【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(nèi)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(qū)動器，組成高度可靠快速大容量的磁盤系統(tǒng)。當(dāng)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(dāng)進(jìn)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(jī)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(zhuǎn)速度有關(guān)：Tt = b/rN。（2）Tr是指定扇區(qū)移動到磁頭下面所經(jīng)歷的時間。21．試說明設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)具有哪些功能？答：設(shè)備驅(qū)動程序的主要功能包括：（1）將接收到的抽象要求轉(zhuǎn)為具體要求；（2）檢查用戶I/O請求合法性，了解I/O 設(shè)備狀態(tài)，傳遞有關(guān)參數(shù)，設(shè)置設(shè)備工作方式；（3）發(fā)出I/O 命令，啟動分配到的I/O設(shè)備，完成指定I/O 操作；（4）及時響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來的中斷請求，根據(jù)中斷類型調(diào)用相應(yīng)中斷處理程序處理；（5）對于有通道的計算機(jī)，驅(qū)動程序還應(yīng)該根據(jù)用戶 I/O 請求自動構(gòu)成通道程序。19．在實(shí)現(xiàn)后臺打印時，SPOOLing 系統(tǒng)應(yīng)為請求I/O 的進(jìn)程提供哪些服務(wù)？答：在實(shí)現(xiàn)后臺打印時，SPOOLing 系統(tǒng)應(yīng)為請求 I/O的進(jìn)程提供以下服務(wù)：（1）由輸出進(jìn)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(jìn)程為用戶進(jìn)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(shè)備虛擬？實(shí)現(xiàn)設(shè)備虛擬時所依賴的關(guān)鍵技術(shù)是什么？答：設(shè)備虛擬是指把獨(dú)占設(shè)備經(jīng)過某種技術(shù)處理改造成虛擬設(shè)備。(3) 檢索系統(tǒng)設(shè)備表，找到屬于請求類型、空閑可用且分配安全設(shè)備的設(shè)備控制表，將對應(yīng)設(shè)備分配給請求進(jìn)程；未找到則等待等待喚醒和分配。在應(yīng)用程序中，使用邏輯設(shè)備名請求使用某類設(shè)備；系統(tǒng)執(zhí)行時是使用物理設(shè)備名。15．為何要引入設(shè)備獨(dú)立性？如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性？答：現(xiàn)代操作系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，都實(shí)現(xiàn)了設(shè)備獨(dú)立性或設(shè)備無關(guān)性。僅當(dāng)進(jìn)程請求的設(shè)備已被另一個進(jìn)程占有時，進(jìn)程才進(jìn)入阻塞狀態(tài)。在采用這種分配策略時，一旦進(jìn)程已獲得某種設(shè)備資源后便阻塞，使它不可能再請求任何資源，而在它運(yùn)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(diào)用PutBuf(InputQueue, Hin)過程，將該緩沖區(qū)掛在輸入隊列InputQueue的隊尾?？紤]M 是內(nèi)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(rèn)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(wù)。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(qū)動I/O 控制方式：適用于有中斷機(jī)構(gòu)的計算機(jī)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(jī)對I/O 控制的干預(yù)，把主機(jī)從繁雜的I/O控制事務(wù)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(wù)。缺點(diǎn)是能連接的設(shè)備數(shù)僅為2~4 臺，控制器中無緩沖，難于適應(yīng)處理器速度的提高，不支持Pentium機(jī)。4．如何解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問題？答：解決問題的有效方法是增加設(shè)備到主?103f淶耐范輝黽油ǖ潰巖桓鏨璞噶蕉喔隹刂破魃?，控制器又连到多个通道上，这种多通仑溄g澆餼雋恕捌烤薄蔽侍?，提高猎A低晨煽啃?，个柄Fǖ闌蚩刂破韉墓收喜換崾股璞負(fù)痛媧⑵髦涿揮型貳?5．試對VESA 及PCI兩種總線進(jìn)行比較。按數(shù)組方式傳送數(shù)據(jù)，傳輸速率很高，每次只允許一個設(shè)備數(shù)據(jù)。按字節(jié)交叉方式工作的通道。第五章1．試說明設(shè)備控制器的組成。（3）操作系統(tǒng)處理缺頁中斷處理的辦法是查主存分配表找一個空閑的主存塊，查頁表找出該頁在磁盤上位置，啟動磁盤讀出該頁信息。寄存器用于記錄某進(jìn)程在內(nèi)存中各頁的使用情況，棧用于保存當(dāng)前使用的各個頁面的頁面號。UNIX 系統(tǒng)允許頁面共享，某進(jìn)程請求的頁面有可能已調(diào)入內(nèi)存，直接使用不再調(diào)入。對于可能修改的，在換出時便調(diào)到對換區(qū)，以后需要時再從對換區(qū)調(diào)入。