操作系统（第三版）习题答案（中国铁道出版社 - 刘振鹏） 2

第一章

⒈什么是硬件系统？什么是软件环境？它们之间有什么联系？ 答：计算机硬件是指计算机系统中由电子、机械和光电组件等组成的各种计算机部件和计算机设备。这些部件和设备依据计算机系统结 构的要求构成的有机整体，称为计算机硬件系统。软件是计算机系统中的程序和有关的文件。程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述； 文件是为了便于了解程序所需的数据说明。硬件为软件提供具体实现的基础，软件是用户与硬件之间的接口接口。

⒉什么是操作系统？操作系统追求的主要目标是什么？ 答：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是能有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算器工作流程， 控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序 模块的集合。操作系统追求的主要目标包括四个方面，分别是：方便性、有效性、可扩充性、开放性。 ⒊在用户程序与硬件裸机之间，操作系统可以分为哪几个模块？

答：***********************************************************

⒋操作系统如何实现计算机操作的自动化？如何看待操作系统在计算机系统中的地位？

答：************************************************** 操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的第一次扩充，支持其它所有软件的运行。 ⒌操作系统分成哪几类？

答：单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统、微机操作系统、多处理机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。 ⒍从资源管理观点看，操作系统具有哪些功能？

答：处理机管理、内存管理、I/O设备管理、檔管理。

⒎讨论操作系统可以从哪些角度出发，如何统一看待它们？

答：可以从软件的观点、计算机系统资源管理的观点、进程的观点、用户与计算机硬件系统之间的观点、虚机器观点、服务提供者观点。 ********************************************* ⒏简述操作系统发展的几个阶段。

答：****************************************** ⒐什么叫批处理系统？它可分为哪两种？ 答：通常是把一批作业以脱机输入方式输入到磁带上，并在系统中配上监督程序，在监督程序的控制下使这批作业能一个接一个地连续处理， 这样的系统成为批处理系统。可分为单道批处理系统和多道批处理系统。 ⒑什么叫多道程序系统？其主要特性是什么？

答：用户所提交的作业都先存放在外存并排成一个队列，该队列被称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择 若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源，以达到提高资源利用率和系统吞吐量的目的，这样的系统称为多道程序系统。主要 特征有：多道性、无序性、调

度性。

⒒什么叫分时系统？其主要特点是什么？ 答：分时系统是指一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户共享主机中的资源，每个用户都可通过自己的终端以交 互方式使用计算机。其主要特点是：多路性、独立性、及时性和交互性。 ⒓什么叫实时系统？主要有哪几大类？

答：实时系统是指系统能及时（或实时）响应外部事件的请求，在规定的时间内完成该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。按 任务执行时是否呈现周期性来划分可分为周期性实时系统和非周期性实时系统，按对截止时间的要求来划分可分为强实时系统和弱实时系统。 ⒔实时系统与分时系统的主要差别有哪些？

答：①多路性。实时信息处理系统与分时系统一样具有多路性，系统按分时原则为多个终端用户服务；而对实时控制系统，其多路性主要表现 在经常对多路的现场信息进行采集以及对多个对象或多个执行机构进行控制。②独立性。实时信息处理系统与分时系统一样具有独立性，每个 终端用户在向实时系统提出服务请求时，彼此独立地操作，互不干扰；而在实时控制系统中信息的采集和对对象的控制，也都是彼此互不干扰 。③及时性。实时信息系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人们所能接受的等待时间来确定；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或完成截止时间来确定的，一般为秒级、百毫秒级直至毫秒级，甚至有的要低于100微秒。④交互性。实时信息处理 系统虽也具有交互性，但这里人与系统的交互，仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。它不像分时系统那样能向终端用户提供数据处理 服务、资源共享等服务。⑤可靠性。分时系统虽然也要求系统可靠，相比之下，实时系统则要求系统高度可靠。因为任何差错都可能带来巨大 的经济损失、甚至无法预料的灾难性后果。因此，在实时系统中，往往都采取了多级容错措施，来保证系统的安全及数据的安全。

⒕简述操作系统的特性。

答：并发、共享、虚拟、异步性。

⒖请简述处理器的组成和工作原理。你认为哪些部分和操作系统密切相关，为什么？

答：一般的处理器由运算器、控制器、一系列的寄存器以及高速缓存构成。 ******************************************************* ⒗为了支持操作系统，现代处理器一般都提供哪两种工作状态，以隔离操作系统和普通程序？两种状态各有什么特点？

答：管态和目态。管态一般指操作系统管理程序运行的状态，具有较高的特权级别，能运行一切指令；目态一般指用户程序运行时的状态，具有较低的特权级别，只能运行非特权指令。

