计算机操作系统作业4含答案

一、单项选择题

1．时钟中断是属于______。

A． 硬件故障中断 B． 程序中断 C． I/O中断 D． 外部中断 2．在一个计算机系统中，特权指令______下执行。 A．只能在核心态 B．只能在用户态

C．可在核心态，也可在用户态 D．不能在核心态，也不能再用户态 3. 空白文件目录法用于______。

A． 主存空间的管理 B． 文件存储空间的管理 C． 虚存空间的管理 D． 外设的分配与回收 4. 采用SPOOLing技术后，使得系统资源______。 A．利用率提高了 B．利用率降低了 C．利用率有时提高有时降低 D．出错的机会增加了 5. 文件系统的主要目的是______。

A．实现对文件的按名存取 B．实现虚拟存储 C．提高外存的读写速度 D．用于存储系统文件

6. 为了解决不同用户文件的“命名冲突”问题，通常在文件系统中采用______。 A． 约定的方法 B． 多级目录 C． 路径 D． 索引 7. 操作系统中______采用了以空间换时间的技术。

A． SPOOLing技术 B． 覆盖技术 C． 通道技术 D． 虚拟存储技术 8. 对磁盘进行磁头调度的目的是为了缩短______时间。 A．寻道 B．旋转 C．传送 D．启动 9. 加密保护和访问控制两种机制相比______。

A．加密保护机制的灵活性更好 B．访问控制机制的安全性更高 C．加密保护机制必须由系统实现 D．访问控制机制必须由系统实现 10．在文件系统中引入“当前目录”的主要目的是______。

A．方便用户 B．提高系统性能 C．增强系统安全性 D．支持共享文件 11．在磁盘调度算法中叙述正确的是______。 A．SSTF算法性能最好

B．磁盘调度算法的性能与队列中请求服务的数目无关

C．对I/O队列中的服务请求进行干预处理有利于提高C-LOOK算法的性能 D．C-SCAN算法适用于磁盘负载较小的系统 12．位示图用于______。

A． 页面置换 B． 磁盘空间管理 C． 文件目录查找 D． 磁盘驱动调度 13. 在下列有关旋转延迟的叙述中，不正确的是______。 A．旋转延迟的大小与磁盘调度算法无关

B．旋转延迟的大小取决于磁盘空闲空间的分配程序 C．旋转延迟的大小与文件的物理结构有关 D．扇区数据的处理时间对旋转延迟的影响较大 14. 使用I/O缓冲技术的先决条件是______。

A．设备I/O速度与CPU运行速度相当 B．设备带宽高于CPU带宽 C．设备带宽远低于CPU带宽 D．用户对缓冲的要求

15．在计算机系统崩溃后重新启动时，操作系统通常进行文件系统检查，文件系统检查通常不会进行的工作是______。

A．垃圾回收 B．文件索引节点的重建 C．磁盘空闲空间的重新组织 D．文件备份 16. 磁盘是共享设备，每一时刻______进程在使用磁盘。

A． 一个 B． 至少一个 C． 限定N个 D． 由磁盘容量决定 17. 采用树形目录结构可以______。

A． 缩短查找文件的时间 B． 节省存储空间 C． 减少文件的传送时间 D． 存储更多的文件 18. DMA I/O控制方式的特点是______。

A．设备与主机的并行执行 B．I/O批量数据的交换会大量浪费CPU时间 C．控制软件容易编写 D．简化了设备的设计 19．有关设备的管理中，下列叙述中不正确的是______。 A．计算机系统为每台设备确定一个绝对号 B．每台设备都应该有一个唯一的相对号 C．申请设备时指定绝对号可提高设备的使用率 D．申请设备时指定设备相对号使设备分配的灵活性强 20. 从资源分配角度来看，外设分为______。

① 逻辑设备 ② 独享设备 ③ 共享设备 ④ 物理设备 ⑤ 虚拟设备 A．①、②和④ B．③和④ C．④和⑤ D．②、③和⑤ 21．为了便于上层软件的编制，设备通常需要提供______。 A．控制寄存器、状态寄存器和控制命令

B．I/O地址寄存器、工作方式状态寄存器和控制命令 C．中断寄存器、控制寄存器和控制命令 D．控制寄存器、编程空间和控制逻辑寄存器

22. 通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成若干用户共享的设备，这种设备为______。

A． 系统设备 B． 存储设备 C． 用户设备 D． 虚拟设备

二、简答题

1. 什么是字节多路通道、数组选择通道和数组多路通道？ 2. I/O控制方式有几种？分别适用何种场合？ 3. 试说明DMA的工作流程。

4. 简述设备驱动程序通常要完成哪些工作？ 5. 什么是文件的逻辑结构和文件的物理结构？ 5. 给出系统总体上的中断处理过程。 7. 文件系统的功能和优点

8. 具体阐述常用的几种文件物理结构及其优缺点。 9. 文件目录结构有哪几种，各有什么优缺点？ 10. 缓冲区主要有哪几种设置方式？ 11. 空闲空间管理主要有几种方式？ 12. 外存空间的主要组织方式？

