操作系统习题Chapter 08
(完整)计算机操作系统第八章作业及答案
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1、目前常用的外存有哪几种组织方式？（1）连续组织方式。
为每一个文件分配一组位置相邻接的盘块,由此形成的文件物理结构是顺序式的文件结构.(2）链接组织方式。
为每个文件分配一组位置离散的盘块,通过给每个盘块设置一个指针，将属于同一个文件的盘块链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑页的顺序一致。
由此形成的文件物理结构是链接文件。
（3) 索引组织方式。
为每个文件分配一组位置离散的盘块，为每个文件建立一个物理结构的索引表，记录分配给该文件的物理盘块,以及这些盘块和文件逻辑页顺序的对应关系。
由此形成的文件物理结构是索引文件。
10、为了快速访问，又易于更新，当数据为以下形式时，应选择何种文件组织方式: (1）不经常更新,经常随机访问:顺序文件结构。
（2）经常更新，经常按一定顺序访问：显式链接文件结构。
(3) 经常更新，经常随机访问：索引文件结构。
14有一计算机系统利用P277图8—19所示的位示图来管理空闲盘块。
盘块的大小为1K。
现要为某文件分配两个盘块,试说明盘块的具体分配过程。
(1) 顺序检索位示图,找到第一个空闲块，它的i=3，j=3；（2）计算第一个盘块的编号:b=16＊（3—1)+3=35(3) 将第35号盘块分配给申请的文件，将位示图中的第3行第3列单元置0.（4) 顺序检索位示图，找到下一个空闲块，它的i=4,j=7;(5) 计算第一个盘块的编号：b=16*（4—1）+7=55(6）将第55号盘块分配给申请的文件,将位示图中的第4行第7列单元置0。
operating system《操作系统》ch08-main memory
Operating system maintains information about: a) allocated partitions b) free partitions (hole)
8.12
Dynamic Linking
Linking postponed until execution time Small piece of code, stub, used to locate the appropriate memory-resident library routine Stub replaces itself with the address of the routine, and executes the routine Operating system needed to check if routine is in processes’ memory address Dynamic linking is particularly useful for libraries System also known as shared libraries
8.16
Contiguous Allocation (Cont.)
Multiple-partition allocation
Hole – block of available memory; holes of various size are scattered throughout memory
8.6
Binding of Instructions and Data to Memory
计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)
计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)第四版计算机操作系统课后答案第一章1. 操作系统的定义操作系统是一种软件，它管理着计算机系统的硬件和软件资源，并为用户和应用程序提供接口，以方便他们的使用。
2. 操作系统的功能操作系统具有以下功能：- 进程管理：负责创建、执行和终止进程，并管理它们的资源分配。
- 存储管理：管理计算机系统的内存资源，包括内存分配、虚拟内存和页面置换等。
- 文件系统管理：管理计算机系统中的文件和文件夹，包括文件的存储、读写和保护等。
- 设备管理：负责管理计算机系统中的各种设备，如打印机、键盘和鼠标等。
- 用户接口：提供用户与计算机系统进行交互的接口，如命令行界面和图形用户界面。
3. 操作系统的类型操作系统可以分为以下类型：- 批处理操作系统：按照一系列预先定义的指令集来运行任务。
- 分时操作系统：多个用户可以同时使用计算机系统。
- 实时操作系统：对任务的响应时间要求非常高，用于控制系统和嵌入式系统。
- 网络操作系统：支持多台计算机之间的通信和资源共享。
- 分布式操作系统：在多台计算机上分布式地管理和调度任务。
第二章1. 进程与线程的区别进程是计算机系统中正在运行的程序实例，而线程是进程内的一个执行单元。
进程拥有独立的地址空间和资源，而线程共享进程的地址空间和资源。
多个线程可以在同一进程内并发执行，从而提高系统的效率和资源利用率。
2. 进程的状态转换进程可以处于以下状态：- 创建状态：进程正在被创建。
- 就绪状态：进程准备好执行，等待分配CPU资源。
- 运行状态：进程占用CPU资源执行。
- 阻塞状态：进程等待某种事件发生。
- 终止状态：进程完成执行或被终止。
3. 进程调度算法操作系统使用进程调度算法来决定哪个进程应该被执行。