⒘什么是分级的存储体系结构？它主要解决了什么问题？ 答：*********************************************

⒙主存储器通常有哪两种类型？它们各自的特点是什么？用在哪里？ 答：一种是读写型的内存（RAM），另一种是只读型的内存（ROM）。读写型内存，是指可以把资料存入其中任一地址单元，并且可在以 后的任何时候把数据读出来，或者重新存入别的数据的一种内存。这种类型的内存常被称为随机访问内存（RAM：Random Access Memory）。RAM主要用作存放随机存取的程序和

数据；只读型的内存是指只能从其中读取数据，但不能随意地用普通的方法向其中写入数据（向其中写入数据只能用特殊方法进行），在微型计算机中，通常把一些常驻内存的模块以微程序形式固化在ROM中。

⒚请简述程序的局部性原理。这个原理在分级的存储体系结构中是怎样起作用的？

答：原理：程序执行时，处理器为了取得指令和数据而访问内存。现代的程序设计技术很注重程序代码的复用，这样，程序中会有很多的循 环和子程序调用，一旦进入这样的程序段，就会重复存取相同的指令集合。类似地，对数据存取也有这样的局部性。在经过一段时间以后，使 用到的代码和数据的集合会改变，但在较短的时间内它们能比较稳定地保持在一个内存的局部区域中，处理器也主要和内存的这个局部打 交道。

作用：基于这一原理，就有充分的理由设计出多级存储的体系结构，并使得存取级别较低的内存的比率小于存取级别较高的内存的比率。

⒛缓冲技术在计算机系统中起着什么样的作用？它是如何工作的？ 答：是为了解决部件之间速度不匹配的问题。

**************************************************

21.请简述中断和操作系统的关系。操作系统是如何利用中断机制的？ 答：************************************************** 22.常用的I/O控制技术有哪些？各有什么特点？

答：计算机系统中的I/O控制通常使用下面几种技术：程控、中断驱动、直接内存存取（DMA）以及通道。

****************************************************** 23.时钟对操作系统有什么重要作用？

答：在计算机系统中，设置时钟是十分必要的。这是由于时钟可以为计算机完成以下的必不可少的工作：

①在多道程序运行的环境中，它可以为系统发现一个陷入死循环（编程错误）的作业，从而防止机时的浪费。

②在分时系统中，用间隔时钟来实现作业间按时间片轮转。 ③在实时系统中，按要求的时间间隔输出正确的时间信号给一个实时的控制设备（如A/D、D/A转换设备）。

④定时唤醒那些要求延迟执行的各个外部事件（如定时为各进程计算优先数，银行系统中定时运行某类结账程序等）。

⑤记录用户使用各种设备的时间和记录某外部事件发生的时间间隔。 ⑥记录用户和系统所需要的绝对时间，即年、月、日。

第二章

作者：佚名 来源：网络

⒈解释作业和作业步。 答：作业通常是指用户在一次计算过程中或者一次事物处理过程中要求计算机系统所作的工作的集合，也就是把一次计算过程或者事务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关的全部工作称为作业。 任何一个作业都要经过若干加工步骤才能得到结果，作业的每一个加工步骤称为一个作业步。

⒉阐述程序、作业、作业步的联系和区别。

答：区别：程序是指令的集合；进程是程序在一个数据集上的一次执行；用户要求计算机系统处理的一个计算问题成为一个“作业”。任何一个作业都要经过若干加工步骤才能得到结果，作业的每一个加工步骤称为一个作业步。 联系：用户要求计算机处理的问题，要用某种程序设计语言对要处理的问题编制程序后交给计算机系统，作业的每一个加工步骤称为一个作业步，针对每个作业步，计算机系统要创建一个或多个进程才能执行。

⒊什么叫作业调度？ 作业调度选择作业的必要条件是什么？

答：操作系统根据允许并行工作的道数和一定的算法从等待的作业（后备作业）中选取若干作业装入主存储器，使它们可以去获得处理器运行，这项工作称为作业调度。作业调度的必要条件是，即只有在系统当前尚未分配的资源可以满足在系统中等待执行的作业的资源要求。

⒋操作系统提供哪些便于用户控制交互式作业的使用接口？ 答：交互式作业的控制方式是联机控制方式，联机作业控制现在一般有操作控制命令、菜单方式和窗口方式三种控制方式。

