【正文】 虛擬存儲器的特征有：虛擬擴充、部分裝入、多次對換。13． 在請求分頁系統(tǒng)中，頁表應包括哪些數(shù)據(jù)項？每項的作用是什么？參考答案：在請求分頁系統(tǒng)中，頁表應包括：頁號、物理塊號、狀態(tài)位、訪問位、修改位、外存地址。其中“狀態(tài)位”表示該頁是否在內(nèi)存；“訪問位”表示該頁調(diào)入內(nèi)存后是否被訪問過以及被訪問的情況；“修改位”表示該頁調(diào)入內(nèi)存后是否被修改過；“外存地址”指出該頁在外存上的地址，通常是盤塊號。14． 在請求分頁系統(tǒng)中，常用的頁面置換算法有哪些？各有何特點？參考答案：在請求分頁系統(tǒng)中，常用的頁面置換算法及其特點描述如下：（1） 先進現(xiàn)出（FIFO）頁面置換算法：這是一種最簡單的置換算法，它總是淘汰最先進入內(nèi)存的頁面，即選擇在內(nèi)存中駐留時間最久的頁面予以淘汰。該算法雖然實現(xiàn)容易，但由于沒有考慮頁面調(diào)入內(nèi)存后被訪問的情況，使其性能較差，故很少單獨使用。（2） 最近最久未使用（LRU）置換算法：LRU置換算法是根據(jù)頁面調(diào)入內(nèi)存后的使用情況來選擇淘汰頁的，即它總是選擇最近一段時間內(nèi)最長時間沒有被訪問的頁面予以淘汰。LRU置換算法考慮了頁面調(diào)入內(nèi)存后的使用情況，具有較好的性能，但要快速的找出最近最久未被使用的頁面，卻要花費巨大的系統(tǒng)開銷，往往需要較多的硬件支持，因此在實際系統(tǒng)中往往使用其近似算法。（3） 最近未使用（NUR）置換算法：該算法又被稱為Clock置換算法，是LRU算法的近似算法。它總是選擇最近一段時間內(nèi)未被訪問的頁面予以淘汰。（4） 最少使用（LFU）置換算法：該算法是LRU算法的近似算法。它選擇過去一段時間里被訪問次數(shù)最少的頁面予以淘汰。15． 在一個請求分頁系統(tǒng)中，內(nèi)存容量為1MB，被劃分為256塊，每塊為4KB。有一作業(yè)，其頁表如表3－5所示。（1）計算邏輯地址9016所對應的物理地址；（2）對邏輯地址12300，試給出其物理地址的轉(zhuǎn)換過程。參考答案：（1）邏輯地址9016： 頁號＝9016/4096＝2 頁內(nèi)地址＝9016MOD4096＝824 用頁號2查找頁表，找到對應的塊號為33，則物理地址為： 物理地址＝塊號頁面大?。搩?nèi)地址＝334096＋824＝135992（2）邏輯地址12300： 頁號＝12300/4096＝3 頁內(nèi)地址＝12300MOD4096＝12 用頁號3查找頁表，發(fā)現(xiàn)該頁還在內(nèi)存，發(fā)生缺頁中斷，等把頁面調(diào)進內(nèi)存后再重新進行地址轉(zhuǎn)換工作。16． 在一個請求分頁系統(tǒng)中，假設(shè)一個作業(yè)的頁面走向為4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，若分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)為4，假設(shè)當前沒有任何頁面在內(nèi)存，分別采用FIFO和LRU頁面置換算法，試計算在運行過程中發(fā)生的缺頁次數(shù)和缺頁率，并比較所得結(jié)果。參考答案：（1）采用FIFO頁面置換算法： 訪問頁面432143543215缺頁是是是是否否是是是是是是內(nèi)存塊444444555511333333444452222223333111111222換頁432154缺頁次數(shù)是：10次，缺頁率＝缺頁次數(shù)/訪問次數(shù)＝10/12＝%（2）采用LRU頁面置換算法： 訪問頁面432143543215缺頁是是是是否否是否否是是是內(nèi)存塊444444444445333333333332222555511111111222換頁2154缺頁次數(shù)是：8次，缺頁率＝缺頁次數(shù)/訪問次數(shù)＝8/12＝%17． 提高內(nèi)存利用率的途徑有哪些？參考答案：提高內(nèi)存利用率的途徑有：（1）改連續(xù)分配方式為離散分配方式；（2）增加對換和覆蓋機制；（3）引入動態(tài)鏈接機制；（4）引入虛擬存儲器機制；（5）引入存儲器共享機制。