【正文】 2+8+11+4+18+2=452．磁盤請(qǐng)求以238柱面的次序到達(dá)磁盤驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)作業(yè)請(qǐng)求輸入設(shè)備工作時(shí)，操作系統(tǒng)就調(diào)用井管理讀程序，把讓輸入設(shè)備工作的任務(wù)，轉(zhuǎn)換成從輸入井中讀取所需要的信息；當(dāng)作業(yè)請(qǐng)求打印輸出時(shí)，操作系統(tǒng)就調(diào)用井管理寫程序，把讓輸出設(shè)備工作的任務(wù)，轉(zhuǎn)換成為往輸出井里輸出。因此，由于作業(yè)的輸出是針對(duì)輸出井進(jìn)行的，所以不會(huì)出現(xiàn)作業(yè)因?yàn)榈却敵龆枞默F(xiàn)象。（2）緩輸出程序總是查看“輸出井”中是否有等待輸出的作業(yè)信息。它們各自的作用如下。10．試述SPOOL系統(tǒng)中的3個(gè)組成軟件模塊各自的作用。這個(gè)把記錄從緩沖區(qū)里挑選出來的過程，被稱為是“記錄的分解”。這個(gè)把記錄拼裝成塊的過程，被稱為是“記錄的成組”。為什么要這樣做？答：往磁帶、磁盤上存放信息時(shí)，經(jīng)常是把若干個(gè)記錄先在內(nèi)存緩沖區(qū)里拼裝成一塊，然后再寫到磁帶或磁盤上。因此，CPU與設(shè)備之間并沒有實(shí)現(xiàn)真正的并行工作；在通道方式下，CPU把I/O任務(wù)交給通道后，它就與通道就真正并行工作。當(dāng)設(shè)備增加時(shí)，多個(gè)DMA控制器的使用，顯然不很經(jīng)濟(jì)；但在通道方式下，一個(gè)通道可以控制多臺(tái)設(shè)備，這不僅節(jié)省了費(fèi)用，而且減輕了CPU在輸入/輸出中的負(fù)擔(dān)。但在通道方式下，所需的CPU干預(yù)大大減少。通道方式與DMA方式之間的區(qū)別如下。8．何為DMA？通道與DMA有何區(qū)別？答：所謂“DMA”，是指“直接存儲(chǔ)器存取”的數(shù)據(jù)傳輸方式，其最大特點(diǎn)是能使I/O設(shè)備直接和內(nèi)存儲(chǔ)器進(jìn)行成批數(shù)據(jù)的快速傳輸。這時(shí)，為了使通道能取得通道程序去執(zhí)行，必須把存放通道程序的內(nèi)存起始地址告訴通道。通常，通道程序存放在通道自己的存儲(chǔ)部件里。只是為了與CPU的指令相區(qū)別，才把通道的指令改稱為“通道命令字”。7．解釋通道命令字、通道程序和通道地址字。由于磁臂的移動(dòng)是靠控制電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，它的運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)于磁盤軸的旋轉(zhuǎn)來講較緩慢。在這些時(shí)間中，傳輸時(shí)間是設(shè)備固有的特性，無法用改變軟件的辦法將它改進(jìn)。但通過“設(shè)備類，相對(duì)號(hào)”來提出對(duì)設(shè)備的使用請(qǐng)求，系統(tǒng)就可以靈活處理這種情況，把好的設(shè)備分配出去。通過“設(shè)備類，相對(duì)號(hào)”來提出對(duì)設(shè)備的使用請(qǐng)求，系統(tǒng)就可以根據(jù)當(dāng)前的具體情況來分配，從而提高設(shè)備的使用效率；第三，用戶并不知道設(shè)備的好壞情況。這時(shí)CPU對(duì)I/O請(qǐng)求只去做啟動(dòng)和善后處理工作，輸入/輸出的管理以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)仁乱?，全部由通道?dú)立完成，并且真正實(shí)現(xiàn)了CPU與設(shè)備之間的并行操作。使用“通道”方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在用戶發(fā)出I/O請(qǐng)求后，CPU就把該請(qǐng)求全部交由通道去完成。在它工作時(shí)，CPU被掛起，所以并非設(shè)備與CPU在并行工作。使用“直接存儲(chǔ)器存?。―MA）”的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，I/O的啟動(dòng)以及善后處理是CPU的事情，數(shù)據(jù)傳輸以及I/O管理等事宜均由DMA負(fù)責(zé)實(shí)行。