常见的调度算法有：- 先来先服务（FCFS）调度算法：按照进程到达的顺序进行调度。
- 最短作业优先（SJF）调度算法：选择运行时间最短的进程进行调度。
操作系统习题(附参考答案)
操作系统习题（附参考答案）一、单选题（共100题，每题1分，共100分）1、下列存储器中，速度最快的是（）。
A、内存B、寄存器C、CacheD、磁盘正确答案：B2、时钟中断事件属于（）中断事件。
A、程序B、自愿性C、外部D、输入/输出正确答案：C3、可变分区存储管理系统中，若采用最佳适应分配算法，“空闲区表”中的空闲区可按（）顺序排列。
A、大小从大到小B、大小从小到大C、地址从大到小D、地址从小到大正确答案：B4、从静态的角度看，下列选项中哪一个是进程必须拥有而程序所没有的？（）A、常量数据B、全局变量C、进程控制块D、代码正文正确答案：C5、（）不是管程的组成部分。
A、对局部于管程内的数据结构设置初始值的语句B、对管程内数据结构进行操作的一组过程C、局部于管程的共享数据结构D、管程外过程调用管程内数据结构的说明正确答案：D6、下列关于父进程和子进程的叙述中，正确的是（）。
A、子进程执行完了，父进程才能执行B、父进程创建了子进程，因此父进程执行完了，子进程才能执行C、撤销子进程时，应该同时撤销父进程D、撤销父进程时，应该同时撤销子进程正确答案：D7、某计算机系统中有8台打印机，有K个进程竞争使用，每个进程最多需要3台打印机。
该系统可能会发生死锁的K的最小值是（）。
A、3B、4C、2D、5正确答案：B8、分页虚拟存储管理系统中，若采用FIFO页面置换算法，则当分配的物理页面数增加时，缺页中断的次数（）。
A、减少B、可能增加也可能减少C、增加D、不变正确答案：B9、产生内存抖动的主要原因是（）。
A、内存空间太小B、CPU运行速度太慢C、CPU调度算法不合理D、页面置换算法不合理正确答案：D10、（）存储管理兼顾了段式在逻辑上清晰和页式在存储管理上方便的优点。
A、分页B、段页式C、可变分区D、分段正确答案：B11、发生死锁的必要条件有四个，要预防死锁的发生，可以破坏这四个必要条件，但破坏（）条件是不太实际的。
操作系统--精髓与设计原理（第八版）第八章复习题答案
操作系统--精髓与设计原理（第⼋版）第⼋章复习题答案8.操作系统--精髓与设计原理（第⼋版）第⼋章复习题答案8.1 简单分页与虚拟内存分页有何区别?进程运⾏时，简单分页的所有页必须都在内存中，除⾮使⽤了覆盖技术，虚存分页并⾮所有页都须在内存页框中，仅在需要时才读⼊页，把⼀页读⼊内存可能需要把另⼀页写出到磁盘。
8.2 什么是抖动?当操作系统读取⼀块内存时，它必须把另⼀块换出。
如果⼀块正好在将要⽤到之前换出，操作系统就不得不很快地把它取回。
这类操作通常会导致⼀种称为系统抖动( thrashing)的情况。
这样会使处理器的⼤部分时间都⽤于交换块⽽⾮执⾏指令。
8.3 为何在使⽤虚拟内存时，局部性原理⾄关重要?局部性原理描述了⼀个进程中程序和数据引⽤的集簇倾向。
因此，假设在很短的时间内仅需要进程的⼀部分块是合理的。
同时，还可以对将来可能会访问的块进⾏猜测，从⽽避免系统抖动。
局部性原理表明虚拟内存⽅案是可⾏的。
8.4 哪些元素是页表项中能找到的典型元素?简单定义每个元素。
页号: 虚拟地址的页号部分。
进程标志符:使⽤该页的进程。
页号和进程标志符共同标志-个特定进程的虚拟地址空间的⼀页。
控制位: 该域包含⼀些标记，⽐如有效、访问和修改，以及保护和锁定信息。
链指针: 若某项没有链项，则该域为空(或⽤⼀个单独的位来表⽰)。
否则，该域包含链中下⼀项的索引值(0~2^m -1之间的数字)。
8.5 转换检测缓冲区的⽬的是什么?原则上，每次虚存访问都可能会引起两次物理内存访问：⼀次取相应的页表项，另⼀次取需要的数据。
因此，简单的虚拟内存⽅案会导致内存访问时间加倍。
为克服这个问题，⼤多数虚拟内存⽅案都为页表项使⽤了⼀个特殊的⾼速缓存，通常称为转换检测缓冲区(TranslationLookaside Buffer, TLB)。
8.6 简单定义两种可供选择的页⾯读取策略。
请求分页，只有当访问到某页中的⼀个单元时才将该页取⼊内存。
operating system《操作系统》ch08-main memory-57-PPT课件
8.6
Binding of Instructions and Data to Memory
Address binding of instructions and data to memory
addresses can happen at three different stages
Compile time: If memory location known a priori, absolute code can be generated; must recompile code if starting location changes Load time: Must generate relocatable code if memory location is not known at compile time
Routine is not loaded until it is called Better memory-space utilization; unused routine is never
