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正文內(nèi)容

自考操作系統(tǒng)主編:譚耀銘課后解答(編輯修改稿)

2024-08-26 02:54 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 行速度,而設置一個高速緩沖寄存器將頁表中的一部分存放進去,這部分頁表就是快表,訪問主存時二者同時進行,由于快表存放的是經(jīng)常使用的頁表內(nèi)容,訪問速度很快,這樣可以大大加快查找速度和指令執(zhí)行速度。 什么叫虛擬存儲器?怎樣確定虛擬存儲器的容量? 虛擬存儲器是為“擴大”主存容量而采用的一種設計技巧,它利用作業(yè)在只裝入部分信息時就可以執(zhí)行的特性和程序執(zhí)行中表現(xiàn)出來的局部性特性,借助于大容量的輔助存儲器實現(xiàn)小主存空間容納大邏輯地址空間的作業(yè)。 虛擬存儲器的容量由計算機的地址結構(地址總線位數(shù))決定。如計算機的地址總線位數(shù)為32位,則最大的虛存容量為2^32=4294967296B=4GB 敘述頁式虛擬存儲器的基本原理。答:頁式虛擬存儲器是在頁式存儲的基礎上實現(xiàn)虛擬存儲器的,其工作原理是: 首先把作業(yè)信息作為副本存放在磁盤上,作業(yè)執(zhí)行時,把作業(yè)信息的部分頁面裝入主存,并在頁表中對相應的頁面是否裝入主存作出標志。 作業(yè)執(zhí)行時若所訪問的頁面已經(jīng)在主存中,則按頁式存儲管理方式進行地址轉(zhuǎn)換,得到絕對地址,否則產(chǎn)生“缺頁中斷”由操作系統(tǒng)把當前所需的頁面裝入主存。 若在裝入頁面時主存中無空閑塊,則由操作系統(tǒng)根據(jù)某種“頁面調(diào)度”算法選擇適當?shù)捻撁嬲{(diào)出主存換入所需的頁面。 用可變分區(qū)方式管理主存時,假定主存中按地址順序依次有五個空閑區(qū),空閑區(qū)的大小依次為32K、10K、5K,228K,J2,J3,J4,,10K,108K,?你認為按怎樣的次序裝入這五個作業(yè)可使主存空間利用率最高? 答:按最先適應算法時32K空閑區(qū)可裝入JJ2,剩下21K。228K空閑區(qū)中裝入J3,J4,剩下92K,結果是J5無法裝入。仍按最先適應算法,若調(diào)整作業(yè)裝入次序為JJJJJ5。即在32K空閑區(qū)中依次裝入J4(28K),J1(1K)(或先J1再J4),剩下3K,在10K空閑區(qū)中裝入J3剛好,在228K空閑區(qū)中裝入J3和J5, 剩下5K。這時的主存空間利用率最高。 某采用頁式虛擬存儲管理的系統(tǒng),一個共7頁的作業(yè),作業(yè)執(zhí)行時依次訪問的頁為1,2,3,4,2,1,5,6,2,1,2,3,7,6,3,2,1,2,3,6。若采用最近最少使用(LRU算法),作業(yè)得到兩塊主存和四塊主存空間時各會產(chǎn)生多少次中斷?如果采用先進先出(FIFO)算法又會怎樣的結果? 答:當采用LRU算法兩塊主存空間時(紅色為所缺頁) 當前頁23421562123763212361234215621237632123調(diào)出頁1234215612376312缺頁中斷共16次LRU算法時四塊主存空間時:      當前頁123421562123763212361234215621237632123 123421566123763312  11342155612276661調(diào)出頁      3 4    5 61   7   缺頁中斷共6次當采用FIFO算法兩塊主存空間時:訪問頁12342156212376321236當前頁123421562113763211361234215622137632213調(diào)出頁 1234215621376321缺頁中斷共16次采用FIFO算法四塊主存空間時:訪問頁12342156212376321236當前頁123444562113766211331233345622137762211 122234566213376622  11123455621137766調(diào)出頁      123 4  5 62 1 3  7 缺頁中斷共10次有一個程序要把100*100數(shù)組置初值“0”,現(xiàn)假定有兩個主存塊可用來存放數(shù)組信息,主存塊的大小為可存放200個數(shù)組元素,數(shù)組中的元素按行編址。