13. 文件的逻辑结构主要有哪几种？优缺点？

三、应用题

1. 假设磁盘有200个磁道，磁盘请求队列中是一些随机请求，它们按照到达的次序分别处于98、183、37、122、14、124、65、67号磁道上，当前磁头在53号磁道上，并向磁道号减小的方向上移动。请给出按FCFS、SSTF、SCAN及CSCAN算法进行磁盘调度时满足请求的次序，并计算出它们的平均寻道长度。

2. 某个文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，每个盘块的大小为512字节，请回答下列问题：

(1) 如果每个盘块号只需要用2个字节来描述，则该系统需要设置几次间址项?

(2) 如果每个盘块号需要用3个字节来描述，并允许每个盘块中存放170个盘块地址，而且系统采用10个直接地址项、1个一次间址项、1个二次间址项和1个三次间址项，则对某个长度为18000000B的文件．它需占用多少个盘块(包括间址块) ?

参考答案

一、选择题

DABAA BAADB CBDCD AAABD A D

二、简答题 1.

各类通道的定义如下：

（1）字节多路通道含有多个子通道。每个子通道连接一台低速设备，以轮流方式共享主通道。一子通道交换完一个字节后就将主通道让给下一个子通道。

（2）数组选择通道可连接多台告诉外设，具有较高的传输速度，它有一个分配型子通道，一段时间内只能执行一道通道程序，使一台设备独占通道以进行数据交换，直到交换完后才可让给其他的设备。

（3）数组多路通道含有多个非分配型子通道。每个子通道连接一台高速外设，以轮流方式共享主通道。一子通道交换完若干字节后就将主通道让给下一个子通道。

2.

I/O控制方式共有四种：

（1）程序I/O方式，又称作\忙-等\方式。该方式执行一个循环程序，反复查询外设状态，如果外设\忙碌\则循环查询直到查得外设状态为\闲置\时止。该方式适用于机内没有中断机构得场合。

（2）中断控制I/O方式。该方式在进行I/O时，CPU向设备控制器发出I/O命令后便转其他任务得处理，外设操作由设备控制器控制，CPU于外设并行工作。当外设完成I/O后向CPU发中断信号，CPU只需花费很少的时间进行I/O的善后处理，此前无须进行干预。该方式适用于低速设备I/O，并可配合DMA和通道方式实现I/O。

（3）DMA（直接内存访问）方式。该方式适用于高速外设I/O，一次可以在外设与内存之间传输一个或多个数据快，传输完毕后才需CPU干预。

（4）通道方式。该方式中系统预先要将I/O的过程实现为一段通道程序，置于内存的特定位置，而后启动通道。由通道负责执行通道程序对外设进行I/O控制，CPU转其他程序运行。I/O完成后通道向CPU发中断信号，CPU花很少时间作善后处理。

3.

DMA的工作流程如下：

（1）CPU需要访问外存时便发送。一条访问命令给DMA的命令寄存器CR、一个内存地址码给DMA的内存地址寄存器MAR、本次要传送的字节数给DMA的数据计数器DC、外存地址给DMA的I/O控制逻辑。

（2）CPU启动DMA控制器后转向其他处理。

（3）DMA控制器负责控制数据在内存与外设之间传送。每传送一个字节就需挪用一个内存周期，按MAR从内存读出或写入内存一个字节，修改MAR和计算器DC。

（4）当DC修改为0时，表示传送结束，由DMA向CPU发出中断请求。

4.

1）将抽象要求转化为具体要求 （2）检查I/O请求的合法性 （3）读出和检查设备的状态 （4）传送必要的参数 （5）工作方式的设置 （6）启动I/O设备

5.

文件的逻辑机构是从用户的观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织。

文件的物理结构，又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。

6.

CPU每执行完一条指令就去扫描中断寄存器，检查是否有中断发生，若没有中断就继续执行下条指令；若有中断发生就转去执行相应的中断处理程序。中断处理过程可粗略的分为以下四个过程：

① 保护当前正在运行程序的现场；

② 分析是何种中断，以便转去执行相应的中断处理程序； ③ 执行相应的中断处理程序； ④ 恢复被中断程序的现场。

7.