⒌一个具有分时兼批处理功能的操作系统应怎样调度和管理作业？为什么？ 答：在一个具有分时兼批处理的计算机系统中总是优先接纳终端用户作业，仅当终端作业数小于系统可以允许同时工作的作业数时，可以调度批处理作业，允许终端作业和批处理作业混合同时执行。 为了使终端用户有满意的时间，可采用分级调度的方法分配处理器。可把有关终端作业的就绪进程排成一个就绪队列，而把有关批处理作业的就绪进程排入另外的就绪队列中。当有终端作业的就绪进程时，总是让终端作业的就绪进程按“时间片轮转”的方法现占用处理器。当无终端作业的就绪进程时，才去查看批处理作业的就绪队列，按确定的算法从中选择一个就绪进程让它占用处理器。可使终端用户满意，又能提高系统效率。

⒍系统采用不能移动已在主存储器中作业的可变分区方式管理主存储器，现有供用户使用的主存空间100K，系统配有4台磁带机，有一批作业见表2.6。 表2.6

作业序号 进输入井时间 要求计算时间 需要主存量 申请磁带机数 1 l0:00 25分钟 15K 2台 2 10:20 30分钟 60K 1台 3 10:30 10分钟 50K 3台 4 10:35 20分钟 10K 2台 5 10:40 15分钟 30K 2台

该系统采用多道程序设计技术，对磁带机采用静态分配，忽略设备工作时间和系统进行调度所花的时间，请分别写出采用“先来先服务调度算法”、“计算时间短的作业优先算法”和选中作业执行的次序以及各个作业的装入主存时间、开始执

行时间、完成时间、周转时间以及它们的平均周转时间。 答：先来先服务调度算法”、“计算时间短的作业优先算法”和选中作业执行的次序以及它们的平均周转时间的结果是一样的：

选中作业的次序：选中作业执行的次序均为1，2，4，5，3。 作业1的周转时间：25分钟； 作业2的周转时间：35分钟； 作业3的周转时间：70分钟； 作业4的周转时间：40分钟； 作业5的周转时间：50分钟； 平均周转时间：（25+35+70+50+40）/5=44分钟 ⒎在上题中，若允许移动已在主存储器中的作业，则作业被选中的次序又是怎样的呢？并计算出它们的平均周转时间。 答：在上题中，若允许移动已在主存储器中的作业，作业被选中的次序仍然一样。 选中作业的次序：选中作业执行的次序均为1，2，4，5，3。 平均周转时间：（25+35+70+50+40）/5=44分钟 ⒏批处理作业是如何控制执行的？ 答：按用户提交的作业控制说明书控制作业的执行。一个作业往往要分几个作业步执行，一般说，总是按照作业步的顺序控制作业执行的，一个作业步的工作完成后，继续下一个作业步的工作，直至作业执行结束，一个作业步的工作往往由多个进程的合作来完成。

⒐终端用户控制终端作业的执行大致有几个阶段？

答：终端用户控制终端作业的执行大致有四个阶段：终端的连接、用户注册、作业执行、用户退出

⒑什么是系统调用？系统调用与一般程序呼叫的区别是什么？ 答：当用户使用程序设计语言编程时，有时会使用到读写文件等需要使用特权指令的功能操作，而用户程序不能使用特权指指令。为了解决这个矛盾，操作系统编制了许多不同功能的子程序，这些子程序通常包含特权指令，用户程序可以调用这些子程序从而得到特权指令提供的功能，并且没有使用特权指令。由操作系统提供的这些子程序称为“系统功能调用”程序，或简称“系统调用”。

统调用在本质上是应用程序请求操作系统核心完成某一特定功能的一种程序呼叫，是一种特殊的程序呼叫，它与一般的程序呼叫有以下几方面的区别： ⑴通道软中断进入

一般的程序呼叫可直接由调用过程转向被调用过程；而执行系统调用时，由于调用和被调用过程是处于不同的系统状态，因而不允许由调用过程直接转向被调用过程，而通常都是通过软中断机制转向相应的命令处理程序。 ⑵运行在不同的处理器状态 一般的程序呼叫，其调用程序和被调用程序都运行在相同的处理器状态，而系统调用与一般调用的最大区别就在于：调用程序运行在目态，而被调用程序则运行在管态。

⑶处理器状态的转换

一般的程序呼叫不涉及系统状态的转换，可直接由调用过程转向被调用过程。但在运行系统调用时，由于调用和被调用过程工作在不同的系统状态，因而不允许由调用过程直接转向被调用过程，通常都是通过软中断机制先由目态转换为管态，在操作系统核心分析之后，转向相应的系统调用处理于程序。

⑷返回问题

一般的程序呼叫在被调用过程执行完后，将返回到调用过程继续执行。但是，在采用抢占式调度方式的系统中，系统调用中被调用过程执行完后，系统将对所有要求运行的进程进行优先级分析。如果调用进程仍然具有最高优先级，则返回到调用进程继续执行，否则，将引起重新调度，以便让优先级最高的进程优先执行。此时，系统将把调用进程放入就绪队列。 ⑸嵌套调用