Execution time: Binding delayed until run time if the process can be moved during its execution from one memory segment to another. Need hardware support for address maps (e.g., base and limit registers)
8.4
Base and Limit Registers
A pair of base and limit registers define the logical addressress protection with base and limit registers
计算机操作系统(第四版)1-8章 课后答案(全)
第一章操作系统引论1.设计现代OS的主要目标是什么？答：方便性，开放性，有效性，可扩充性2.OS的作用可表现在哪几个方面？答：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；OS作为计算机系统资的管理者；OS实现了对计算机资源的抽象。
3.为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层1/0设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
0s通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4·说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力是提高资源利用率和系统吞吐里，为了满足用户对人一机交互的需求和共享主机。
5.何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机1/0是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或一片上的数据或程序输入到殖带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。
而耽机1/0方式是指程序和数据的輸入输出都是在主机的直接控制下进行的。
6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
7.实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及寸接收并及时处理该命令，在用户能接受的时采内将结果返回给用户。
解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设路多路卡，健主机能同时接收用户从各个终端上轮入的数据；为每个终端配路缓冲区，暂存用户捷入的命令或教据。
针对反时处理问题，应便所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。
operating system操作系统-ch08-main memory-57 共58页
Modified versions of swapping are found on many systems (i.e., UNIX, Linux, and Windows)
Logical address – generated by the CPU; also referred to as virtual address
Physical address – address seen by the memory unit
Logical and physical addresses are the same in compiletime and load-time address-binding schemes;
8.3
8.1 Background
Program must be brought (from disk) into memory and placed within a process for it to be run
Main memory and registers are only storage CPU can access directly
8.4
Base and Limit Registers
A pair of base and limit registers define the logical address space
8.5
HW address protection with base and limit registers
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通道程序执行过程： 按CAW取通道命令CCW （CAW）+1 CAW T 是通道结束命令 F 执行此命令
向CPU发中断
一个通道程序可以控制若干设备进行多次IO传输。
通道类型:
1.字节多路通道 字节多路通道 以字节交换方式工作，该通道有若干个非分配型子通道,每个子通道 连接一台I/O设备.这些通道按时间片轮转方式共享主通道.当一个子 通道控制其I/O设备交换完一个字节后,立即让出字节多路通道,以便 让另一个子通道使用,字节多路通道用于连接中、低速I/O设备，且 一个字节多路通道可以连接多台这样的设备。 2.选择多路通道 选择多路通道 以成组方式进行数据传输，即每次传输一批数据，传输的速率很高 。但由于它只含有一个分配型子通道，在一段时间内只能执行一个 通道程序，控制一台设备进行数据传送，这样当某台设备占用了该 通道时，便一直由它独占，直到该设备传送完毕释放该通道为止。 这种通道用于连接高速设备。 3.数组多路通道 数组多路通道 结合以上两种通道的优点，即数据选择通道传输速度高和字节多路 通道能进行分时并行操作的优点。这种通道广泛用于连接高、中速 I/O设备。