文件系统的功能：

（1）统一管理文件存储空间（即外存），实施存储空间的分配与回收； （2）确定文件信息的存放位置及存放形式；

（3）实现文件从名字空间到外存地址空间的映射，即实现文件的按名存取； （4）有效实现对文件的各种控制操作（如建立、撤消、打开、关闭文件等）和存取操作（如读、写、修改、复制、转储等）；

（5）、实现文件信息的共享，并且提供可*的文件保密和保护措施。 文件系统的优点：

（1）按名存取文件，以对用户透明的方式实现对名字空间的管理和信息浮动，使用方便灵活；

（2）采取保护、保密措施，安全可靠； （3）实现文件共享，节省空间和时间开销。

8.

（1）顺序结构

又称连续结构。这是一种最简单的物理结构，它把逻辑上连续的文件信息依次存放在连续编号的物理块中。只要知道文件在存储设备上的起始地址（首块号）和文件长度（总块数），就能很快地进行存取。

这种结构的优点是访问速度快，缺点是文件长度增加困难。 （2）链接结构

这种结构将逻辑上连续的文件分散存放在若干不连续的物理块中，每个物理块设有一个指针，指向其后续的物理块。只要指明文件第一个块号，就可以按链指针检索整个文件。

这种结构的优点是文件长度容易动态变化，其缺点是不适合随机访问。 （3）索引结构

采用这种结构，逻辑上连续的文件存放在若干不连续的物理块中，系统为每个文件建立一张索引表，索引表记录了文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。索引表也以文件的形式存放在磁盘上。给出索引表的地址，就可以查找与文件逻辑块号对应的物理块号。如果索引表过大，可以采用多级索引结构。

这种结构的优点是访问速度快，文件长度可以动态变化。缺点是存储开销大，因为每个文件有一个索引表，而索引表亦由物理块存储，故需要额外的外存空间。另外，当文件被打开时，索引表需要读入内存，否则访问速度会降低一半，故又需要占用额外的内存空间。

（4）Hash结构

又称杂凑结构或散列结构。这种结构只适用于定长记录文件和按记录随机查找的访问方式。

Hash结构的思想是通过计算来确定一个记录在存储设备上的存储位置，依次先后存入的两个记录在物理设备上不一定相邻。按Hash结构组织文件的两个关键问题是：

定义一个杂凑函数；解决冲突； （5）索引顺序结构

索引表每一项在磁盘上按顺序连续存放在物理块中。

9.

文件目录结构一般有一级目录结构、二级目录结构和多级目录结构。

一级目录结构的优点是简单，缺点是文件不能重名，限制了用户对文件的命名。 二级目录结构实现了文件从名字空间到外存地址空间的映射：用户名->文件名à文件内容。其优点是有利于文件的管理、共享和保护；适用于多用户系统；不同的用户可以命名相同文件名的文件，不会产生混淆，解决了命名冲突问题。缺点是不能对文件分类；当用文件较多时查找速度慢。

多级目录结构的优点是便于文件分类，可为每类文件建立一个子目录；查找速度快，因为每个目录下的文件数目较少；可以实现文件共享；缺点是比较复杂。

10.

参考讲义

11.

参考讲义

12.

参考讲义

13.

参考讲义

三、应用题 1.

磁盘调度的次序以及平均寻道长度

FCFS 被访问的下一个磁道号 98 183 37 122 14 124 65 67 移动的磁道数 45 85 146 85 108 110 59 2 SSTF 被访问的下一个磁道号 65 67 37 14 98 122 124 183 移动的磁道数 12 2 30 23 84 24 2 59 SCAN 被访问的下一个磁道号 37 14 65 67 98 122 124 183 移动的磁道数 16 23 51 2 31 24 2 59 CSCAN 被访问的下一个磁道号 14 37 65 67 98 122 124 183 移动的磁道数 39 23 28 2 31 24 124 183 平均寻道长度80 平均寻道长度29.5 平均寻道长度26 平均寻道长度26 2.

(1) 如果盘块地址只需用2个字节来描述，则该磁盘系统中盘块的数目将小于等于216

即65536块，故文件的大小也不会超过65536块：而每个盘块中可存放256个盘块号，因此系统最多只要用到二次间址。实际上，使用1个一次间址项和1个二次间址项后．允许文件的最大长度已达11+256+256×256块，已经超出了该磁盘系统中实际的盘块数目。

(2) 根据题意，该文件的最后一个字节，即文件结束符的字节偏移量为18000000B，而18000000/512的商为35156，余数为128，因此该文件的最后块的逻辑块号为35157。

由于10+170+170×170<35157<10+170+170×170+170×l70×170，故该文件不仅需要使用10个直接地址项，还需要使用一次、二次及三次间址项。又因为35157-(10+170+170×170)=6077，6077/(170×170)得到商为0，余数为6076，得知该文件在三次间址时还需要1个二次间址块。而余数6077/170得到商为35，可知该文件在三次间址时还需要36个一次间址块。因此该文件需要数据块：35157+(1+1+170+1+1+36)=35367个。故共需35367个物理块。

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