【正文】 答：第一層：對(duì)象及其屬性說明（文件、目錄、硬盤或磁帶存儲(chǔ)空間）；第二層：對(duì)對(duì)象操縱和管理的軟件集合（I/O控制層即設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、基本文件系。③文件是具有文件名的一組相關(guān)信息的集合。組合數(shù)據(jù)項(xiàng)由若干數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成。第六章1．何謂數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄和文件？答：①數(shù)據(jù)項(xiàng)分為基本數(shù)據(jù)項(xiàng)和組合數(shù)據(jù)項(xiàng)。操作系統(tǒng)將RAID中的一組物理磁盤驅(qū)動(dòng)器看作一個(gè)單個(gè)的邏輯磁盤驅(qū)動(dòng)器。其設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以接受所有標(biāo)準(zhǔn)的磁盤操作，但這些操作不是在磁盤上而是在內(nèi)存中，因此速度更快。只要延遲寫塊仍在空閑緩沖隊(duì)列中，任何要求訪問都可直接從其中讀出數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入其中，而不必去訪問磁盤。延遲寫是指在寫盤塊時(shí)，將對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)中的立即寫數(shù)據(jù)暫時(shí)不立即寫以備不久之后再被訪問，只將它置上“延遲寫”標(biāo)志并掛到空閑緩沖隊(duì)列的末尾。若有便直接從中提取數(shù)據(jù)交付給請(qǐng)求進(jìn)程，避免了訪盤操作，本次訪問速度提高46 個(gè)數(shù)量級(jí)；否則先從磁盤中將要訪問的數(shù)據(jù)讀入并交付給請(qǐng)求者進(jìn)程，同時(shí)送高速緩存以便下次直接讀取。，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交付？答：數(shù)據(jù)交付是指將磁盤高速緩存中的數(shù)據(jù)傳給請(qǐng)求進(jìn)程。為提高磁盤I/O的速度，便引入了磁盤高速緩沖。？何謂磁盤高速緩沖？答：目前磁盤的I/O速度遠(yuǎn)低于內(nèi)存的訪問速度，通常低上46個(gè)數(shù)量級(jí)。？每種算法優(yōu)先考慮的問題是什么？答：目前常用的磁盤調(diào)度算法有先來先服務(wù)、最短尋道時(shí)間優(yōu)先及掃描等算法。（3）Tt 是指數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入經(jīng)歷的時(shí)間。硬盤15000r/min時(shí)Tr為2ms。（1）Ts 是啟動(dòng)磁臂時(shí)間s 與磁頭移動(dòng)n條磁道的時(shí)間和，即Ts = m n + s。？答：設(shè)備中斷處理程序通常需完成如下工作：(1) 喚醒被阻塞的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)程；(2) 保護(hù)被中斷進(jìn)程的CPU環(huán)境；(3) 分析中斷原因、轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備中斷處理程序；(4) 進(jìn)行中斷處理；(5) 恢復(fù)被中斷進(jìn)程。答：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序具有如下特點(diǎn)：（1）是請(qǐng)求 I/O 進(jìn)程與設(shè)備控制器間的一個(gè)通信程序；（2）驅(qū)動(dòng)程序與 I/O 設(shè)備的特性緊密相關(guān)；（3）驅(qū)動(dòng)程序與 I/O 控制方式緊密相關(guān)；（4）驅(qū)動(dòng)程序與硬件緊密相關(guān)，部分程序用匯編語言書寫，基本部分往往固化在ROM中。（3）一旦打印機(jī)空閑，輸出進(jìn)程便從請(qǐng)求打印隊(duì)列的隊(duì)首取出一張請(qǐng)求打印表，根據(jù)表中要求將要打印的數(shù)據(jù)從輸出井傳送到內(nèi)存緩沖區(qū)，再由打印機(jī)進(jìn)行打印。答：SPOOLing 系統(tǒng)由輸入井和輸出井、輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)、輸入進(jìn)程 SPi 和輸出進(jìn)程 SPo 三部分組成。可虛擬設(shè)備是指一臺(tái)物理設(shè)備在采用虛擬技術(shù)后，可變成多臺(tái)邏輯上的虛擬設(shè)備，則可虛擬設(shè)備是可共享的設(shè)備，將它同時(shí)分配給多個(gè)進(jìn)程使用，并對(duì)這些訪問該物理設(shè)備的先后次序進(jìn)行控制。(6) 只有在設(shè)備、控制器和通道三者都分配成功時(shí)，這次的設(shè)備分配才算成功，然后便可啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。