其中狀態(tài)位P 指示該頁是否調(diào)入內(nèi)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(nèi)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(diào)入內(nèi)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(diào)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(yùn)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(jìn)行編譯時,根據(jù)信息的性質(zhì)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(shí)現(xiàn)信息的共享和保護(hù)？答：分頁系統(tǒng)的每個頁面是分散存儲的，為了實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)，頁面之間需要一一對應(yīng)，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(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)時，只需為要共享和保護(hù)的程序設(shè)置一個段表項，將其中的基址與內(nèi)存地址一一對應(yīng)就能夠?qū)崿F(xiàn)。15．在具有快表的段頁式存儲管理方式中，如何實(shí)現(xiàn)地址變換？答：在CPU給出有效地址后，由地址變換機(jī)構(gòu)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(hù)。2) 信息共享。14．較詳細(xì)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(jìn)程為單位進(jìn)行對換時，每次是否都將整個進(jìn)程換出？為什么？答：不是。最壞適應(yīng)算法優(yōu)缺點(diǎn)：剩下空閑區(qū)不太小，產(chǎn)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:當(dāng) 時， ；當(dāng) 時， 9．分區(qū)存儲管理中常用那些分配策略？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。將三個分區(qū)合并，修改前鄰空閑區(qū)大小為三者之和。將回收區(qū)與前鄰空閑區(qū)合并，將前鄰空閑區(qū)大小修改為兩者之和。5．在動態(tài)分區(qū)分配方式中，應(yīng)如何將各空閑分區(qū)鏈接成空閑分區(qū)鏈？答：在每個分區(qū)的起始部分，設(shè)置一些控制分區(qū)分配的信息，以及用于鏈接各分區(qū)所用的前向指針；在分區(qū)尾部設(shè)置一個后向指針，通過前后向鏈接指針，將所有空閑分區(qū)鏈成一個雙向鏈。裝入時動態(tài)鏈接是指將用戶源程序編譯后得到的一組目標(biāo)模塊，在裝入內(nèi)存時采用邊裝入邊鏈接的鏈接方式。2．可采用哪幾種方式將程序裝入內(nèi)存？它們分別適用于何種場合？答： （1）絕對裝入方式，只適用于單道程序環(huán)境。② Request(1,2,2,2) = Available2(1,3,5,4)；③ 系統(tǒng)先假定可為P2分配資源，并修改Available2，Allocation2和Need2向量，由此形成的資源變化情況如下圖所示： ④ 再利用安全性算法檢查此時系統(tǒng)是否安全。② Requst0(0,1,0)=Available(2,3,0)。21．在銀行家算法的例子中，如果P0發(fā)出請求向量由Request(0,2,0)改為Request(0,1,0)，問系統(tǒng)可否將資源分配給它？答：（1）可以。其必要條件是：互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件。例如，一個任務(wù)在200 ms 時必須完成，而它本身所需的運(yùn)行時間就有100 ms，因此，調(diào)度程序必須在100 ms 之前調(diào)度執(zhí)行，該任務(wù)的緊急程度(松弛程度)為100 ms。在此期間又到達(dá)作業(yè)4，其開始截止時間仍是早于任務(wù)2的，故在任務(wù)3執(zhí)行完后，系統(tǒng)又調(diào)度任務(wù)4執(zhí)行，最后才調(diào)度任務(wù)2執(zhí)行。圖39 是將該算法用于非搶占調(diào)度方式之例。答：根據(jù)任務(wù)的開始截止時間確定的任務(wù)優(yōu)先級調(diào)度算法。若處理機(jī)的處理能力不夠強(qiáng)，有可能因?yàn)樘幚頇C(jī)忙不過來而使某些實(shí)時任務(wù)得不到及時處理，導(dǎo)致發(fā)生難以預(yù)料的后果。對于稍長作業(yè)，通常只需在第二和第三隊列各執(zhí)行一時間片即可完成，其周轉(zhuǎn)時間仍然較短。一般應(yīng)考慮三個因素：系統(tǒng)對相應(yīng)時間的要求、就緒隊列中進(jìn)程的數(shù)目和系統(tǒng)的處理能力。該算法有利于長作業(yè)/進(jìn)程，不利于短作業(yè)/進(jìn)程。確定進(jìn)程優(yōu)先級的依據(jù)：進(jìn)程類型、進(jìn)程對資源的需求和用戶要求。分時系統(tǒng)的調(diào)度算法：時間片輪轉(zhuǎn)法。6．在搶占調(diào)度方式中，搶占的原則是什么？答：搶占的原則有：時間片原則、優(yōu)先權(quán)原則、短作業(yè)優(yōu)先權(quán)原則等。應(yīng)將哪些作業(yè)從外存調(diào)入內(nèi)存，取決于采用的調(diào)度算法。作業(yè)步是指每個作業(yè)運(yùn)行期間都必須經(jīng)過若干個相對獨(dú)立相互關(guān)聯(lián)的順序加工的步驟。使那些暫時不能運(yùn)行的進(jìn)程不再占用內(nèi)存資源，將它們調(diào)至外存等待，把進(jìn)程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。當(dāng)PTDA中的TCB 用完，而進(jìn)程又有新線程時，只要所創(chuàng)建的線程數(shù)目未超過系統(tǒng)允許值，系統(tǒng)可在為之分配新的TCB；在撤銷一個線程時，也應(yīng)回收線程的所有資源和TCB。