件，用来执行所有I/O设备的公用操作，并向用户层软件提供统一接口。关键是系统中必须设置一张逻辑设备表LUT用来进行逻辑设备到物理设备的映射，其中每个表目中包含了逻辑设备名、物理设备名和设备驱动程序入口地址三项；当应用程序用逻辑设备名请求分配I/O设备时，系统必须为它分配相应的物理设备，并在LUT中建立一个表目，以后进程利用该逻辑设备名请求I/O操作时，便可从LUT中得到物理设备名和驱动程序入口地址。 16．在考虑到设备的独立性时，应如何分配独占设备？

在考虑到设备的独立性时，应按如下步骤来分配独占设备： （1）进程以逻辑设备名提出I/O请求。

（2）根据逻辑设备表相应表项获得I/O请求的逻辑设备对应类型的物理设备在系统设备表中的指针。

（3）从指针所指位置起顺序检索系统设备表，直到找到一个属于对应I/O请求所用类型、空闲可用且基于设备分配安全性算法验证为安全分配的设备的设备控制表，将对应设备分配给请求进程；如果未找到安全可用的空闲设备，则把请求进程的进程控制块挂到相应类型设备的等待队列上等待唤醒和分配。

（4）系统把设备分配给I/O请求进程后，再到该设备的设备控制表中找出与其相连接的控制器的控制器控制表，根据其状态字段判断该控制器是否忙碌，若忙则把请求进程的进程控制块挂到该控制器的等待队列上；否则将该控制器分配给进程。

（5）系统把控制器分配给I/O请求进程后，再到该控制器的控制器控制表中找出与其相连接的通道的通道控制表，根据其状态字段判断该通道是否忙碌，若忙则把请求进程的进程控制块挂到该通道的等待队列上；否则将该通道分配给进程。

（6）只有在设备、控制器和通道三者都分配成功时，这次的设备分配才算成功，然后便可启动设备进行数据传送。

17．什么是虚拟设备？其实现所依赖的关键技术有哪些？

虚拟设备是指通过虚拟技术，可将一台独占设备变换成若干台逻辑设备，供若干个用户（进程）同时使用。由于多台逻辑设备实际上并不存在，而只是给用户的一种感觉，因此被称为虚拟设备。其实现所依赖的关键技术是SPOOLing技术。

19．在实现后台打印时，SPOOLING系统应为请求I/O的进程提供哪些服务？

在实现后台打印时，SPOOLing系统应为请求I/O的进程提供以下服务：（1）由输出进程在输出井中为之申请一空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；

（2）输出进程再为用户进程申请一张空白的用户打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。

（3）一旦打印机空闲，输出进程便从请求打印队列的队首取出一张请求打印表，根据表中的要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再由打印机进行打印。

第六章 文件管理

1. 何谓数据项、记录和文件？

a.数据项是最低级的数据组织形式，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，即原子数据，又称为数据元素或字段。组合数据项则由若干个基本数据项构成。

b.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。 c.文件是指有创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合提。 4. 何谓逻辑文件？何谓物理文件？(何谓文件逻辑结构？何谓文件的物理结构)

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织形式，与存储介质的存储性能有关。 5．如何提高对变长记录顺序文件的检索速度？

为了提高对变长记录顺序文件的检索速度，可为其建立一张索引表，以主文件中每条记录的长度及指向对应记录的指针（即该记录在逻辑地址空间的首址）作为相应每个表项的内容。由于索引表本身是一个定长记录的顺序文件，若将其按记录键排序，则可以实现对主文件的方便快速的直接存取。需要指出的是，如果文件较大，应通过建立分组多级索引以进一步提高检索效率。

8．试说明顺序文件的结构及其优点。

顺序文件中的记录可按照两种顺序进行排列，若各记录按存入时间的先后排列所形成的文件是串结构文件，若各记录按关键字排列所形成的文件是顺序结构文件。定长记录通常采用此种结构的文件。

优点：当系统对记录进行批量存取时，顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的。

9．在链接式文件中常采用哪几种连接方式？为什么？

在链接式文件中常采用显式链接方法，由于这种链接方式是把用于链接文件各个物理块的指针，显式地存放在内存的一张链表中，而对于查找记录的过程也是在内存中进行的，因此相对于隐式链接方式，在检索记录时能有效地调高检索速度，并能大大减少访问磁盘的次数，节省系统开销。

10．在MS-DOS中有两个文件A和B，A占用11，12，16和14四个盘块；B占用13，18和20三个盘块。试画出在文件A和B中个盘块间的链接情况及FAT的情况。

FCB A 11 FCB B FAT 12 16 18 EOF 14 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920