(4) 到設(shè)備控制表中找出與其相連接的控制器的控制器控制表，根據(jù)狀態(tài)字段判斷是否忙碌，忙則等待；否則將該控制器分配給進(jìn)程。(2) 根據(jù)邏輯設(shè)備表獲得I/O請(qǐng)求的邏輯設(shè)備對(duì)應(yīng)物理設(shè)備在系統(tǒng)設(shè)備表中的指針。鑒于驅(qū)動(dòng)程序是與硬件或設(shè)備緊密相關(guān)的軟件，必須在驅(qū)動(dòng)程序之上設(shè)置一層設(shè)備獨(dú)立性軟件，執(zhí)行所有設(shè)備的公有操作、完成邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名的轉(zhuǎn)換（為此應(yīng)設(shè)置一張邏輯設(shè)備表）并向用戶層（或文件層）軟件提供統(tǒng)一接口，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性，應(yīng)引入邏輯設(shè)備和物理設(shè)備概念?；竞x是應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備，應(yīng)用程序以邏輯設(shè)備名請(qǐng)求使用某類設(shè)備。因此，在設(shè)備分配程序中需增加一個(gè)功能，用于對(duì)本次的設(shè)備分配是否會(huì)發(fā)生死鎖進(jìn)行安全性計(jì)算，僅當(dāng)計(jì)算結(jié)果表明分配安全的情況下才進(jìn)行分103f配。優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)進(jìn)程可同時(shí)操作多個(gè)設(shè)備，進(jìn)程推進(jìn)迅速。②不安全分配方式是指進(jìn)程發(fā)出I/O 請(qǐng)求后仍繼續(xù)執(zhí)行，需要時(shí)又可發(fā)出第二個(gè)I/O 請(qǐng)求、第三個(gè)I/O 請(qǐng)求。這種分配方式已經(jīng)摒棄了造成死鎖的“請(qǐng)求和保持”條件，分配是安全的。14．何謂安全分配方式和不安全分配方式？答：① 安全分配方式是指每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出I/O 請(qǐng)求后，便進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到其I/O 操作完成時(shí)才被喚醒。② 提取輸出工作緩沖區(qū)的工作情況為：當(dāng)要輸出數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用GetBuf(OutputQueue)過程，從輸出隊(duì)列的隊(duì)首取得一裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)作為提取輸出工作緩沖區(qū)Sout。答：① 收容輸入工作緩沖區(qū)的工作情況為：在輸入進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用GetBuf(EmptyQueue)過程，從EmptyQueue隊(duì)列的隊(duì)首摘下一個(gè)空緩沖區(qū)，作為收容輸入工作緩沖區(qū)Hin。12．試?yán)L圖說明把多緩沖用于輸出時(shí)的情況。因此耗時(shí)大約為max(C+M,T)。11．為什么在雙緩沖情況下，系統(tǒng)對(duì)一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max（T,C）?答：寫入者花費(fèi)時(shí)間T 將數(shù)據(jù)寫滿一個(gè)緩沖區(qū)后再寫另一個(gè)緩沖區(qū)；讀出者花費(fèi)時(shí)間M 將一個(gè)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)送到用戶區(qū)后再傳送另一個(gè)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，計(jì)算者讀出用戶區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 9．引入緩沖的主要原因是什么？答：引入緩沖的主要原因是：（1）緩和CPU與I/O 設(shè)備間速度不匹配的矛盾（2）減少對(duì)CPU的中斷頻率，放寬對(duì)中斷響應(yīng)時(shí)間的限制（3）提高CPU與I/O 設(shè)備之間的并行性10．在單緩沖情況下，為什么系統(tǒng)對(duì)一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max（C,T）+M ?答：在塊設(shè)備輸入時(shí)，先從磁盤把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)，耗時(shí)為T；然后由操作系統(tǒng)將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)送給用戶區(qū)，耗時(shí)M；接下來由CPU 對(duì)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，耗時(shí)C。