第四章習題1． 設(shè)備管理的主要功能是什么？參考答案：設(shè)備管理的主要功能是：設(shè)備分配、緩沖管理、設(shè)備處理。2． 按工作特性可把設(shè)備分為哪幾種類型？按設(shè)備的共享屬性可把設(shè)備分為哪幾種類型？參考答案：按工作特性可把設(shè)備分為存儲設(shè)備和I/O設(shè)備，按設(shè)備的共享屬性可把設(shè)備分為獨享設(shè)備、共享設(shè)備和虛擬設(shè)備。3． 什么是設(shè)備獨立性？引入設(shè)備獨立性有什么好處？參考答案：用戶在編程時使用的設(shè)備與程序運行時實際使用的設(shè)備無關(guān)，稱為“設(shè)備獨立性”，設(shè)備獨立性能提高系統(tǒng)進行設(shè)備分配時的適應性和靈活性。4． 設(shè)備控制器的主要功能有哪些？參考答案：作為CPU與設(shè)備間的接口，設(shè)備控制器通常具有如下功能：①接收和識別由CPU發(fā)來的各種命令，并對這些命令進行譯碼；②實現(xiàn)CPU與控制器、控制器與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)緩沖；③將設(shè)備和控制器當前所處的狀態(tài)提供給CPU；④實現(xiàn)CPU和設(shè)備之間的通信控制，進行端口地址譯碼。5． I/O控制方式有哪幾種？各有什么特點？參考答案：I/O控制方式包括：（1） 程序直接控制方式，用于早期沒有中斷硬件技術(shù)的系統(tǒng)中，其缺點是CPU與設(shè)備完全串行工作，而設(shè)備的速度遠低于CPU，致使CPU大部分時間處于等待狀態(tài)，嚴重降低了CPU的利用率。（2） 中斷驅(qū)動控制方式，它使CPU和設(shè)備可以并行工作，顯著提高了CPU的利用率，至今仍然是字符設(shè)備的I/O控制方式。（3） DMA方式，主要用于塊設(shè)備的I/O控制。該方式的最大特點是數(shù)據(jù)傳送直接在設(shè)備與內(nèi)存之間進行，整塊數(shù)據(jù)的傳送是由DMA控制器完成的，僅在數(shù)據(jù)傳送開始和結(jié)束時才需CPU干預，較之中斷驅(qū)動控制方式，進一步減少了CPU對I/O操作的干預。（4） 通道控制方式，通道控制方式與DMA方式類似，也是一種以內(nèi)存為中心，實現(xiàn)設(shè)備與內(nèi)存直接進行數(shù)據(jù)交換的控制方式。與DMA方式相比，CPU對I/O控制的干預更少，從而進一步減輕了CPU的負擔。 6． 簡述獨占設(shè)備的分配過程。參考答案：獨占設(shè)備分配一般分為三個步驟：分配設(shè)備、分配控制器、分配通道。（1）分配設(shè)備。根據(jù)進程所請求的設(shè)備類型，檢索系統(tǒng)設(shè)備表，找到第一個該類設(shè)備的控制表，從其“狀態(tài)”字段可知設(shè)備忙閑情況。若設(shè)備忙，則查找第二個該類設(shè)備的控制表，僅當所有該類設(shè)備都忙時，才把進程插入該類設(shè)備的等待隊列上。只要有一個該類設(shè)備空閑，就可以分配給進程。（2）分配控制器。當系統(tǒng)把設(shè)備分配給進程后，從該設(shè)備的控制表中找到與此設(shè)備相連的控制器的控制表，從其“狀態(tài)”字段可知該控制器是否忙碌。若控制器忙，將該進程插入控制器等待隊列；否則，將該控制器分配給進程。（3）分配通道。當把控制器分配給進程后，從該控制器的控制表中找到與其相連的通道的控制表，從其“狀態(tài)”字段可知該通道是否忙碌。若通道忙，將進程插入通道等待隊列；否則將該通道分配給進程。當進程分配到設(shè)備、控制器和通道后，就可以進行數(shù)據(jù)傳輸工作了。7． 簡述設(shè)備驅(qū)動程序的特點和功能。參考答案：設(shè)備驅(qū)動程序最大的特點是與硬件特性緊密相關(guān)，它包括了所有與設(shè)備相關(guān)的代碼，因而其中的部分代碼必須用匯編語言編寫。每個設(shè)備驅(qū)動程序只處理一種設(shè)備，或者一類緊密相關(guān)的設(shè)備，因而對不同類型的設(shè)備應配置不同的驅(qū)動程序。