像一般过程一样，系统调用也允许嵌套调用，即在一个被调用过程的执行期间，还可以再利用系统调用命令去调用另一个系统调用。一般情况下，每个系统对嵌套调用的深度都有一定的限制，例如最大深度为6。 ⒒分时系统中终端处理程序的作用是什么？ 答：配置在终端上的终端处理程序主要用于实现人机交互，接收用户从终端上输入的字符、字符缓冲管理、回送显示、屏幕编辑和特殊字符处理。

第三章

作者：佚名 来源：网络

⒈何谓进程，它与程序有哪些异同点？ 答：进程是具有独立功能的可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的独立单位。或者说，进程是进程实体的运行过程。 ①进程是程序的一次执行，它是一个动态的概念，程序是完成某个特定功能的指令的有序序列，它是—个静态的概念。但进程是把程序作为它的运行实体，没有程序，也就没有进程。进程和程序的区别还在于：一个进程可以执行一个或几个程序。反之，同一程序也可能由多个进程同时执行。

②进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；程序则不是。

③程序可以作为一种软件资源长期保存，而进程是程序的一次执行过程，它是临时的，有生命期的。表现在它由创建而产生，完成任务后被撤销。 ④进程是具有结构的。为了描述进程的运行变化过程，应为每个进程建立一个结构——进程控制块。从结构上看，进程是由程序、数据和进程控制块三部分组成。 ⒉进程控制块的作用是什么？它主要包括哪几部分内容？ 答：进程控制块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，一个能与其它进程并发执行的进程。也就是说，操作系统是根据进程控制块PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的。PCB是进程存在的惟一标志。

在进程控制块中，主要包括下述四个方面用于描述和控制进程运行的信息： ⑴进程表示符信息 ⑵处理机状态信息 ⑶进程调度信息 ⑷进程控制信息

⒊进程有哪几种基本状态？试举出使进程状态发生变化的事件并描绘它的状态转换图。

答：一个进程必须具有以下三种基本状态：

⑴就绪状态 ⑵执行状态 ⑶阻塞状态

********************************************************** ⒋什么是操作系统的内核？ 答：现代操作系统广泛采用层次式结构，而将操作系统的功能分别设置在不同的层次中，通常，将一些与硬件紧密相关的模块诸如中断处理程序、各种常用设备的驱动程序以及运行频率较高的模块（诸如时钟管理、进程调度以及许多模块公用的一些基本操作）都安排在紧靠硬件的软件层次中并使它们常驻内存，以便提高操作系统的运行效率，并对它们加以特殊的保护。通常把这一部分称为操作系统的内核。内核是计算机硬件的第一层扩充软件，它们为系统对进程进行控制、对内存进行管理提供了有效的机制。

⒌大多数时间片轮转调度程序使用一个固定大小的时间片，请给出选择小时间片的理由。然后，再给出选择大时间片的理由。

答：选择小时间片目的是使轮转的总时间减少，使用户进程尽快得到应答 选择大时间片目的是减少进程调度的次数，提高系统效率。

⒍有5个批处理作业A到E几乎同时到达一－计算中心。它们的估计运行时间分别为10、6、2、4和8分钟。其优先数（由外部设定）分别为3、5、2、1和4，其中5设为最高优先级。对于下列每种调度算法，计算其平均进程周转时间，可忽略进程切换的开销。 ⑴时间片轮转法； ⑵优先级调度；

⑶先来先服务（按照次序l0、6、2、4、8运行）； ⑷最短作业优先。

对⑴，假设系统具有多道处理能力，每个作业均获得公平的CPU时间，对⑵到⑷假设任—时刻只有一个作业运行，直到结束。所有的作业都是CPU密集型作业。

答：时间片轮转法的平均周转时间是21（当时间片长短=6分钟时） 优先级调度的平均周转时间是20 先来先服务的平均周转时间是19 最短作业优先的平均周转时间是14

⒎并发执行的进程在系统中通常表现为几种关系？各是在什么情况下发生的？ 答：在这些进程之间可能存在以下两种关系： ① 资源共享关系 ②相互合作关系

************************************************************** ⒏什么叫临界资源？什么叫临界区？对临界区的使用应符合哪些规则？

答：临界资源是一种多个进程共享的资源。其属性是：共享临界资源的进程必须互斥得访问它，也就是说，同一时刻只允许一个进程访问的共享资源叫临界资源 在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。