使用“中斷”的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，啟動(dòng)、I/O管理以及善后處理等工作仍然要由CPU來承擔(dān)，但在設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，CPU和外部設(shè)備實(shí)行了并行工作。答：使用“程序循環(huán)測(cè)試”的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不僅啟動(dòng)、I/O管理和善后處理等工作要由CPU來承擔(dān)，即使在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，CPU也要做諸如從控制器的數(shù)據(jù)寄存器里取出設(shè)備的輸入信息，送至內(nèi)存；將輸出的信息，從內(nèi)存送至控制器的數(shù)據(jù)寄存器，以供設(shè)備輸出等工作。這對(duì)于它們來說，當(dāng)然是“不公平”的。這有什么弊端存在？答：最短查找時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法，只考慮各I/O請(qǐng)求之間的柱面距離，不去過問這些請(qǐng)求到達(dá)的先后次序。例如例41里，原來磁臂移到16柱面后，下一個(gè)被處理的I/O請(qǐng)求是柱面1。2．設(shè)備管理的主要功能是什么？答：設(shè)備管理的主要功能是：（1）提供一組I/O命令，以便用戶進(jìn)程能夠在程序中提出I/O請(qǐng)求，這是用戶使用外部設(shè)備的“界面”；（2）記住各種設(shè)備的使用情況，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的分配與回收；（3）對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行管理，解決設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與CPU之間的速度匹配問題；（4）按照用戶的具體請(qǐng)求，啟動(dòng)設(shè)備，通過不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)行實(shí)際的I/O操作；I/O操作完成之后，將結(jié)果通知用戶進(jìn)程，從而實(shí)現(xiàn)真正的I/O操作。因此，判定一個(gè)設(shè)備是系統(tǒng)設(shè)備還是用戶設(shè)備，依據(jù)是它在系統(tǒng)生成時(shí)，是否已經(jīng)納入了系統(tǒng)的管理范圍。A．從屬關(guān)系 B．分配特性 C．操作方式 D．工作特性三、問答1．基于設(shè)備的從屬關(guān)系，可以把設(shè)備分為系統(tǒng)設(shè)備與用戶設(shè)備兩類。A．磁帶 B．磁盤 C．打印機(jī) D．鍵盤顯示終端9．SPOOLING系統(tǒng)提高了 A 的利用率。A．把獨(dú)享的設(shè)備變?yōu)榭梢怨蚕? B．便于獨(dú)享設(shè)備的分配C．便于對(duì)獨(dú)享設(shè)備的管理 D．便于獨(dú)享設(shè)備與CPU并行工作7．通常，緩沖池位于 C 中。A．直接與內(nèi)存交換數(shù)據(jù) B．成批交換數(shù)據(jù)C．與CPU并行工作 D．快速傳輸數(shù)據(jù)5．在CPU啟動(dòng)通道后，由 A 執(zhí)行通道程序，完成CPU所交給的I/O任務(wù)。A．輸入/輸出管理程序 B．設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序C．中斷處理程序 D．設(shè)備啟動(dòng)程序3．在下列磁盤調(diào)度算法中，只有 D 考慮I/O請(qǐng)求到達(dá)的先后次序。 二、選擇1．在對(duì)磁盤進(jìn)行讀/寫操作時(shí)，下面給出的參數(shù)中， C 是不正確的。9．基于設(shè)備的分配特性，可以把系統(tǒng)中的設(shè)備分為獨(dú)享、共享和 虛擬 三種類型。7．緩沖的實(shí)現(xiàn)有兩種方法：一種是采用專門硬件寄存器的硬件緩沖，一種是在內(nèi)存儲(chǔ)器里開辟一個(gè)區(qū)域，作為專用的I/O緩沖區(qū)，稱為 軟件緩沖 。5．通道程序是由 通道 執(zhí)行的。3．DMA控制器在獲得總線控制權(quán)的情況下能直接與 內(nèi)存儲(chǔ)器 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，無需CPU介入。第4章習(xí)題解答一、填空1．