【正文】 系統(tǒng)中，各采用哪幾種迚程（作業(yè)）調(diào)度算法？ 答：批處理系統(tǒng)的調(diào)度算法：短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先權(quán)、高響應(yīng)比優(yōu)先、多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法：最早截止時(shí)間優(yōu)先即 EDF、最低松弛度優(yōu)先即 LLF 算法。 動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)是指在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)賦予的 優(yōu)先權(quán)，可以隨進(jìn)程推進(jìn)或隨其等待時(shí)間計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三版答案 18 / 52 增加而改變的優(yōu)先級(jí)，可以獲得更好的調(diào)度性能。 10．試比較 FCFS 和 SPF 兩種迚程調(diào)度算法。 不同點(diǎn)： FCFS 調(diào)度算法每次都從后備隊(duì)列中選擇一個(gè)或多個(gè)最先進(jìn)入該隊(duì)列的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存、分配資源、創(chuàng)建進(jìn)程、插入到就緒隊(duì)列。 SPF 算法每次調(diào)度都從后備隊(duì)列中選擇一個(gè)或若干個(gè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)，調(diào)入內(nèi)存 中運(yùn)行。 11．在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法中，應(yīng)如何確定時(shí)間片的大??？ 答：時(shí)間片應(yīng)略大于一次典型的交互需要的時(shí)間。 12．通過一個(gè)例子來說明通常的優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法丌能適用亍實(shí)時(shí)系統(tǒng)？ 答：實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法很多，主要是基于任務(wù)的開始截止時(shí)間和任務(wù)緊急 /松弛程度的任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，通常的優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法不能滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度實(shí)時(shí)性要求而不適用。 18. 何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？ 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三版答案 19 / 52 ，若無外力作用，這些進(jìn)程都將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn)； ，一是競(jìng)爭(zhēng)資源，二是進(jìn)程推進(jìn)順序非法； : 互斥條件，請(qǐng)求和保持條件，不剝奪條件和環(huán)路等待條件。 20. 請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明可通過哪些途徑預(yù)防死鎖 ? 請(qǐng)求和保持 條件：系統(tǒng)規(guī)定所有進(jìn)程開始運(yùn)行之前，都必須一次性地申請(qǐng)其在整個(gè)運(yùn)行過程所需的全部資源，但在分配資源時(shí)，只要有一種資源不能滿足某進(jìn)程的要求，即使其它所需的各資源都空閑，也不分配給該進(jìn)程，而讓該進(jìn)程等待； 不剝奪 條件：系統(tǒng)規(guī)定，進(jìn)程是逐個(gè)地提出對(duì)資源的要求的。 22. 在銀行家算法中，若出現(xiàn)下述資源分配情： Process Allocation Need Available P0 0032 0012 1622 P1 1000 1750 P2 1354 2356 P3 0332 0652 P4 0014 0656 試問： ⑴ 該狀態(tài)是否安全？ ⑵ 若進(jìn)程 P2 提出請(qǐng)求 Request(1， 2， 2， 2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？ ⑴該狀態(tài)是安全的，因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)安全序列 P0P3P4P1P2。 