每个进程在进入临界区之前应先对欲访问的临界资源进行检查，看它是否正被访问。如果此时临界资源未被访问，该进程便可进入临界区对该资源进行访问，并设置它正被访问的标志；如果此刻该临界资源正被某进程访问，则本进程不能进入临界区。因此，必须在临界区前面增加一段用于进行上述检查的代码。相应地，在临界区后面也要加上一段代码，用于将临界区正被访问的标志恢复为未被访问标志。

⒐若信号量s表示某一类资源，则对s执行P、v操作的直观含意是什么？

答：P操作相当于申请一个资源，得不到阻塞；V操作相当于归还一个资源，如有等待该资源的进程，则唤醒。

⒑在用P、V操作实现进程通信时，应根据什么原则对信号量赋初值？ 答：************************************************

⒒当进程对信号量s执行P、V操作时，s的值发生变化，当s>0、s=0和s<0时，其物理意义是什么？

答：S>0时 S表示可使用的资源数或表示可使用资源的进程数； S=0时 S表示无资源可供使用或表示不允许进程再进入临界区；

S<0时 S表示等待使用资源的进程个数或表示等待进入临界区的进程个数。 ⒓有一容量为100的循环缓空区，有多个并发执行进程通过该缓空区进行通信。为了正确地管理缓冲区，系统设置了两个读写指针分别为IN、OUT。IN和OUT的值如何反映缓冲区为空还是满的情况？

答：******************************************************

⒔有一阅览室，共有100个座位。为了很好利用它，读者进入时必须先在登记表上进行登记。该表表目没有座位号和读者姓名；离开时再将其登记项摈除。试问： ⑴为描述读者的动作，应编写几个程序？应设几个进程？它们之间的关系是什么？

⑵试用P、V操作描述进程之间的同步算法。 答：（1）*************************************************** （2）semaphore seat=100; void Reader() {

while(1) wait(seat); ...

signal(seat); }

⒕什么是死锁？ 答：死锁是指在多道程序系统中，一组进程中的每一个进程均无限期地等待被该组进程中的另一个进程所占有且永远不会释放的资源；这种现象称系统处于死锁状态，简称死锁。

⒖死锁产生的四个必要条件是什么？ 答：产生死锁的四个必要条件是：⑴互斥条件 ⑵请求和保持条件 ⑶不剥夺条件 ⑷环路等待条件

⒗死锁的四个必要条件是彼此独立的吗？试给出最少的必要条件。 答：********************************************** ⒘什么是银行家算法？ 答：银行家算法是用来避免死锁产生的一种方法，该方法可以用在银行的信贷上，故称为银行家算法。具体算法略。

⒙假定系统有4个同类资源和3个进程，进程每次只申请或释放一个资源。每个进程最大资源需求量为2。请问，这个系统为什么不会发生死锁？ 答:**************************************************

⒚假定系统有N个进程共享M个单位资源。进程每次只申请或释放一个资源。每个进程的最大需求不超过M。所有进程的需求总和小于M+N。为什么这种情

况下也决不会发生死锁？试证明。

答：*********************************************************

⒛一个计算机系统有六个磁带驱动器n个进程。每个进程最多需要两个带驱动。问当n为什么值时，系统不会发生死锁？ 答：n<=5时，不会发生死锁。

第四章

作者：佚名 来源：网络

⒈计算机系统中内存一般分为哪两级？各有什么特点？ 答：计算机系统中内存一般分为主存储器和辅助内存两级。

主存储器简称主存，又称为内存，它由自然数顺序编址的单元(通常为字或字节)所组成，是处理机直接存取指令和数据的内存，它速度快，但容量有限。辅助内存简称辅存，又称为外存，它由顺序编址的“块”所组成，每块包含若干个单元，寻址与交换以块为单位进行，处理机不能直接访问它，它须经过专门的启动入出过程与内存交换信息，它存取速度较慢，但容量远大于内存，实际上，现代计算机系统中用户的数据(或信息)都是保存在外存中。 ⒉存储管理的目的是什么？

答：存储管理要实现的目的是：为用户提供方便、安全和充分大的存储空间。 所谓方便是指将逻辑位址和物理位址分开，用户只在各自逻辑地址空间编写程序，不必过问物理空间和物理位址的细节，地址的转换由操作系统自动完成；安全则是指同时驻留在内存的多道用户程序相互之间不会发生干扰，也不会访问操作系统所占有的空间。充分大的存储空间是指利用虚拟存储技术，从逻辑上对内存空间进行扩充，从而可以使用户在较小内存里运行较大程序。 ⒊存储管理的任务是什么？ 答：存储管理是计算机操作系统软件的一部分，它负责完成对主存储器的地址转换，对主存储器进行分配与去配，解决多用户对主存储器的共享和保护，通过软件手段，实现对主存储器容量的扩充。