兩個主存塊的初始狀態(tài)都為空,若程序編制如下:    (a) Var A:array[1..100] of array[1..100] of integer。    for j:=1 to 100 do    for i:=1 to 100 do    A[i,j]=0    (b) Var A:array[1..100] of array[] of integer。    for i:=1 to 100 do    for j:=1 to 100 do A[i,j]=0   當采用LRU頁面調(diào)度算法時各會產(chǎn)生多少次缺頁中斷?答:由于主存地址是連續(xù)的,二維數(shù)組按行的順序進行排列,在每個主存塊可以存放二行數(shù)組,初始狀態(tài)下主存中有兩頁、四行數(shù)組。 (a)方案編制的程序,第一次訪問的是A[1,1],即第一個單元。第二次訪問的是A[2,1],在主存中也就是訪問第101個單元,這樣,第一次調(diào)入的兩個頁只能命中四次,當訪問[5,1]時就產(chǎn)生缺頁中斷,這時調(diào)入一個頁面,包括兩行,則訪問[6,1]時命中。依次下去當訪問[7,1],[9,1]...[99,1]時均產(chǎn)生缺頁中斷。內(nèi)循環(huán)結束后,進入外循環(huán),訪問[1,2]...[100,2]...直到訪問完每個數(shù)據(jù)。每隔一次訪問均產(chǎn)生一次中斷。因此本方案的總的缺頁中斷次數(shù)是: 50*1002=4998 次。 (B)方案時,因為在主存中按[1,1],[1,2],[1,3]...[1,100]的順序訪問,則第一次訪問的四行均沒有中斷,訪問到[5,1]時,產(chǎn)生一次中斷,調(diào)入一頁,依此類推,訪問到[7,1],[9,1]...[99,1]時產(chǎn)生中斷,總共的中斷次數(shù)為: 100/22=48 次 (根據(jù)LRU算法,每次調(diào)入的頁面是一個頁面) 某采用段式存儲管理的系統(tǒng)為裝入主存的一個作業(yè)建立如表41所示 的段表。       段號段長主存起始地址06602219114033002100903580123749601959回答下列問題: a、計算該作業(yè)訪問[0,432],[1,10],[2,500],[3,400]時(方括號中第一元素為段號,第二元素為段內(nèi)地址)的絕對地址。    b、總結段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換過程。答:a、 [0,432]→(432660) 2219+432=2651   [1,10 ]→(10140) 3300+10=3310 [2,500]→(因500100所以地址越界,產(chǎn)生中斷) [3,400]→(400580)1237+400=1637 (事實上,最后這個轉(zhuǎn)換不再進行下去,因為程序非法操作被中止運行)   總結段式存儲管理的地址轉(zhuǎn)換過程如下:1)從邏輯地址中取出段號和段內(nèi)地址2)根據(jù)段號,從段表中取出該段在主存中的始址和段長3)比較段內(nèi)地址和段長,如段內(nèi)地址≤段長,則繼續(xù)下一步,否則產(chǎn)生越界中段,程序中斷(非法操作)。4)計算本段始址+段內(nèi)地址,得到絕對地址。 第五章復習題什么叫文件? 答:文件是邏輯上具有完整意義的信息集合。 敘述下述術語并說明它們之間的關系:存儲介質(zhì)、卷、塊、文件和記錄。 答:存儲介質(zhì)是指可用來記錄信息的磁帶、硬磁盤組、軟磁盤片、卡片等。 存儲介質(zhì)的物理單位定義為“卷”。 存儲介質(zhì)上存放的連續(xù)信息所組成的區(qū)域稱為“塊”,塊是存儲設備與主存儲器之間進行信息交換的物理單位。 邏輯上具有完整意義的信息集合稱為“文件”。 記錄是指用戶對文件內(nèi)的信息按邏輯上獨立的含義劃分的信息單位,每個單位為一個邏輯記錄。 