內(nèi)核控制線程或輕型進(jìn)程LWP可通過系統(tǒng)調(diào)用獲得內(nèi)核提供服務(wù)，利用LWP進(jìn)程作為中間系統(tǒng)。在內(nèi)核空間里還為每個內(nèi)核支持線程設(shè)置了線程控制塊，內(nèi)核根據(jù)該控制塊感知某線程的存在并實(shí)施控制。這種線程的創(chuàng)建、撤銷、線程間的同步與通信等功能，都無需利用系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)。（2）公用信號量。39. 為了在多線程OS 中實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的同步與通信，通常提供了哪幾種同步機(jī)制？答：同步功能可以控制程序流并訪問共享數(shù)據(jù)，從而并發(fā)執(zhí)行多個線程。（3）擁有資源。答：（1）調(diào)度性。36．為什么要在OS 中引入線程？答：在操作系統(tǒng)中引入線程，則是為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷，使OS具有更好的并發(fā)性，提高CPU的利用率。Ssignal(mx,1)?！璖signal(L,1)。L,mx: semaphore:=RN,1。until false。signal(mutex)。wait(k1,k2,k3,...,kn)。signal(full)。 //s1,s2,...,sn為執(zhí)行生產(chǎn)者進(jìn)程除empty 外其余的條件wait(mutex)。in,out: integer:=0,0。end31．什么是AND信號量？試?yán)肁ND信號量寫出生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題的解法。until false。count:=count1。if then 。procedure entry dot(item)beginif count=n then not 。消費(fèi)者利用該過程從緩沖池中取出一個產(chǎn)品，當(dāng)count≤0時，表示緩沖池中已無可取的產(chǎn)品，消費(fèi)者應(yīng)等待。為了解決這個問題，引入了條件變量condition。signal(empty)。signal(full)。endb. Var empty, full: semaphore:=1, 0。signal(mutex)。until false。wait(mutex)。28．在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)；計算任務(wù)從該單?！璖ignal(chopstick[i])。end27．試?yán)糜涗浶托盘柫繉懗鲆粋€不會出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進(jìn)餐問題的算法.答：Var chopstick:array[0,…,4] of semaphore。 */signal(mutex)。wait(empty)。 */signal(mutex)。wait(mutex)。if(W0) then wakeup(W, L)例子：Var W:semaphore:=0；beginrepeatlock(W)。答：整型信號量：lock(W): while W=1 do noopW:=1?？紤]系統(tǒng)中緩沖區(qū)全滿時，若一生產(chǎn)者進(jìn)程先執(zhí)行了wait(mutex)操作并獲得成功，則當(dāng)再執(zhí)行wait(empty)操作時，它將因失敗而進(jìn)入阻塞狀態(tài)，它期待消費(fèi)者進(jìn)程執(zhí)行signal(empty)來喚醒自己，在此之前，它不可能執(zhí)行signal(mutex)操作，從而使試圖通過執(zhí)行wait(mutex)操作而進(jìn)入自己的臨界區(qū)的其他生產(chǎn)者和所有消費(fèi)者進(jìn)程全部進(jìn)入阻塞狀態(tài)，這樣容易引起系統(tǒng)死鎖。 end。wait(h)。 S7。 S6。 S5。 S4。 signal(e)。 signal(d)。 end。 semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0,0, 0。 wait(h)。 signal(h)。 signal(g)。 signal(f)。 signal(e)。 signal(d)。 end。 semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0。這樣，每個欲訪問該臨界資源的進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前，都要先對mutex 執(zhí)行wait 操作，若該資源此刻未被訪問，本次wait 操作必然成功，進(jìn)程便可進(jìn)入自己的臨界區(qū)，這時若再有其他進(jìn)程也欲進(jìn)入自己的臨界區(qū)，此時由于對mutex 執(zhí)行wait操作定會失敗，因而該進(jìn)程阻塞，從而保證了該臨界資源能被互斥訪問。若加1 ≤0，則表示在該信號量鏈表中，仍有等待該資源的進(jìn)程被阻塞，因此應(yīng)調(diào)用wakeup 原語，鏈表中的第一個等待進(jìn)程喚醒。19. 試從物理概念上說明記錄型信號量wait 和signal。舉例：有輸入進(jìn)程A 通過單緩沖向進(jìn)程B 提供數(shù)據(jù)。15．試說明引起進(jìn)程阻塞或被喚醒的主要事件是什么？答：a. 請求系統(tǒng)服務(wù)；b. 啟動某種操作；c. 新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)；d. 無新工作可做.16．進(jìn)程在運(yùn)行時存在哪兩種形式的制約？并舉例說明之。（2）若被終止進(jìn)程處于執(zhí)行狀態(tài)，立即終止該進(jìn)程的執(zhí)行，置調(diào)度標(biāo)志真，指示該進(jìn)程被終止后重新調(diào)度。答：引起進(jìn)程創(chuàng)建的主要事件有：用戶登錄、作業(yè)調(diào)度、提供服務(wù)、應(yīng)用請求。答： （1）就緒狀態(tài)→執(zhí)行狀態(tài)：進(jìn)程分