⒋地址转换可分为哪三种方式？比较这三种方式的优缺点。

答：由逻辑位址转化为物理位址的位址转换过程，按照转换的时间不同，可以分为3种方式：

① 绝对装入方式 ②静态复位位方式 ③动态复位位方式 （第二问 略）

⒌可变分区常用的分区算法有哪几种？它们各自的特点是什么？

答：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法 （第二问 略）

⒍试用类C语言写首次适应算法的分配过程。 答：firstmatch(n) {

p=Free;

while(p!=NULL) {

if(p->size>=n) {

if(p->size-n>=size) p->size=p->size-n; a=p; p=p+n; else a=p;

remove(Free,p); } else

p=p->next }

return a }

⒎什么叫紧凑？为什么要进行紧凑？

答：为了解决碎片问题，可采用的一种方法是，将内存中的所有作业进行移动，使它们相邻接。这样，原来分散的多个小分区便拼接成一个大分区，从而就可以把作业装入运行，这种通过移动，把多个分散的小分区拼接成大分区的方法被称为紧凑。

进行接凑的目的是为了提高内存的利用率。

⒏简述什么是覆盖？什么是交换？覆盖和交换的区别是什么？

答：覆盖，是指同一主存区可以被不同的程序段重复使用。通常一个作业由若干个功能上相互独立的程序段组成，作业在一次运行时，也只用到其中的几段，利用这样一个事实，我们就可以让那些不会同时执行的程序段共享同一个主存区。因此，我们把可以相互覆盖的程序段叫做覆盖。

交换，就是系统根据需要把主存中暂时不运行的某个(或某些)作业部分或全部移到外存，而把外存中的某个(或某些)作业移到相应的主存区，并使其投入运行。 覆盖技术的关键是提供正确的覆盖结构。通常，一个作业的覆盖结构要求编程人员事先给出，对于一个规模较大或比较复杂的程序来说是难以分析和建立它的覆盖结构的。因此，通常覆盖技术主要用于系统程序的主存管理上。覆盖技术的主要特点是打破了必须将一个作业的全部信息装入主存后才能运行的限制。在一定程度上解决了小主存运行大作业的矛盾。交换技术的关键是设法减少每次交换的信息量。为此，常将作业的副本保留在外存，每次换出时，仅换出那些修改过的信息即可。同覆盖技术一样，交换技术也是利用外存来逻辑地扩充主存。它的主要特点是打破了一个程序一旦进入主存便一直运行到结束的限制。 ⒐简述分页存储管理方式的基本思想和页表的作用。 答：基本思想：在分页存储管理中将作业地址空间和存储空间按相同长度为单位进行等划分。把每个作业的地址空间(逻辑空间)分成一些大小相同的片段，叫做页面或页(Page)。把内存的存储空间也分成大小与页面相同的片段，叫做物理块或页框(Frame)。在分配存储空间时，总是以块为单位，按照作业的页数分配物

理块。分配的物理块可以连续也可以不连续 页表的作用：实现从页号到物理块号的位址映像 ⒑缺页中断和一般中断有哪些不同？

答：①在指令执行期间产生和处理中断信号

① 一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断 ⒒简述快表的作用。

答：提高了存取速度，使得指令执行速度大大加快 ⒓简述段和页的区别。

答：分页和分段有许多相似之处，但是在概念上两者完全不通，主要表现在： ①页是信息的物理单位元，分页是为了系统管理内存的方便而进行的，故对用户而言，分页是不可见的，是透明的；段是信息的逻辑单位，分段是作业逻辑上的要求，对用户而言，分段是可见的。 ②页的大小是固定的，由系统决定；段的大小是不固定的，由用户作业本身决定。 ③从用户角度看，分页的地址空间是一维的，而段的地址空间是二维的。 ⒔什么叫虚拟内存？

答：所谓虚拟内存，是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的内存系统。具体地说，所谓虚拟内存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内存系统。

⒕局部性原理可以体现在哪两个方面？ 答：时间局部性和空间局部性

⒖在分页虚拟存储管理方式中，常采用哪几种页面置换策略？

答：最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用（LRU）算法、简单Clock置换算法、改进型Clock置换算法、

⒗某虚拟存储区的用户空间共32个页面，每页1KB，主存16KB。假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，将逻辑地址0A5CH和093CH变换为物理位址。 答：125CH、113CH

⒘在一个分页虚拟存储管理方式中，采用LRU页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为1、3、2、1、1、3、5、1、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数M分别是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。