磁帶、磁盤這樣的存儲(chǔ)設(shè)備都是以 塊 為單位與內(nèi)存進(jìn)行信息交換的。4．在一個(gè)分段式存儲(chǔ)管理中，有段表如下：段號(hào)段長(zhǎng)基址02105001235020210090313505904193895試求邏輯地址[0，430]、[1，10]、[2，500]、[3，400]、[4，112]、[5，32]所對(duì)應(yīng)的物理地址。是否出現(xiàn)異常，取決于頁面的走向。圖34 FIFO時(shí)的情形關(guān)于先進(jìn)先出（FIFO）頁面淘汰算法，在給予作業(yè)更多的內(nèi)存塊時(shí)，缺頁中斷次數(shù)有可能上升，這是所謂的異?，F(xiàn)象。作業(yè)運(yùn)行時(shí)的頁面走向如下： 1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6若采用最近最久未用（LRU）頁面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊和4塊內(nèi)存空間時(shí)，各會(huì)產(chǎn)生出多少次缺頁中斷？如果采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面淘汰算法時(shí)，結(jié)果又如何？解：（1）采用最近最久未用（LRU）頁面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊內(nèi)存空間時(shí)所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為18次，如圖33（a）所示；在得到4塊內(nèi)存空間時(shí)所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為10次，如圖33（b）所示。因此，虛擬地址4100所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址是： 4096+4=4100（c）虛擬地址8300對(duì)應(yīng)的頁號(hào)是： 8300/4096=2（“/”是整除運(yùn)算符）對(duì)應(yīng)的頁內(nèi)位移是： 8300%4096=108（“%”是求余運(yùn)算符）用2去查頁表，知道第2頁現(xiàn)在存放在內(nèi)存的第6塊。因此，虛擬地址20所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址是： 8192+20=8212（b）虛擬地址4100對(duì)應(yīng)的頁號(hào)是： 4100/4096=1（“/”是整除運(yùn)算符）對(duì)應(yīng)的頁內(nèi)位移是： 4100%4096=4（“%”是求余運(yùn)算符）用1去查頁表，知道第1頁現(xiàn)在存放在內(nèi)存的第1塊。用0去查頁表，知道第0頁現(xiàn)在存放在內(nèi)存的第2塊。當(dāng)前在內(nèi)存的頁與內(nèi)存塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示，未列出的頁表示不在內(nèi)存。2．系統(tǒng)內(nèi)存被劃分成8塊，每塊4KB。試問使用最先適應(yīng)算法時(shí)的分配情形如何？那么最佳適應(yīng)、最壞適應(yīng)呢？解：我們用表來說明實(shí)行各種分配算法時(shí)的情形。四、計(jì)算1．在可變分區(qū)存儲(chǔ)管理中，按地址法組織當(dāng)前的空閑分區(qū)，其大小分別為：10KB，4KB，20KB，18KB，7KB，9KB，12KB和15KB。段的長(zhǎng)度不固定，取決于用戶所編寫的程序結(jié)構(gòu)，通常由編譯程序在對(duì)源程序進(jìn)行編譯時(shí)根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。（2）頁的大小固定，且由系統(tǒng)決定。所以，頁是信息的物理單位。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。答：從形式上看，分頁式系統(tǒng)與分段式系統(tǒng)有許多相似之處，比如兩者都不要求作業(yè)在內(nèi)存中連續(xù)存放。它們從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從不完善到逐漸完善。