資源情況 進(jìn)程 Work Need Allocation Work+Allocation Finish P0 P3 1 6 2 2 1 6 5 4 0 0 1 2 0 6 5 2 0 0 3 2 0 3 3 3 1 6 5 4 1 9 8 7 true true 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三版答案 21 / 52 P4 P1 P2 1 9 8 7 1 9 9 11 2 9 9 11 0 6 5 6 1 7 5 0 2 3 5 6 0 0 1 4 1 0 0 0 1 3 5 4 1 9 9 11 2 9 9 11 3 12 14 17 true true true ⑵若進(jìn)程 P2 提出請(qǐng)求 Request(1， 2， 2， 2)后，系統(tǒng)不能將資源分配給它，若分配給進(jìn)程 P2，系統(tǒng)還剩的資源情況為（ 0， 4， 0，0），此時(shí)系統(tǒng)中的資源將無法滿足任何一個(gè)進(jìn)程的資源請(qǐng)求，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)，容易引起死鎖的發(fā)生。 ，特別是 Cache 技術(shù)，這是一種減輕存儲(chǔ)器帶寬對(duì)系統(tǒng)性能影響的最佳結(jié)構(gòu)方案。增加 CPU 中寄存器的數(shù)量，也可大大緩解對(duì)存儲(chǔ)器的壓力。 3. 何為靜態(tài)鏈接？何謂裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接和運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接？ ，先將各自目標(biāo)模塊及它們所需的庫函數(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。 行鏈接，也就是，在執(zhí)行過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)被調(diào)用模塊尚未裝入內(nèi)存時(shí)，立即 由 OS 去 找到該模塊并將之裝入內(nèi)存，把它鏈接到調(diào)用者模塊上。引入重定位的目的就是為了滿足程序的這種需要。程序在執(zhí)行時(shí)，真正訪問的內(nèi)存地址是相對(duì)地址與重定位寄存器中的地址相加而形成的。 分區(qū)存儲(chǔ)管理中常采用的分配策略有：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。 ：使內(nèi)存中的空閑分區(qū)分布得更為均勻，減少了查找時(shí)的系統(tǒng)開銷；缺乏大的空閑分區(qū)，從而導(dǎo)致不能裝入大型作業(yè)。 ：給文件分配分區(qū)后剩下的的空閑區(qū)不至于太小，產(chǎn)生碎片的幾率最小，對(duì)中小型文件分配分區(qū)操作有利；使存儲(chǔ)器中缺乏大的空 閑區(qū)，對(duì)大型文件的分區(qū)分配不利。 12. 在以進(jìn)程為單位進(jìn)行對(duì)換時(shí)，每次是否將整個(gè)進(jìn)程換出？為什么？ 在以進(jìn)程為單位進(jìn)行對(duì)換時(shí)，并非每次將整個(gè)進(jìn)程換出。 若干進(jìn)程共享，此時(shí)它們也不能被換出。 16. 為什么說分段系統(tǒng)較之分頁系統(tǒng)更易于實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù) ? ，每個(gè)頁面是分散存儲(chǔ)的，為了實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)，則頁面之間需要一一對(duì)應(yīng)起來，為此需要建立大量的頁表項(xiàng)； ，每個(gè)段都從 0 開始編址，并采用一段連續(xù)的地址空間，這樣在實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)時(shí)，只需為所要共享和保護(hù)的程序設(shè)置一個(gè)段表項(xiàng)，將其中的基址與內(nèi)存地址一一對(duì)應(yīng)起來即可。 18. 試全面比較 連續(xù)分配和離散分配方式。 20. 實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器需要哪些硬件支持？ ，除了需要一臺(tái)具有一定容量的內(nèi)存及外存的計(jì)算機(jī)外，還需要有頁表機(jī)制，缺頁中斷 機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)； ，除了需要一臺(tái)具有一定容量的內(nèi)存及外存的計(jì)算機(jī)外，還需要有段表機(jī)制，缺段中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(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)？ ，且都要通過地址映射機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)地址變換，這是它們的共同點(diǎn)； 25. 在請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，通常采用哪種頁面分配方式 —— 物理塊分配策略？ 三種分配方式：固定分配局部置換、可變分配全局置換、可變分配局部置換。 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 4 4 4 1 1 1 5 5 5 3 3 3 4 4 4 2 2 2 2 2 3 3 3 1 4 4 4 4 5 5 5 5 1 1 3 3 3 3 4 4 4 4 5 2 2 2 2 3 3 3 3 1 1 1 1 2 2 2 M=3 時(shí)，采用 FIFO 頁面置換算法的缺頁次數(shù)為 9 次，缺頁率為 75%； M=4 時(shí)，采用 FIFO 頁面置換算法的缺頁次數(shù)為 10 次，缺頁率為 83%。 