答：M是3时，缺页次数是6，缺页率是50％ M是4时，缺页次数是3，缺页率是25％

⒙试说明分页虚拟存储管理方式中缺页中断的处理过程。

答：当用户进程要求访问某一页时，如果该页还没有调入内存，则产生一缺页中断，系统进入相应的缺页中断处理过程。首先，保存当前进程的CPU现场环境，从外存中找到该页，然后，查看当前内存是否有空闲空间调入该页，如果有则启动I/O，将该页由外存调入内存，同时修改页表，如果内存已满，则按照某种算法选择一页作为淘汰页调出，腾出空间后再调入。当然如果被淘汰的页在内存中已经被修改过，则需将该页写回外存。 ⒚实现LRU算法所需的硬件支持是什么？ 答：利用移位寄存器或一个特殊的栈，以便在置换时能找到最近最久没有使用的页。

⒛如何实现分段共享？

答：利用段的动态链接很容易实现段的共享，一个共享段在不同作业中可具有不同的段号。可通过设立一张共享段表来对段的共享进行集中管理，记录共享段的段号、段长、内存始址、存在位、外存始址等信息，并记录了有共享此分段的每个进程的情况以及进程的个数。

第五章

作者：佚名 来源：网络

⒈什么叫檔？

答：文件是在逻辑上具有完整意义的信息集合，它有一个名字作标识。

⒉叙述下列术语并说明它们之间的关系：存储介质、卷、块、文件和记录。 答：把可用来记录信息的磁带、硬盘盘组、软盘片、卡片等称为存储介质；把存储介质的物理单位元定义为“卷”；把存储介质上连续信息所组成的一个区域称为“块”；把逻辑上具有完整意义的信息集合称为文件，文件存放在存储介质上；记录式文件是指用户对文件内的信息按逻辑上独立的含义再划分信息单，每个单位称为一个逻辑记录。

⒊什么是文件的逻辑结构？常用的逻辑结构有哪几种？有何特点？ 答：用户按自己对信息的使用要求组织文件，由于这种檔是独立于物理环境而构造的，所以，把用户概念中的文件称为文件的逻辑结构，或称逻辑文件。这是从用户观点出发，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。 文件的逻辑结构一般可分为两大类：—是有结构文件，它是由一个以上的记录构成的文件，故又称为记录式文件；二是无结构文件，它是指由字符流构成的文件，故又称为流式檔。 特点：

无结构的流式文件是相关的有序字符的集合。流式文件指文件内的数据不再组成记录，只是依次的一串信息集合，字符是构成文件的基本单位。这种文件常常按长度来读取所需信息，也可以用插入的特殊字符作为分界。查找文件中的基本信息单位例如某个单词，是比较困难的。但反过来，字符流的无结构文件管理简单，用户可以方便地对其进行操作。 记录式文件是—种有结构的文件。这种文件在逻辑上总是被看成一组连续有序的记录的集合。每个记录由彼此相关的域构成。记录可以按顺序编号为记录1、记录2、??、记录n。记录式文件通常以记录机为单位进行操作。 ⒋比较连续文件、链接文件和索引文件的特点。 答：连续档特点：一个文件在逻辑上连续的信息被存放到存储介质上依次相邻的块上，这是一种逻辑记录顺序与物理记录的顺序相一致的文件结构；连续文件最大优点是顺序存取速度快；磁盘存储空间的利用率不高；对输出文件很难估计需多少磁盘块；影响档的扩展，插入删除困难。 链接文件特点：把逻辑文件的各个逻辑记录任意存放到一些磁盘块中，这些磁盘块可以分散在磁盘的任意位置，顺序的逻辑记录被存放在不连续的磁盘块上，用

指针把这些磁盘块按逻辑记录的顺序链接起来；链接结构解决了顺序结构中的所有问题：磁盘上的所有空闲块都可以被利用；建立檔时也不必事先考虑檔的长度，只要有空闲的磁盘块，文件可继续扩展；可根据需要在文件的任何位置插入一个记录或删除一个记录。链接方式又可分为隐式链接和显式链接两种，隐式链接只适合于顺序访问，对直接访问是极其低效的，显式链接不能支持高效地直接存取，存放链接指针的表会占用较大的内存空间。 索引文件特点：索引结构是实现非连续存储的另一种方法；索引结构为每个文件建立一张“索引表”，把指示每个逻辑记录存放位置的指针集中在索引表中，把索引表保存在某个磁盘块中；对索引文件能方便地实现文件的扩展、记录的插入和删除；由于索引结构即适合顺序存取记录，又可以方便地按任意次序随机存取记录；容易实现记录的增、删和插入；采用索引结构必须增加索引表占用的空间和读写索引表的时间，当一个文件中记录很多时，索引表就很庞大。 ⒌文件目录的主要内容和作用是什么？ 文件目录内容：记录一个文件的有关信息，除了指出文件名和檔在存储介质上的位置外，还应包括如何控制和管理文件的信息。 文件目录作用：文件目录是为文件设置用于档描述和文件控制的数据结构，它与文件一一对应，是用于查找檔的，它是文件系统实现按名存取的重要手段， ⒍总结文件的物理结构和文件存取方法间的关系。 不同的文件物理结构可采用不同的檔存取方法， 文件物理结构 可采用的文件存取方式 连续文件 顺序存取 链接文件 顺序存取

