【正文】 2．文件系統(tǒng)的模型可分為三層，試說明其每一層所包含的基本內容?；緮?shù)據(jù)項描述一個對象某種屬性的字符集，具有數(shù)據(jù)名、數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)值三個特性。？答：廉價磁盤冗余陣列RAID是利用一臺磁盤陣列控制器，統(tǒng)一管理和控制一組（幾臺到幾十臺）磁盤驅動器，組成高度可靠快速大容量的磁盤系統(tǒng)。當移到空閑緩沖隊首并被分配出去時，才寫緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。當進程請求訪問某個盤塊中的數(shù)據(jù)時，由核心先查看磁盤高速緩沖，看其中是否存在所需盤塊數(shù)據(jù)的拷貝。因此，磁盤I/O已成為計算機系統(tǒng)的瓶頸。Tt 的大小與每次讀/寫的字節(jié)數(shù)b和旋轉速度有關：Tt = b/rN。（2）Tr是指定扇區(qū)移動到磁頭下面所經歷的時間。21．試說明設備驅動程序應具有哪些功能？答：設備驅動程序的主要功能包括：（1）將接收到的抽象要求轉為具體要求；（2）檢查用戶I/O請求合法性，了解I/O 設備狀態(tài)，傳遞有關參數(shù)，設置設備工作方式；（3）發(fā)出I/O 命令，啟動分配到的I/O設備，完成指定I/O 操作；（4）及時響應由控制器或通道發(fā)來的中斷請求，根據(jù)中斷類型調用相應中斷處理程序處理；（5）對于有通道的計算機，驅動程序還應該根據(jù)用戶 I/O 請求自動構成通道程序。19．在實現(xiàn)后臺打印時，SPOOLing 系統(tǒng)應為請求I/O 的進程提供哪些服務？答：在實現(xiàn)后臺打印時，SPOOLing 系統(tǒng)應為請求 I/O的進程提供以下服務：（1）由輸出進程在輸出井中申請一空閑盤塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中；（2）輸出進程為用戶進程申請空白用戶打印表，填入打印要求，將該表掛到請求打印隊列。17．何謂設備虛擬？實現(xiàn)設備虛擬時所依賴的關鍵技術是什么？答：設備虛擬是指把獨占設備經過某種技術處理改造成虛擬設備。(3) 檢索系統(tǒng)設備表，找到屬于請求類型、空閑可用且分配安全設備的設備控制表，將對應設備分配給請求進程；未找到則等待等待喚醒和分配。在應用程序中，使用邏輯設備名請求使用某類設備；系統(tǒng)執(zhí)行時是使用物理設備名。15．為何要引入設備獨立性？如何實現(xiàn)設備獨立性？答：現(xiàn)代操作系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可適應性和可擴展性，都實現(xiàn)了設備獨立性或設備無關性。僅當進程請求的設備已被另一個進程占有時，進程才進入阻塞狀態(tài)。在采用這種分配策略時，一旦進程已獲得某種設備資源后便阻塞，使它不可能再請求任何資源，而在它運行時又不保持任何資源。然后把數(shù)據(jù)輸入其中，裝滿后再調用PutBuf(InputQueue, Hin)過程，將該緩沖區(qū)掛在輸入隊列InputQueue的隊尾。考慮M 是內存數(shù)據(jù)塊的移動耗時非常短暫可以省略，因此近似地認為系統(tǒng)對一塊數(shù)據(jù)處理時間為max(C,T)。在單緩沖情況下，磁盤把數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的操作和CPU 對數(shù)據(jù)的計算過程可以并行展開，所以系統(tǒng)對每一整塊數(shù)據(jù)的處理時間為max(C, T) + M。然后啟動DMA 控制器傳送數(shù)據(jù)，以后CPU 便處理其它任務。答：以從磁盤讀入數(shù)據(jù)為例，說明DMA的工作流程。(2)中斷驅動I/O 控制方式：適用于有中斷機構的計算機系統(tǒng)中。6．試說明推動I/O控制發(fā)展的主要因素是什么？答：推動I/O 控制發(fā)展的主要動力在于盡量減少主機對I/O 控制的干預，把主機從繁雜的I/O控制事務中解脫出來，用更多的時間和精力去完成其數(shù)據(jù)處理任務。缺點是能連接的設備數(shù)僅為2~4 臺，控制器中無緩沖，難于適應處理器速度的提高，不支持Pentium機。5．試對VESA 及PCI兩種總線進行比較。（3）數(shù)組多路通道。通常含有許多非分配型子通道，數(shù)量從幾十到數(shù)百個，每個子通道連接一臺I/O 設備，控制其I/O 操作。答：由設備控制器與處理機的接口，設備控制器與設備的接口與I/O邏輯組成。（4）把從磁盤上讀出的信息裝入找到的主存塊中。28．試說明改進型 Clock 置換算法的基本原理.答：因為修改過的頁面在換出時付出的開銷比未被修改過的頁面大，在改進型Clock 算法中，既考慮頁面的使用情況，還要增加置換代價的因素；在選擇頁面作為淘汰頁面時，把同時滿足未使用過和未被修改作為首選淘汰頁面。