怎樣確定文件的存取方式? 答:文件的存取方式包括順序存取和隨機存取兩種,采用哪種存取方式,主要取決于兩方面的因素: (1)怎樣使用文件。 文件的性質(zhì)決定了文件的使用,也就決定了存取方式的選擇。對于由順序字符或其他數(shù)據(jù)組成的文件,按照順序存取的方式進行。對于按邏輯記錄方式組織的文件,則采用隨機存取的方式。 (2)存儲介質(zhì)的特性。 磁帶機是適合順序存取的存儲設備。而磁盤機則既可采用順序方式,也可采用隨機方式。 文件系統(tǒng)應由哪些部分組成?簡述各部分的主要工作? 答:文件系統(tǒng)由以下各部分組成: (1)目錄管理:文件目錄是實現(xiàn)按名存取的一種手段,用戶要求建立的新文件,目錄管理的工作是把與該文件有關的屬性登記在目錄用戶要求讀文件時,應從文件目錄中查找指定的文件并核對是否有權使用。目錄結構應既能方便文件的檢索,又能保證文件系統(tǒng)的安全。 (2)文件的組織:文件組織包括文件的物理組織和文件的邏輯組織,而文件系統(tǒng)的這部分工作就是要能夠在用戶存取文件時把文件的邏輯組織和物理組織進行轉(zhuǎn)換。 (3)文件存儲的空間管理:對文件使用存儲空間的情況進行登記和管理,保證文件存儲在空閑塊中,并在文件刪除時收回該文件所用的空間。 (4)文件操作:文件操作是文件系統(tǒng)提供給用戶使用文件的一組接口,包括建立文件、打開文件、讀文件、寫文件、關閉文件和刪除文件等。 (5)文件的共享、保護和保密:文件共享允許多個用戶使用同一個文件,但是要注意共享文件的保護和保密,即防止文件被破壞和被未經(jīng)授權的用戶剽竊。 為了實現(xiàn)按名存取,文件目錄應包含哪些內(nèi)容? 答:文件目錄應包括的內(nèi)容有: 有關文件存取控制信息。例如用戶名、文件名、文件類型、文件屬性(可讀寫、只讀、只執(zhí)行等) 有關文件結構的信息。例如文件的邏輯結構、物理結構、記錄個數(shù)和在存儲介質(zhì)上的位置等。 有關文件管理的信息。例如文件建立的日期、修改日期、保留期限等。 用戶A有名為W1,W2和W3的三個私有文件,用戶B有名為J1,J2的兩個私有文件,這兩個用戶需要使用共享文件T。文件系統(tǒng)對所有用戶提供按名存取功能,為保證存取的正確性,文件系統(tǒng)應設置合理的目錄結構,請畫出文件系統(tǒng)設計的目錄結構。 解:如圖所示: 假定磁帶的記錄密度為每英寸800個字符,每一個邏輯記錄長為160個字符,塊與 ,現(xiàn)有1000個邏輯記錄需要存儲到磁帶上,分別回答下列問題:    。    %,采用記錄成組時其塊因子至少為多少? 答:,磁帶空間利用率為: (1601000)/(160000+8001000)==25% ,磁帶空間利用率為: (1601000)/(160000+8001000/5)=% ,利用率為50%,則有得: 160000/(160000+480000/x)= 解之得:x=3 即塊因子至少為3才可以使磁帶空間利用率大于50%。 解釋順序文件、鏈接文件和索引文件。 答:這三種文件均是指物理文件: 順序文件:就是在磁盤上的按順序結構組織的文件,按邏輯文件記錄本身的順序在磁盤上按序存放在連續(xù)的塊中。讀取時也從第一個記錄開始順序進行,這樣的文件組織就是順序文件。在文件目錄中要指出文件名,存放的起始塊號和占用塊數(shù)。 順序文件的最大優(yōu)點是存取速度快(可以連續(xù)訪問)。而問題主要是存儲空間利用率不高、輸出文件時難以估計需要多少磁盤塊、影響文件擴展。2)鏈接文件:如果將邏輯文件中的各個邏輯記錄任意存放到一些磁盤塊中,再用指針把各個塊按邏輯記錄的順序鏈接起來,在文件目錄中只記錄第一塊的地址和最后一塊的地址,讀取時從第一塊開始,根據(jù)每塊中的指針訪問到下一塊直到最后一塊,這種文件組織就是鏈接文件。鏈接結構解決了順序結構中的所有問題,所有空閑塊都可以被利用,在順序讀取時效率較高但需要隨機存取時效率低下(因為要從第一個記錄開始讀取查找)。此外,對于鏈接結構,也有一些問題要注意:由于塊中要存放指針信息,因此一部分空間被占用;讀出信息時要把指針信息分離出來;還要
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