索引文件 顺序存取、随机存取 直接文件 按键存取

⒎檔操作主要有哪几个？它们的功能是什么?

答：建立文件：当用户需要将一批信息（或程序）作为文件保存在檔存储介质上时，需要使用建立檔命令来达到自己的目的——建立一个新檔。文件一经建立，就一直存人系统之中，直到用户使用撤销命令，撤销该檔为止。

打开文件：用户为了使用某一个檔，必须先用打开文件系统调用命令将它打开，建立用户与该文件的直接联系方能使用。打开檔的实质是将外存中该文件的目录项读到活动文件表中，以便对檔的控制操作在主存中进行。

读/写文件：文件打开以后，用户需要把文件信息（文件体）从外存读人内存或从内存写回外存是通过调用读写文件系统调用来实现的。

关闭文件：当用户不用（或暂时不用）某个檔时，可以使用关闭文件的系统调用命令。关闭檔的要求可以通过显式方式，即直接向系统提出；也可用隐式。 删除档：当用户确定不必保存某一个檔时，可以用删除档的命令将它删除。删除文件的系统调用的参数一般是文件名。

檔操作的种类远不止上述这些类型，还有如檔定位、读取文件属性、设置文件同性、修改文件名称，等等。 ⒏檔的保护和保密措施有哪些？

目前实现安全措施的办法有；制定用户的访问权限、口令、密码等。

⒐采用UNIX操作系统的某系统的专用块内容为：空闲块数3，然后依次登记的空闲块数为77、89、60，问此时若一个檔A需要5个盘块，系统进行分配后有个檔B被删除，它占用的盘块块号为100、101、109、500，则回收这些盘块后

专用块的内容如何？

答：空闲块数2，然后依次登记的空闲块数为109、500。 ⒒假定有一个磁盘组共有100个柱面，每个柱面上有8个磁道，每个盘面被划分成8个扇区。现有一个含有6400个逻辑记录的文件，逻辑记录的大小与扇区大小一致，该文件以顺序结构的形式被存放到磁盘上。柱面、磁道、扇区的编号均从“0”开始，逻辑记录的编号也从“0”开始。文件信息从0柱面、0磁道、0扇区开始存放，试问：

①该文件的第3680个逻辑记录应存放在哪个柱面的第几磁道的第几个扇区? ②第78柱面的第6磁道的第6扇区中存放了该文件的第几个逻辑记录?

答：①该文件的第1个逻辑记录放在第0块上，所以该文件的第3680个逻辑记录应存放在3679块上，则柱面号=[3679/（8×8）]=57；3679 MOD（8×8）=31；磁头号=[31/8]=3；扇区号=31 mod8=7；

文件的第3680个逻辑记录应存放在57柱面的第3磁道的第7个扇区 ②第78柱面的第6磁道的第6扇区为磁盘第6+8×(6+78×8)=5046，所以此位置存放文件的第5047个逻辑记录。

⒓假定某磁盘共有200个柱面，编号为0～199，如果在为访问143号柱面的请求者服务后，当前正在为访问125号柱面的请求者服务，同时有若干请求者在等待服务，它们依次要访问的柱面号为

86，147，91，177，94，150，102，175，130 请回答下列问题：

①分别用先来先服务算法、最短寻找时间优先算法、电梯调度算法和单向扫描算法来确定实际的服务次序。

②按实际服务次序计算上述算法下移动臂需移动的距离。

①先来先服务算法：86，147，91，177，94，150，102，175，130 最短寻找时间优先算法：130，147，150，175，177，102，94，91，86 电梯调度算法：102，94，91，86，130，147，150，175，177 单向扫描算法：130，147，150，175，177，86，91，94，102 ②先来先服务算法：547

最短寻找时间优先算法：走过143个柱面 电梯调度算法：走过130个柱面

单向扫描算法：除移动臂返回的时间外，走过154个柱面

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