13 20 EOF

12．假定一个文件系统的组织方式与MS-DOS相似，在FAT中可有64K个指针，磁盘的盘块大小为512B，试问该文件系统能否指引一个512MB的磁盘？

解：512MB/512B=1M个盘块，而每个盘块都应有一个指针来指示，所以应

该有1M个指针，因此若有64K个指针则不能指引一个512MB的磁盘。

13．为了快速访问，又易于更新，当数据为以下形式时，应选用何种文件组织方式。

⑴ 不经常更新，经常随机访问；

⑵ 经常更新，经常按一定顺序访问； ⑶ 经常更新，经常随机访问；

⑴ 不经常更新，经常随机访问；——顺序结构

⑵ 经常更新，经常按一定顺序访问；——索引顺序结构 ⑶ 经常更新，经常随机访问；——索引结构

14．在UNIX中，如果一个盘块的大小为1KB，每个盘块号占4个字节，即每块可放256个地址。请转换下列文件的字节偏移量为物理地址。 ⑴ 9999； ⑵ 18000； ⑶ 420000

盘块大小为1KB，盘块号占4B，即每个盘块最多可存放256个盘块号。又根据UNIX系统中采用的混合索引分配方式可知：

9999/1024=9余783 18000/1024=17余592 420000/1024=410余160

15．什么是索引文件？为什么要引入多级索引？

目前广泛采用的目录结构是树型目录结构。它具有以下优点：⑴能有效提高对目录的检索速度；⑵允许文件重名；⑶便于实现文件共享。 18．采用单级目录能否满足对目录管理的主要要求？为什么？

采用单级目录不能完全满足对目录管理的主要要求，只能实现目录管理最基本的功能即按名存取。由于单级目录结构采用的是在系统只配置一张目录表用来记录系统中所有文件的相关信息，因此此目录文件可能会非常大，在查找时速度慢，另外不允许用户文件有重名的现象，再者由于单级目录中要求所有用户须使用相同的名字来共享同一个文件，这样又会产生重名问题，因此不便于实现文件共享。

19．目前广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？

目前广泛采用的目录结构是树型目录结构。它具有以下优点：

a.能有效提高对目录的检索速度；假定文件系统中有N个文件，在单级目录中，最多要检索N个目录项，但对于有i级的树型目录，在目录中每

检索一个指定文件，最多可能要检索i*iN个目录项。

b.允许文件重名；由于在树型结构的文件系统中，是利用文件路径名来检索文件的，故允许每个用户在自己的分目录中使用与其他用户文件相同的名字。

c.便于实现文件共享；在树型目录中，用户可通过路径名来共享其他用户的文件，也可将一个共享文件链接到自己的目录下，从而使文件的共享变得更为方便，其实现方式也非常简单，系统只需在用户的目录文件中增设一个目录项，填上用户赋予该共享文件的新文件名，以及该共享文件的唯一标识符即可。

20．Hash检索法有何优点？又有何局限性？

在Hash检索法中，系统利用用户提供的文件名并将它变换为文件目录的索引值，再利用该索引值到目录中去查找，这样能有效地提高目录的检索速度，但Hash检索法也有局限性即对于使用了通配符的文件名，系统是无法使用Hash检索法检索目录的。

23．有一计算机系统利用图6-33所示的位示图来管理空闲盘块。盘块的大小为1KB，现要为某文件分配量个盘块，试说明盘块的具体分配过程。

1 2 3 4 5 1 1 1 1 1 0 2 1 1 1 1 0 3 1 1 0 1 0 4 1 1 1 1 0 5 1 1 1 1 0 6 1 1 1 1 0 7 1 1 1 0 0 8 1 1 1 1 0 9 1 1 1 1 0 10 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 0 12 1 1 1 0 0 13 1 1 1 1 0 14 1 1 1 1 0 15 1 1 1 1 0 16 1 1 1 1 0 图6-33 某计算机系统的位示图

分配量个盘块的过程如下： ⑴ 顺序扫描位示图，从中找到第一个值为0的二进制位，得到其行号i=3，列号j=3。

⑵ 将所找到的二进制位转换成与之对应的盘块号。盘块号计算公式为：b=（3-1）*16+3=35；

⑶ 修改位示图，令map[3，3]=1，并将该盘块分配出去。 类似地，可使用相同的方法找到第二个值为0的二进制位，得到行号i=4，列号j=7，其对应的盘块号为55，令map[i，j]=1，并将该盘块分配出去。 24．某操作系统的磁盘文件空间共有500块，若用字长为32位的位示图管理磁盘空间，试问：

⑴ 位示图需要多少字？

⑵ 第i字第j位对应的块号是多少？ ⑶ 给出申请/归还一块的工作流程。 [500/32]z=16个字

b=(i-1)*32+j=32(i-1)+j (b从1开始计数，i，j也从1开始计数)

第三版操作系统课后习题答案 西安电子科技大学

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