整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程由DMA控制器控制。同時(shí)還發(fā)送本次要讀入數(shù)據(jù)的內(nèi)存起始目標(biāo)地址，送入內(nèi)存地址寄存器MAR；本次要讀數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)送入數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器DC，將磁盤中的源地址直接送DMA控制器的I/O 控制邏輯上。當(dāng)CPU要從磁盤讀入數(shù)據(jù)塊時(shí)，先向磁盤控制器發(fā)送一條讀命令。8．試說明DMA 的工作流程。(3)直接存儲(chǔ)器訪問（DMA）I/O 控制方式：適用于具有DMA控制器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。(1)程序I/O 方式：早期計(jì)算機(jī)無中斷機(jī)構(gòu)，處理機(jī)對(duì)I/O設(shè)備的控制采用程序I/O方式或稱忙等的方式。同時(shí)，中斷機(jī)制在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的引入、DMA 控制器的出現(xiàn)和通道研制的成功使I/O 控制的發(fā)展具備了技術(shù)支持和成為可能。可連接ISA、EISA 等傳統(tǒng)總線，又支持Pentium的64位系統(tǒng)，是基于奔騰等新一代微處理器而發(fā)展的總線。PCI總線在CPU和外設(shè)間插入了復(fù)雜的管理層，協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸和提供一致接口。廣泛用于486微機(jī)。答：VESA總線的設(shè)計(jì)思想是以低價(jià)占領(lǐng)市場(chǎng)。含有多個(gè)非分配型子通道，具有很高的數(shù)據(jù)傳輸率和通道利用率。（3）數(shù)組多路通道。（2）數(shù)組選擇通道。通常含有許多非分配型子通道，數(shù)量從幾十到數(shù)百個(gè)，每個(gè)子通道連接一臺(tái)I/O 設(shè)備，控制其I/O 操作。3．什么是字節(jié)多路通道？什么是數(shù)組選擇通道和數(shù)組多路通道？答：（1）字節(jié)多路通道。答：由設(shè)備控制器與處理機(jī)的接口，設(shè)備控制器與設(shè)備的接口與I/O邏輯組成。請(qǐng)求分段系統(tǒng)中的缺頁(yè)中斷處理過程如下圖所示： 30．如何實(shí)現(xiàn)分段共享 ?答：在每個(gè)進(jìn)程的段表中，用相應(yīng)的表項(xiàng)指向共享段在內(nèi)存中起始地址；配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為共享段表，在段表項(xiàng)中設(shè)置共享進(jìn)程計(jì)數(shù)Count ，每調(diào)用一次該共享段，Count值增 1，每當(dāng)進(jìn)程釋放一個(gè)共享段時(shí)，Count 減1，若減為0，則系統(tǒng)回收該共享段的物理內(nèi)存，取消在共享段表中該段對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)；共享段應(yīng)給不同的進(jìn)程以不同的存取權(quán)限；不同的進(jìn)程可以使用不同的段號(hào)去共享該段。（4）把從磁盤上讀出的信息裝入找到的主存塊中。答：請(qǐng)求分段系統(tǒng)中的缺頁(yè)中斷處理過程描述如下：（1）根據(jù)當(dāng)前執(zhí)行指令中的邏輯地址查頁(yè)表，判斷該頁(yè)是否在主存儲(chǔ)器中（2）該頁(yè)標(biāo)志為“0”形成缺頁(yè)中斷，中斷裝置通過交換PSW讓操作系統(tǒng)的中斷處理程序占用處理器。28．試說明改進(jìn)型 Clock 置換算法的基本原理 .答：因?yàn)樾薷倪^的頁(yè)面在換出時(shí)付出的開銷比未被修改過的頁(yè)面大，在改進(jìn)型Clock 算法中，既考慮頁(yè)面的使用情況，還要增加置換代價(jià)的因素；在選擇頁(yè)面作為淘汰頁(yè)面時(shí)，把同時(shí)滿足未使用過和未被修改作為首選淘汰頁(yè)面。26．在一個(gè)請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，采用LRU 頁(yè)面置換算法時(shí)，假如一個(gè)作業(yè)的頁(yè)面走向?yàn)?4 , 3 , 2 ,1 , 4 , 3 , 5 , 4 ,3 , 2 , 1 ,5 ，當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M分別為3和4時(shí)，試計(jì)算訪問過程中所發(fā)生的缺頁(yè)次數(shù)和缺頁(yè)率 ? 