(參考答案有錯)答：當分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為3時，缺頁10次，缺頁率: 10/12=5/6；當分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為4時，缺頁8次，缺頁率: 8/12=2/3.以上解答出錯(若采用LRU算法則是正確的)。UNIX 系統(tǒng)允許頁面共享，某進程請求的頁面有可能已調入內存，直接使用不再調入。對于可能修改的，在換出時便調到對換區(qū)，以后需要時再從對換區(qū)調入。其中狀態(tài)位P 指示該頁是否調入內存，供程序訪問時參考；訪問字段A 用于記錄本頁在一段時間內被訪問的次數(shù)，或最近已有多長時間未被訪問，提供給置換算法選擇換出頁面時參考；修改位M 表示該頁在調入內存后是否被修改過；外存地址用于指出該頁在外存上的地址，通常是物理塊號，供調入該頁時使用。允許只裝入少數(shù)頁面的程序（及數(shù)據(jù)），便啟動運行。（2）離散分配方式分為分頁、分段和段頁式存儲管理。而段的長度卻不固定,決定于用戶所編寫的程序,通常由編譯程序在對原程序進行編譯時,根據(jù)信息的性質來劃分。16．為什么說為什么說分段系統(tǒng)比分頁系統(tǒng)更易于實現(xiàn)信息的共享和保護？答：分頁系統(tǒng)的每個頁面是分散存儲的，為了實現(xiàn)信息共享和保護，頁面之間需要一一對應，為此需要建立大量的頁表項；而分段系統(tǒng)的每個段都從0 編址，并采用一段連續(xù)的地址空間，在實現(xiàn)共享和保護時，只需為要共享和保護的程序設置一個段表項，將其中的基址與內存地址一一對應就能夠實現(xiàn)。15．在具有快表的段頁式存儲管理方式中，如何實現(xiàn)地址變換？答：在CPU給出有效地址后，由地址變換機構自動將頁號P送入高速緩沖寄存器，并將此頁號與高速緩存中的所有頁號比較，若找到匹配頁號，表示要訪問的頁表項在快表中。分段存儲管理方式能較好解決這個問題。3) 信息保護。2) 信息共享。14．較詳細的說明引入分段存儲管理是為了滿足用戶哪幾方面的需要。12．在以進程為單位進行對換時，每次是否都將整個進程換出？為什么？答：在以進程為單位進行對換時，并非每次都將整個進程換出。最壞適應算法優(yōu)缺點：剩下空閑區(qū)不太小，產生碎片幾率小，對中小型文件分配分區(qū)操作有利；存儲器中缺乏大空閑區(qū)，對大型文件分區(qū)分配不利。答：分區(qū)存儲管理中的常用分配策略：首次適應算法、循環(huán)首次適應算法、最佳適應算法、最壞適應算法。（4）回收區(qū)前后均不鄰空閑區(qū)。（2）回收區(qū)后鄰空閑區(qū)。當分區(qū)分配出去后，把狀態(tài)位由“0”改為“1”。運行時動態(tài)鏈接是指對某些目標模塊的鏈接，是在程序執(zhí)行中需要該目標模塊時，才對它進行的鏈接。（2）可重定位裝入方式，適用于多道程序環(huán)境。如下圖由此進行的安全性檢查得知，可以找到一個安全序列{P2,P0,P1,P3,P4}。③ 系統(tǒng)暫時先假定可為P0分配資源，并修改______________有關數(shù)據(jù)，如下圖所示綜上所述系統(tǒng)可以將資源分配給它。銀行家算法各種資源數(shù)量分別為7，在T0時刻的資源分配如圖所示：（2）具體分析如下：① Requst0(0,1,0)=Need0(7,4,3)。19．在解決死鎖問題的幾個方法中，哪種方法最易于實現(xiàn)？哪種方法使資源利用率最高？答：解決死鎖的四種方法即預防、避免、檢測和解除死鎖中，預防死鎖最容易實現(xiàn)；避免死鎖使資源的利用率最高。又如，另一任務在400 ms 時必須完成，它本身需要運行 150 ms，則其松弛程度為 250 ms。圖39 EDF算法用于非搶占調度的調度方式17．什么是最低松弛度優(yōu)先調度算法？舉例說明之。該例中具有四個非周期任務，它們先后到達。截止時間越早則優(yōu)先級越高。15．按照調度方式可將實時調度算法分為哪幾種？答：可分為非搶占式和搶占式兩種算法。（3）長批處理作業(yè)，它將依次在第1，2，…，n個隊列中運行，然后再按輪轉方式運行，用戶不必擔心其作業(yè)長期得不到處理。12．通過一個例子來說明通常的優(yōu)先級調度算法不能適用于實時系統(tǒng)？答：實時系統(tǒng)的調度算法很多，主要是基于任務的開始截止時間和任務緊急/松弛程度的任務優(yōu)先級調度算法，通常的優(yōu)先級調度算法不能滿足實時系統(tǒng)的調度實時性要求而不適用。SPF算法每次調度都從后備隊列中選擇一個或若干個估計運行時間最短的作業(yè)，調入內存中運行。10．試比較FCFS和SPF兩種進程調度算法。實時系統(tǒng)的調度算法：最早截止時間優(yōu)先即EDF、最低松弛度優(yōu)先即LLF算法。7．在選擇調度方式和調度算法時，應遵循的準則是什么？答：（1）面向用戶的準則：周轉時間短、響應時間快、截止時間的保證、優(yōu)先權準則。最簡單的是先來服務調度算法，較常用的是短作業(yè)優(yōu)先調度算法和基于作業(yè)優(yōu)先級的調度算法。作業(yè)流是指若干個作業(yè)進入系統(tǒng)后依次存放在外存上形成的輸入作業(yè)流；在操作系統(tǒng)的控制下，逐個作業(yè)進程處理，于是形成了處理作業(yè)流。2．