圖中，在單一連續(xù)分區(qū)存儲(chǔ)管理與固定分區(qū)存儲(chǔ)管理之間畫了一條線，那表明位于線以上的存儲(chǔ)管理策略只適用于單道程序設(shè)計(jì)，以下的適用于多道程序設(shè)計(jì)；在可變分區(qū)存儲(chǔ)管理與分頁式存儲(chǔ)管理之間畫了一條線，那表明位于線以上的存儲(chǔ)管理策略都要求為進(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)分配一個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)，以下的存儲(chǔ)管理策略打破了連續(xù)性的要求；在分頁式存儲(chǔ)管理與請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理之間畫了一條線，那表明位于線以上的存儲(chǔ)管理策略都要求使作業(yè)程序全部進(jìn)入內(nèi)存，而以下的存儲(chǔ)管理策略打破了全部的要求，只要部分裝入內(nèi)存就可以了。圖32 各種存儲(chǔ)管理策略的適用場(chǎng)合10．做一個(gè)綜述，說明從單一連續(xù)區(qū)存儲(chǔ)管理到固定分區(qū)存儲(chǔ)管理，到可變分區(qū)存儲(chǔ)管理，到分頁式存儲(chǔ)管理，再到請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理，每一種存儲(chǔ)管理的出現(xiàn)，都是在原有基礎(chǔ)上的發(fā)展和提高。系統(tǒng)接受了這個(gè)作業(yè)后，在內(nèi)部把這個(gè)相對(duì)地址空間劃分成若干頁。9．怎樣理解把相對(duì)地址劃分成數(shù)對(duì)：（頁號(hào)，頁內(nèi)位移）的過程對(duì)于用戶是“透明”的？答：在操作系統(tǒng)中，所謂“透明”，即指用戶不知道的意思。（1）兩種中斷產(chǎn)生的時(shí)刻不同：缺頁中斷是在執(zhí)行一條指令中間時(shí)產(chǎn)生的中斷，并立即轉(zhuǎn)去處理；而一般中斷則是在一條指令執(zhí)行完畢后，當(dāng)硬件中斷裝置發(fā)現(xiàn)有中斷請(qǐng)求時(shí)才去響應(yīng)和處理。CPU在處理完中斷后，如果不需要對(duì)CPU重新進(jìn)行分配，那么就返回被中斷進(jìn)程的程序繼續(xù)運(yùn)行；如果需要進(jìn)行CPU的重新分配，那么操作系統(tǒng)就會(huì)去調(diào)度新進(jìn)程。通常，計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)都是在執(zhí)行完一條指令后，去檢查有無中斷事件發(fā)生的。8．試述缺頁中斷與一般中斷的區(qū)別。只有當(dāng)內(nèi)存中沒有空閑塊時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)將內(nèi)存現(xiàn)有頁面淘汰出去的問題，即要進(jìn)行頁面淘汰。系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，就由操作系統(tǒng)到輔存把所需要的頁讀入內(nèi)存。7．試述缺頁中斷與頁面淘汰之間的關(guān)系?？紤]到程序運(yùn)行時(shí)具有局部性，因此實(shí)際系統(tǒng)中總是一方面采用內(nèi)存頁表、另一方面用極少幾個(gè)快速寄存器組成快表來共同完成地址的變換工作。這時(shí)查頁表是以并行的方式進(jìn)行，立即就能輸出與該頁號(hào)匹配的塊號(hào)，這樣做無疑比內(nèi)存式的頁表要快得多?？梢?，由于頁表在內(nèi)存，降低了CPU的訪問速度。6．在請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理中，為什么既有頁表，又有快表？答：在分頁式或請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理中，通常是利用內(nèi)存儲(chǔ)器構(gòu)成頁表的。這與虛擬存儲(chǔ)器的思想是完全吻合的。運(yùn)行過程中遇到不在內(nèi)存的頁時(shí)，操作系統(tǒng)就把它從磁盤調(diào)入內(nèi)存。5．為什么請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理能夠向用戶提供虛擬存儲(chǔ)器？答：請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理的基本思想是：操作系統(tǒng)按照存儲(chǔ)塊的尺寸，把用戶作業(yè)地址空間劃分成頁，全部存放在磁盤上。這種以輔助存儲(chǔ)器作為后援的虛幻存儲(chǔ)器，就稱為虛擬存儲(chǔ)器。