例如，可以為相同的多個終端配置一個驅(qū)動程序。但有時即使是同一類型的設(shè)備，由于其生產(chǎn)廠家不同，也可能不完全兼容，此時也必須為它們配置不同的驅(qū)動程序。另外，驅(qū)動程序與設(shè)備所采用的I/O控制方式緊密相關(guān)，如常用的中斷驅(qū)動方式和DMA方式的驅(qū)動程序就明顯不同。設(shè)備驅(qū)動程序的主要功能是從與設(shè)備無關(guān)的軟件中接收抽象的請求并執(zhí)行，具體包括以下幾個方面：①將接收到的抽象要求轉(zhuǎn)化為具體要求；②檢查用戶I/O請求的合法性，了解設(shè)備的狀態(tài)，傳遞有關(guān)參數(shù)，設(shè)置設(shè)備的工作方式；③發(fā)出I/O命令，啟動分配到的I/O設(shè)備，完成指定的I/O操作；④及時響應由控制器或通道發(fā)來的中斷請求，并調(diào)用相應的中斷處理程序進行中斷處理；⑤對于設(shè)置有通道的計算機系統(tǒng)，驅(qū)動程序還應能根據(jù)用戶的I/O請求，自動地構(gòu)成通道程序。8． 為什么要引入緩沖？簡述緩沖池的實現(xiàn)機制。參考答案：引入緩沖的主要目的是：（1）緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾，提高它們之間的并行性。（2）減少對CPU的中斷頻率，放寬CPU對中斷響應時間的限制。緩沖池的實現(xiàn)機制：緩沖池由多個緩沖區(qū)組成，這些緩沖區(qū)可供多個進程共享，既能用于輸入，也能用于輸出。為管理方便，將所有緩沖區(qū)組織成三個隊列：①空緩沖隊列：由空緩沖區(qū)組成；②輸入隊列：由裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成；③輸出隊列：由裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成。各進程在使用緩沖池中的緩沖區(qū)時，通常有下面四種情況：①當輸入進程需要輸入數(shù)據(jù)時，便從空緩沖隊列的隊首摘下一空緩沖區(qū)，把數(shù)據(jù)輸入其中，裝滿后將其掛到輸入隊列末尾。②當計算進程需要輸入數(shù)據(jù)進行計算時，便從輸入隊列取得一個緩沖區(qū)，從中提取數(shù)據(jù)進行計算，數(shù)據(jù)用完后再將其掛到空緩沖隊列末尾。③當計算進程需要輸出數(shù)據(jù)時，便從空緩沖隊列的隊首摘下一個空緩沖區(qū)，將數(shù)據(jù)輸出到其中，當緩沖區(qū)裝滿輸出數(shù)據(jù)后，再將它掛到輸出隊列末尾。④當輸出進程要輸出時，便從輸出隊列取得一個裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，輸出其中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸出完后，再將其掛到空緩沖隊列末尾。9． 什么是設(shè)備虛擬技術(shù)？以共享打印機的實現(xiàn)為例，說明SPOOLing系統(tǒng)是如何實現(xiàn)設(shè)備虛擬的？參考答案：為提高獨占設(shè)備的利用率和系統(tǒng)效率，人們使用共享設(shè)備來模擬獨占設(shè)備，將獨占設(shè)備改造成共享設(shè)備，這種技術(shù)稱為設(shè)備虛擬技術(shù)。共享打印機是SPOOLing技術(shù)的典型應用。當用戶進程請求打印輸出時，SPOOLing系統(tǒng)為其做兩件事：①由“輸出井寫”程序?qū)⒂脩暨M程要打印的數(shù)據(jù)存放到輸出井中；②為用戶進程申請一張空白的請求打印表，并填入用戶的打印要求，然后將其掛到請求打印隊列上。如果還有其他用戶進程請求打印輸出，系統(tǒng)仍可接收該請求，同樣為該進程做上述兩件事。如果打印機空閑，緩輸出程序就從請求打印隊列的隊首取出一張請求打印表，根據(jù)表中的打印要求從輸出井中取出待打印數(shù)據(jù)，由打印機進行打印。重復上述過程，直到請求打印隊列為空，緩輸出程序就阻塞等待新的打印請求。10． 