何謂作業(yè)、作業(yè)步和作業(yè)流？答：作業(yè)包含通常的程序和數(shù)據(jù)，還配有作業(yè)說明書。第三章第三章 處理機調度與死鎖1．高級調度與低級調度的主要任務是什么？為什么要引入中級調度？答：高級調度的主要任務是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊列中的那些作業(yè)調入內存。43．試說明內核支持線程的實現(xiàn)方法。42．試說明用戶級線程的實現(xiàn)方法。用戶級線程的切換通常發(fā)生在一個應用進程的諸多線程之間，同樣無需內核支持。公用信號量是為實現(xiàn)不同進程間或不同進程中各線程之間的同步而設置的。共有四種同步模型：互斥鎖、讀寫鎖、條件變量和信號。進程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運行時必不可少的資源，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但可以訪問隸屬進程的資源。線程在OS 中作為調度和分派的基本單位，進程只作為資源擁有的基本單位。進程是分配資源的基本單位,而線程則是系統(tǒng)調度的基本單位。答：用戶用低級通信工具實現(xiàn)進程通信很不方便，效率低，通信對用戶不透明，所有操作都必須由程序員來實現(xiàn)，而高級通信工具彌補了這些缺陷，用戶直接利用操作系統(tǒng)提供的一組通信命令，高效地傳送大量的數(shù)據(jù)。L,RN,0)。Swait(mx,1,1)。答：對AND信號量加以擴充，形成的信號量集合的讀寫機制。signal(k1,k2,k3,...,kn)。nextc:=buffer(out)。until false。in:=(in+1) mod n。…wait(empty)。解決生產者－消費者問題可描述如下:var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0。consume the item in enxtc。endbegin in:=out:=0。nextc:=buffer(out)。in:=(in+1)mod n。buffer:array[0,…,n1]of item。生產者利用該過程將自己生產的產品放到緩沖池，用整型變量count 表示在緩沖池中已有的產品數(shù)目，當count≥n 時，表示緩沖池已滿，生產者須等待。until false。endpute:beginrepeat……wait(full)。wait(empty)。pute data in nextc。wait(mutex)。signal(mutex)。gather:beginrepeat……gather data in nextp?！璗hink。Wait(. chopstick[(i+1) mod 5])。 */consumer item in nextc。out:=out+1。 */until false。 /* 應為wait(empty),而且還應該在wait(mutex)的前面 */buffer(in):=nextp。remainder sectionuntil false。記錄型信號量：lock(W): W:=W+1。25．我們在為某一臨界資源設置一把鎖W，當W=1時表示關鎖，當W=0時表示鎖已打開。如果缺少signal(empty)，在生產者進程向n個緩沖區(qū)投滿產品后消費者進程才開始從中取產品，這時empty=0，full=n，那么每當消費者進程取走一個產品empty 值并不改變，直到緩沖池取空了，empty 值也是0，即使目前緩沖池有n 個空緩沖區(qū)，生產者進程要想再往緩沖池中投放產品也會因為申請不到空緩沖區(qū)被阻塞。 wait(j)。 end。 end。 end。 end。 end。begin wait(b)。 S2。 signal(a)。 end。begin wait(f)。begin wait(e)。begin wait(d)。begin wait(c)。begin wait(b)。 S2。 signal(a)。利用信號量實現(xiàn)進程互斥的進程描述如下：Var mutex: semaphore:=1；beginparbeginprocess 1: beginrepeatwait(mutex)；critical sectionsignal(mutex)；remainder sectionuntil false；endprocess 2: beginrepeatwait(mutex)；critical sectionsignal(mutex)；remainder sectionuntil false；endparend22．試寫出相應的程序來描述圖217所示的前驅圖。21．如何利用信號量機制來實現(xiàn)多個進程對臨界資源的互斥訪問？并舉例說明之。執(zhí)行一次wait 操作，意味著進程請求一個單位的該類資源，使系統(tǒng)中可供分配的該類資源減少一個，因此描:=；0時，表示該類資源已分配完畢，進程應調用block原語自我阻塞，放棄處理機。17．為什么進程在進入臨界區(qū)之前應先執(zhí)行“進入?yún)^(qū)”代碼？而在退出前又要執(zhí)行“退出區(qū)