這樣在內(nèi)存和輔存之間調(diào)入、調(diào)出的做法，使用戶的作業(yè)地址空間無需顧及內(nèi)存的大小。它把作業(yè)程序存放在輔助存儲(chǔ)器里，運(yùn)行時(shí)只裝入程序的一部分。試問這種虛擬地址空間總共多少頁？每頁的尺寸是多少？答：如下圖所示，由于虛擬地址中是用12個(gè)二進(jìn)制位表示頁面尺寸（即頁內(nèi)位移），所以虛擬地址空間中表示頁號(hào)的也是12個(gè)二進(jìn)制位。3．一個(gè)虛擬地址結(jié)構(gòu)用24個(gè)二進(jìn)制位表示。正因?yàn)槿绱?，?shí)行動(dòng)態(tài)重定位的系統(tǒng)，作業(yè)程序可以在內(nèi)存里移動(dòng)。作業(yè)程序被原封不動(dòng)地裝入內(nèi)存。如果要移動(dòng)，就必須重新進(jìn)行地址重定位。它在程序裝入內(nèi)存時(shí)，完成對(duì)程序指令中地址的調(diào)整。2．?dāng)⑹鲮o態(tài)重定位與動(dòng)態(tài)重定位的區(qū)別。只是前兩種存儲(chǔ)管理造成的內(nèi)部碎片比較大，浪費(fèi)較為嚴(yán)重；后兩種頁式存儲(chǔ)管理，平均來說每個(gè)作業(yè)都會(huì)出現(xiàn)半頁的內(nèi)部碎片。A．224 B．216 C．28 D．232三、問答1．什么是內(nèi)部碎片？什么是外部碎片？各種存儲(chǔ)管理中都可能產(chǎn)生何種碎片？答：所謂“內(nèi)部碎片”，是指系統(tǒng)已經(jīng)分配給用戶使用、用戶自己沒有用到的那部分存儲(chǔ)空間；所謂“外部碎片”，是指系統(tǒng)無法把它分配出去供用戶使用的那部分存儲(chǔ)空間。A．固定分區(qū) B．可變分區(qū) C．分頁式 D．請(qǐng)求分頁式10．在下面所列的諸因素中，不對(duì)缺頁中斷次數(shù)產(chǎn)生影響的是 C 。故相對(duì)地址0所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址（即物理地址）是8192。查頁表可知第0頁存放在內(nèi)存的第2塊。A．先進(jìn)先出 B．最近最少使用 C．最不經(jīng)常使用 D．最佳8．在一個(gè)分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，頁表的內(nèi)容為：頁號(hào)塊號(hào)021127若頁的大小為4KB，則地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將相對(duì)地址0轉(zhuǎn)換成的物理地址是 A 。A．被中斷的前一條 B．被中斷的那條 C．被中斷的后一條 D．程序第一條6．在實(shí)行分頁式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，分頁是由 D 完成的。A．置換算法選擇不當(dāng) B．交換的信息量太大C．內(nèi)存容量不足 D．采用頁式存儲(chǔ)管理策略4．實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的目的是 D 。A．7 B．8 C．9 D．10從圖31中的“缺頁計(jì)數(shù)”欄里可以看出應(yīng)該選擇D。A．內(nèi)、外存容量之和 B．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的地址結(jié)構(gòu) C．作業(yè)的相對(duì)地址空間 D．作業(yè)的絕對(duì)地址空間2．采用先進(jìn)先出頁面淘汰算法的系統(tǒng)中，一進(jìn)程在內(nèi)存占3塊（開始為空），頁面訪問序列為6。11．在段頁式存儲(chǔ)管理中，每個(gè)用戶作業(yè)有一個(gè) 段 表，每段都有一個(gè) 頁 表。9．在請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理中采用先進(jìn)先出（FIFO）頁面淘汰算法時(shí)，增加分配給作業(yè)的塊數(shù)時(shí)， 缺頁中斷 的次數(shù)有可能會(huì)增加。7．靜態(tài)重定位在程序 裝入 時(shí)進(jìn)行，動(dòng)態(tài)重定位在程序 執(zhí)行 時(shí)進(jìn)行。5．在可變分區(qū)存儲(chǔ)管理中采用最佳適應(yīng)算法時(shí)，最好按 尺寸 法來組織空閑分區(qū)鏈表。3．存儲(chǔ)管理中，對(duì)存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)