比較所得結(jié)果 ?答：當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為3時(shí)，缺頁(yè)7次，缺頁(yè)率: 7/12=；當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為4時(shí)，缺頁(yè)4次，缺頁(yè)率: 4/12=.27．實(shí)現(xiàn)LRU算法所需的硬件支持是什么?答：需要寄存器和棧等硬件支持。24．在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，常采用哪幾種頁(yè)面置換算法？答：采用的頁(yè)面置換算法有：最佳置換算法和先進(jìn)先出置換算法，最近最久未使用（LRU）置換算法，Clock置換算法，最少使用置換算法，頁(yè)面緩沖算法等。曾經(jīng)運(yùn)行過但被換出頁(yè)面，下次從對(duì)換區(qū)調(diào)入。（3）UNIX 方式。（2）系統(tǒng)缺少足夠?qū)Q區(qū)空間時(shí)，不被修改的文件直接從文件區(qū)調(diào)入；當(dāng)換出這些頁(yè)面時(shí)，未被修改的不必?fù)Q出，再調(diào)入時(shí)，仍從文件區(qū)直接調(diào)入。23．在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，應(yīng)從何處將所需頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存？答：請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中的缺頁(yè)從何處調(diào)入內(nèi)存分三種情況：（1）系統(tǒng)擁有足夠?qū)Q區(qū)空間時(shí)，可以全部從對(duì)換區(qū)調(diào)入所需頁(yè)面，提高調(diào)頁(yè)速度。22．在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，頁(yè)表應(yīng)包括哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)？每項(xiàng)的作用是什么？答：頁(yè)表應(yīng)包括：頁(yè)號(hào)、物理塊號(hào)、狀態(tài)位P、訪問字段A、修改位M和外存地址。（2）在請(qǐng)求分段系統(tǒng)中是在分段系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了請(qǐng)求調(diào)段及分段置換103f功能后形成的段式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。20．實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器需要哪些硬件支持？答：（1）請(qǐng)求分頁(yè)（段）的頁(yè)（段）表機(jī)制（2）缺頁(yè)（段）中斷機(jī)構(gòu)（3）地址變換機(jī)構(gòu)21．實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器需要哪幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)？答：（1）在分頁(yè)請(qǐng)求系統(tǒng)中是在分頁(yè)的基礎(chǔ)上，增加了請(qǐng)求調(diào)頁(yè)功能和頁(yè)面置換功能所形成的頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。分頁(yè)式存儲(chǔ)管理旨在提高內(nèi)存利用率，分段式存儲(chǔ)管理旨在滿足用戶(程序員)的需要，段頁(yè)式存儲(chǔ)管理則將兩者結(jié)合起來，具有分段系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)、可共享、易于保護(hù)和動(dòng)態(tài)鏈接等優(yōu)點(diǎn)，又能像分頁(yè)系統(tǒng)很好解決外部碎片及為各段可離散分配內(nèi)存等問題，是比較有效的存儲(chǔ)管理方式；19．虛擬存儲(chǔ)器有哪些特征？其中最本質(zhì)的特征是什么？答：虛擬存儲(chǔ)器有多次性、對(duì)換性、虛擬性三大特征。單一方式將內(nèi)存分為系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，最簡(jiǎn)單，只用于單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)；分區(qū)方式分固定和動(dòng)態(tài)分區(qū)。（3）分頁(yè)的作業(yè)地址空間是一維的,而分段作業(yè)地址空間則是二維的。（2）頁(yè)的大小固定且由系統(tǒng)決定，由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址兩部分，是由機(jī)械硬件實(shí)現(xiàn)的,因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的的頁(yè)面。