28. 試說明改進(jìn)型 Clock 置換算法的基本原理。在改進(jìn)型算法中，除需考慮頁面的 使用情況外，還須再增加一個(gè)因素，即置換代價(jià)，這樣，選擇頁面換出時(shí)，既要是未使用過的頁面，又要是未被修改過的頁面。 CPU 的利用率和多道程序度的對(duì)立統(tǒng)一矛盾關(guān)系引起的，為了提高 CPU 利用率，可提高多道程序度，但單純提高多道程序度又會(huì)造成缺頁率的急劇上升，導(dǎo)致 CPU的利用率下降，而系統(tǒng)的調(diào)度程序又會(huì)為了提高 CPU 利用率而繼續(xù)提高多道程序度，形成惡性循環(huán)，我們稱這時(shí)的進(jìn)程是處于 抖動(dòng) 狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)子通道控制其 I/O 設(shè)備完成一個(gè)字節(jié)的交換后，便立即騰出字節(jié)多路通道（主通道），讓給第二個(gè)子通道使用；當(dāng)?shù)诙€(gè)子通道也交換完一個(gè)字節(jié)后，又依樣把主通道讓給第三個(gè) 子通道使用，以此類推。 ，一段時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序、控制一臺(tái)設(shè)備按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 c. 數(shù)組多路通道是將數(shù)組選擇 通道傳輸速率高和字節(jié)多路通道能使各子通道分時(shí)并行操作的優(yōu)點(diǎn) 相結(jié)合而形成的一種新通道。 4. 如何解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問題？ 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三版答案 31 / 52 解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問題的最有效方法是增加設(shè)備到主機(jī)間的通路而不是增加通道。這種多通路方式不僅可以解決該瓶頸問題，而且能夠提高系 統(tǒng)的可靠性，也即不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別通道或控制器的故障而使設(shè)備與存儲(chǔ)器之間無法建立通路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 和 CPU 的高速性和設(shè)備的低速性之間速度不匹配的矛盾，以提高 CPU 的利用率和系 統(tǒng)的吞吐量 。 7. 有哪幾種 I/O 控制方式？各適用于何種場(chǎng)合？ I/O 控制方式：程序 I/O 方式、中斷驅(qū)動(dòng) I/O 控制方式、 DMAI/O控制方式、 I/O 通道控制 方式。 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三版答案 32 / 52 有四種： ① 程序 I/O 控制方式 :適 用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需少量硬件的電路； ② 中斷驅(qū)動(dòng) I/O 控制方式：適用于高效場(chǎng)合； ③ 直接存儲(chǔ)訪問 DMA I/O 控制方式：適用于無須 CPU 介入的控制器來控制內(nèi)存與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交流的場(chǎng)合； ④ I/O 通道控制方式：適用于以字節(jié)為單位的干預(yù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn) CPU，通道和 I/O 設(shè)備三者并行操作的場(chǎng)合 。在單緩沖情況下， 由于設(shè)備的輸入操作和 CPU 的處理操作可以并行 ，所以系統(tǒng)對(duì)每一整塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為 max(C, T) + M。此時(shí)操作系統(tǒng)可以從第一緩沖區(qū)移出數(shù)據(jù)，并送入用戶進(jìn)程。在雙緩沖區(qū)中，不僅設(shè)備的輸入操作和 CPU 的處理操作可以并行，設(shè)備的輸入操作和數(shù)據(jù)的傳送操作也可以并行， 因此耗時(shí)大約為 max(C+M,T)。另外容易實(shí)現(xiàn) I/O 重定向。關(guān)鍵是系統(tǒng)中必須設(shè)置一張邏輯設(shè)備表 LUT用來進(jìn)行邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的映射，其中每個(gè)表目中包含了邏輯設(shè)備名、物理設(shè)備名和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序入 口地址三項(xiàng)；當(dāng)應(yīng)用程序用邏輯設(shè)備名請(qǐng)求分配 I/O 設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)必須為它分配相應(yīng)的物理設(shè)備，并在 LUT 中建立一個(gè)表目，以后進(jìn)程利用該邏輯設(shè)備名請(qǐng)求 I/O 操作時(shí)，便可從 LUT 中得到物理設(shè)備名和驅(qū)動(dòng)程序入口 地址。 （ 2）根據(jù)邏輯設(shè)備表相應(yīng)表項(xiàng)獲得 I/O 請(qǐng)求的邏輯設(shè)備對(duì)應(yīng)類型的物理設(shè)備在系統(tǒng)設(shè)備表中的指針。 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三版答案 34 / 52 （ 4）系統(tǒng)把設(shè)備分配給 I/O 請(qǐng)求進(jìn)程后，再到該設(shè)備的設(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)其狀態(tài)字段判斷該控制器是否忙碌，若忙則把請(qǐng)求進(jìn)程的進(jìn)程控制塊掛到該控制器的等待隊(duì)列上；否則將該控制器分配給進(jìn)程。 （ 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。由于多臺(tái)邏輯設(shè)備實(shí)際上并不存在，而只是給用戶的一種感覺，因此被稱為虛擬設(shè)備。 19．在實(shí)現(xiàn)后臺(tái)打印時(shí)， SPOOLING 系統(tǒng)應(yīng)為請(qǐng)求 I/O 的進(jìn)程提供哪些服務(wù)？ 在實(shí)現(xiàn)后 臺(tái)打印時(shí)， SPOOLing 系統(tǒng)應(yīng)為請(qǐng)求 I/O 的進(jìn)程提供以下服務(wù)：（ 1）由輸出進(jìn)程在輸出井中為之申請(qǐng)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)程再為用戶進(jìn)程申請(qǐng)一張空白的用戶打印表，并將用戶的打印要求填入其中，再將該表掛到請(qǐng)求打印隊(duì)列上。 第第 六六 章章 文文 件件 管管 理理 20221214 20:31 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 課后習(xí)題答案 第六章 1 1． 分別就數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄和文件的概念進(jìn)行解釋。基本數(shù)據(jù)項(xiàng)是用于描述一個(gè)對(duì)象某種屬性的字符集，是數(shù)據(jù)組織中可以命名的最小邏輯數(shù)據(jù)單位，又稱為原子數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)元素或字段，其 具有數(shù)據(jù)名、數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)值三個(gè)特性。記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合，用于描述一個(gè)對(duì)象某方面的屬性。 2． 按文件的物理結(jié)構(gòu)，可將文件分為哪幾類？ 按文件的物理結(jié)構(gòu)，可將文件分為三類 ：（ 1）順序文件，指把邏輯文件中的記錄順序地存儲(chǔ)到連續(xù)的物理盤塊中；（ 2）鏈接文件，指文件中的各個(gè)記錄可以存放在不相鄰的各個(gè) 物理塊中，但通過物理塊中的鏈接指針，將它們鏈接成一個(gè)鏈表；（ 3）索引文件，指文件中的各個(gè)記錄可以存放在不相鄰的各個(gè)物理塊中，但通過為每個(gè)文件建立一張索引表來實(shí) 現(xiàn)記錄和物理塊之間的映射關(guān)系。 答： 文件系統(tǒng)模型如圖所示： （ 1）最低層為對(duì)象及其屬性說明，主要包括文件、目錄、磁盤存儲(chǔ)空間等三類對(duì)象。（ 3）中間層是對(duì)對(duì)象進(jìn)行操縱和管理的軟件集合，是文件系統(tǒng)的核心部分，擁有文件存儲(chǔ)空間管理、文件目錄管理、地址映射、文件讀寫管理及文件共享與保護(hù)等諸多功 能。 文件系統(tǒng)接口 對(duì)對(duì)象操縱和管理的軟件集合 邏輯文件系統(tǒng) 基本 I/O 管理程序（文件組織模塊） 基本文件系統(tǒng)（物理 I/O 層） I/O 控制層（設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序） 對(duì)象及其屬性說明 4． 對(duì)于一個(gè)較完善的文件系統(tǒng)，應(yīng)具備哪些功能？ 對(duì)于一個(gè)較完善的文件系統(tǒng)，應(yīng)具備一系列的功能，包括對(duì)文件存儲(chǔ)空間的管理、目錄管理、文件的讀寫管理以及文件的共享與保護(hù)等。對(duì)文件的操作可分為兩大類：一類是對(duì)文件自身的操作，包括文件的創(chuàng)建、刪除、讀、寫、截?cái)嗉拔募x /寫位 置的設(shè)置；一類是對(duì)記錄的操作，包括 記錄的遍歷（即檢索所有記錄）、單個(gè)記錄的檢索以及記錄的插入、修改和刪除。 6． 你認(rèn)為內(nèi)存管理和外存管理有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？ 內(nèi)存管理和外存管理均追求存儲(chǔ)空間利用率的提高，都具有存儲(chǔ)空間的分配與回收、地址映射、共享與保護(hù)等功能。具體 而言，內(nèi)存管理著眼于為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境，以進(jìn)程作為分配對(duì)象，并要求能從邏輯上擴(kuò)