簡述SPOOLing系統(tǒng)的組成。參考答案：SPOOLing系統(tǒng)包括輸入井和輸出井、預輸入程序和緩輸出程序、井管理程序幾個部分，如圖4－6所示。 圖4－6 SPOOLing系統(tǒng)的組成（1）輸入井和輸出井。這是在磁盤上開辟的兩個大的存儲區(qū)，輸入井用于預先存放從I/O設(shè)備輸入的各作業(yè)的全部信息，輸出井用于暫時存放各運行作業(yè)的輸出信息。（2）預輸入程序和緩輸出程序。預輸入程序的任務是預先把作業(yè)的全部信息輸入到磁盤上的輸入井中保存，作業(yè)執(zhí)行時只需從輸入井中讀入相關(guān)信息，而不必啟動輸入設(shè)備。緩輸出程序的任務是啟動輸出設(shè)備對輸出井中等待輸出的作業(yè)信息進行輸出。（3）井管理程序。它又分為“輸入井讀”和“輸出井寫”兩個程序。當要求讀信息時，由輸入井讀程序從輸入井中找出作業(yè)所需信息并傳送給作業(yè)；當作業(yè)要求輸出信息時，由輸出井寫程序把輸出信息存放到輸出井中。11． 磁盤訪問時間包括哪三個部分？參考答案：磁盤訪問時間包括以下三個部分：（1）尋道時間Ts：是指把磁頭從當前位置移動到指定磁道所需要的時間，它是影響磁盤數(shù)據(jù)傳輸率的重要參數(shù)，與磁頭移過的磁道數(shù)量成正比，一般磁盤為5～15ms。（2）旋轉(zhuǎn)延遲時間Tr：是指定扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下面所需要的時間，與磁盤轉(zhuǎn)速有直接關(guān)系，設(shè)r為磁盤轉(zhuǎn)速，則Tr平均＝1/(2r)。若r＝7200轉(zhuǎn)/分鐘。（3）傳輸時間Tt：把數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入所需要的時間，它與磁盤的轉(zhuǎn)速以及要讀/寫的字節(jié)數(shù)有關(guān)。綜上所述，可將磁盤訪問時間Ta表示為： Ta＝尋道時間Ts＋旋轉(zhuǎn)延遲時間Tr＋傳輸時間Tt第五章習題1．什么是文件？什么是文件系統(tǒng)？文件系統(tǒng)有哪些功能？參考答案：文件是具有符合名的、在邏輯上有完整意義的信息項的有序集合。所謂文件系統(tǒng)是指被管理的文件、對文件進行管理的一組軟件以及實現(xiàn)管理功能所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總體。文件系統(tǒng)的功能：文件存儲空間的管理、文件目錄管理、文件讀寫管理、文件共享與保護。2．什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)？文件的邏輯結(jié)構(gòu)有哪些？參考答案：文件的邏輯結(jié)構(gòu)是從用戶觀點出發(fā)所觀察到的文件結(jié)構(gòu)，它獨立于文件的物理特性，用戶也是按照邏輯結(jié)構(gòu)來使用文件的。文件的邏輯結(jié)構(gòu)可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件兩大類。3．什么是文件的物理結(jié)構(gòu)？文件的物理結(jié)構(gòu)有哪些？各有什么特點？參考答案：文件的物理結(jié)構(gòu)又稱為文件的存儲結(jié)構(gòu)，是指文件在外存上的存儲組織形式，它與存儲介質(zhì)的物理特性、文件的存取方法以及所采用的存儲空間的分配方式都有關(guān)。文件的物理結(jié)構(gòu)及其特點如下：（1）連續(xù)文件：連續(xù)文件又稱為順序文件，它是把邏輯文件中的信息順序地存放到一組鄰接的物理盤塊中而形成的物理文件。顯然，這種文件結(jié)構(gòu)保證了文件中邏輯記錄的順序與外存中文件占用盤塊的順序的一致性。連續(xù)文件的最大優(yōu)點是順序存取速度快，其缺點是由于存儲文件要求有連續(xù)的存儲空間，不便于文件的動態(tài)增長，且容易使外存產(chǎn)生碎片，降低了外存的利用率。（2）鏈接文件：把一個邏輯上連續(xù)的文件分散存放在多個不要求連續(xù)的盤塊中，再使用鏈接指針將這多個可能不連續(xù)的盤塊鏈接起來，這樣形成