17．分段和分頁(yè)存儲(chǔ)管理有何區(qū)別？答：（1）是信息的物理單位，分頁(yè)是為了實(shí)現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外部零頭，提高內(nèi)存利用率。但若寄存器已滿，則OS必須找到合適的頁(yè)表項(xiàng)換出。可直接從快表讀出該頁(yè)對(duì)應(yīng)物理塊號(hào)，送到物理地址寄存器中。所以動(dòng)態(tài)鏈接也要求以段作為管理單位。5) 動(dòng)態(tài)鏈接。在實(shí)際應(yīng)用中，有些段特別是數(shù)據(jù)段，在使用過程中會(huì)不斷增長(zhǎng)，事先又無法確切知道增長(zhǎng)多少。對(duì)信息的邏輯單位進(jìn)行保護(hù)，分段能更有效方便地實(shí)現(xiàn)信息保護(hù)功能。為了實(shí)現(xiàn)段的共享，希望存儲(chǔ)管理能與用戶程序分段的組織方式相適應(yīng)。在實(shí)現(xiàn)對(duì)程序和數(shù)據(jù)的共享時(shí)，是以信息邏輯單位為基礎(chǔ)。因此，希望要訪問的邏輯地址是由段名和段內(nèi)偏移量決定。答：1) 方便編程。13．為實(shí)現(xiàn)分頁(yè)存儲(chǔ)管理，需要哪些硬件的支持？答：動(dòng)態(tài)重定位技術(shù)、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)、多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。系統(tǒng)首先選擇處于阻塞狀態(tài)且優(yōu)先級(jí)最低的進(jìn)程作為換出進(jìn)程，然后啟動(dòng)磁盤，將該進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)傳送到磁盤的兌換區(qū)。11．為實(shí)現(xiàn)對(duì)換，系統(tǒng)應(yīng)具備哪幾方面的功能？答：系統(tǒng)應(yīng)具備三方面功能：對(duì)換空間管理，進(jìn)程換出，進(jìn)程換入。10．在系統(tǒng)中引入對(duì)換后可帶來哪些好處？答：交換技術(shù)將暫不需要的作業(yè)移到外存，讓出內(nèi)存空間以調(diào)入其它作業(yè)，交換到外存的作業(yè)也可以被再次調(diào)入。循環(huán)首次適應(yīng)算法優(yōu)缺?103f悖耗詿嬋障蟹智植季齲跎倭瞬檎蟻低晨?；泉NΥ罌障蟹智賈虜荒蘢叭氪笮妥饕怠?最佳適應(yīng)算法優(yōu)缺點(diǎn)：每次分配給文件的都是最適合該文件大小的分區(qū)，內(nèi)存中留下許多難以利用的小空閑區(qū)。答：分區(qū)存儲(chǔ)管理中的常用分配策略：首次適應(yīng)算法、循環(huán)首次適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法、最壞適應(yīng)算法。8．令 表示大小為 、地址為x 的塊的伙伴系統(tǒng)地址，試寫出 的通用表達(dá)式。（4）回收區(qū)前后均不鄰空閑區(qū)。（3）回收區(qū)前后均鄰空閑區(qū)。（2）回收區(qū)后鄰空閑區(qū)。7．在采用首次適應(yīng)算法回收內(nèi)存時(shí)，可能出現(xiàn)哪幾種情況？應(yīng)怎樣處理這些情況？答：在采用首次適應(yīng)算法回收內(nèi)存時(shí)可能出現(xiàn)4種情況：（1）回收區(qū)前鄰空閑區(qū)。當(dāng)分區(qū)分配出去后，把狀態(tài)位由“0”改為“1”。主要工作是修改程序內(nèi)的相對(duì)地址和修改目標(biāo)程序中的外部調(diào)用標(biāo)號(hào)。運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接是指對(duì)某些目標(biāo)模塊的鏈接，是在程序執(zhí)行中需要該目標(biāo)模塊時(shí)，才對(duì)它進(jìn)行的鏈接。3．何謂靜態(tài)鏈接？何謂裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接和運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)鏈接？P120答：靜態(tài)鏈接是指在程序運(yùn)行前，先將各目標(biāo)模塊及它們所需的庫(kù)函數(shù)，鏈接成一個(gè)完整的裝配模塊，以后不再拆開的鏈接方式。（2）可重定位裝入方式，適用于多道程序環(huán)境。增加CPU中寄存器數(shù)量大大緩解對(duì)存儲(chǔ)器壓力。如下圖 由此進(jìn)行的安全性檢查得知，可以找到一個(gè)安全序列{P2,P0,P1,P3,P4}。① Request(1,2,2,2) = Need2(2,3,5,6)。③ 系統(tǒng)暫時(shí)先假定可為P0分配資源，并修改______________有關(guān)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。系統(tǒng)先假定可為P0