均衡性
保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备 时，按一定策略分配和管理各种设备，使系统能有条 不紊的工作。所以只有注意到均衡性，才能最大限度 的发挥设备的潜力。 使用外存设备作为虚拟设备，使达到均衡性的有效 方法。
独立性
即设备无关性。用户在编制程序时，使用逻辑设 备名，由系统实现从逻辑设备到物理设备（实际设备） 的转换。用户能独立于具体物理设备而方便的使用设 备。 用户申请使用设备时，只需要指定设备类型，而 无须指定具体物理设备，系统根据当前的请求，及设 备分配的情况，在相同类别设备中，选择一个空闲设 备，并将其分配给一个申请进程。
磁带机
硬盘
光盘
绘图仪
扫描仪
键盘
打印机
显示器
第八章 设备与I/O管理 设备与I/O管理
A. M. Lister说：“从传统上看，I/O被 认为是操作系统设计中最逊色的领域之 一，在这个领域中规范化很困难而且特 定方法太多。” 设备管理普遍使用I/O中断、缓冲管理、 通道、设备驱动调度等多种技术。
设备管理的功能
1. 状态跟踪、设备分配与回收 状态跟踪、 动态地记录各种设备的状态 2. 确定设备分配策略 决定设备分配策略，以确定谁、何时存取设备、 使用多长时间。 3.设备控制 设备控制 实施设备驱动和中断处理的工作。 4. 缓冲区管理 5.虚拟设备的实现 5.虚拟设备的实现
设备管理的目标
方便性
目标之一是使用户从各种设备的原始使用方式中 解脱出来，摆脱物理设备某些繁琐规定的束缚，形成 一种用户感到方便灵活的使用方法。 在当前的计算机系统中，引进了中断机构、通道以 及缓冲技术。虽然它们能显著的提高CPU与通道之间 的并行操作程度，但却给程序设计带来了巨大的困难 和麻烦。因此，设备管理的基本任务是按照用户的要 求来控制I/O设备的工作，完成用户所希望的I/O操作， 以减轻用户编制程序的负担。
按设备的共享属性分
– 独占型设备 – 共享设备
8.2 设备的物理特性
IO设备的物理特性 即它们都是以字符为I/O传输的基本单位的, 每传送一个 字符发生一次I/O中断. 如果设备直接与主机相连, 则中 断信号发给处理机, 这对主机的打扰非常大; 如果设备经 由通道与内存相连, 则来自设备的中断信号发给通道, 仅 当所有字符传送完成后, 通道才打扰主机一次. 存储设备的物理特性 I/O传输必须以完整的块为基本单位, 设备每传送完一块 发生一次中断。 磁带的物理特性 头标 信息块 信息块 信息块 间隙 ……………. 尾标
8.3.3 DMA方式 DMA方式
CPU
DMA 控制器
地 址 计 数 控 制 ⑤ 中断 ① DMA编程 ④ 回答 ② DMA请求 磁盘 控制器
磁盘
内存
缓冲
③ 数据传输
总线
8.3.4 通道方式
通道控制方式与DMA方式相类似，也是一种内存 和设备直接进行数据交换的方式。与DMA方式不 同的是，在通道控制方式中，数据传送方向存放 数据的内存始址及传送的数据块长度均由一个专 门负责输入/输出的硬件——通道来控制。另外， DMA方式每台设备至少需要一个DMA控制器，而通 道控制方式中，一个通道可控制多台设备与内存 进行数据交换。
第八章 设备与I/O管理 设备与I/O管理
设备及其分类 设备的物理特性 IO传输方式（查询、中断、通道、DMA） 设备分配与去配 设备驱动 设备调度 缓冲技术 输入输出进程 RAID技术 虚拟设备
[学习目标] 1.掌握设备分配技术,设备管理功能. 2.理解缓冲技术. 3.了解设备分类,Spooling系统,处理I/O请求资源. [学习要点] 本章重点介绍设备管理功能,设备分配技术,I/O管 理,缓冲技术. [学习难点] 缓冲技术及 Spooling技术
扇区3
扇区0
扇区4
扇区7
扇区5
扇区6
考虑读写延迟的扇区编号(单交错)： 扇区1 扇区4
扇区5
扇区0
扇区2
扇区7
扇区6
扇区3
考虑读写延迟的扇区编号(双交错)： 扇区6 扇区3
扇区1
扇区0
扇区4
扇区5
扇区7
扇区2
设备管理的基本功能
动态的掌握并记录设备的状态 为满足进程的I/O请求，按照设备的类型和系统中所采 用的分配算法，决定把某一I/O设备分配给要求该设备 的进程。在进行分配设备的同时，还应分配相应的控 制器和通道，以保证在I/O设备和CPU之间有传输信息 的通路。凡未分配到所需设备（包括控制器、通道） 的进程，应排成一个等待队列。 完成实际的I/O操作，当系统把设备（连同控制器、通 道）分配给某一进程后，设备管理程序应首先根据用 户提出的I/O请求构成相应的通道程序（或称I/O程序）， 提供给通道去执行；其次启动指定的设备进行I/O操作； 最后，对通道发来的中断请求作出及时的响应和处理。
块 号：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
三维地址一维地址： b=i×m×n+j×n+k 一维地址三维地址： i=b÷(m×n) j=b mod (m×n) ÷ n k=b mod (m×n) mod n
未考虑读写延迟的扇区编号： 扇区2 扇区1
通道控制方式的数据过程如下：
（1）当进程要求设备输入时，CPU发指令指明I/O操作、 设备号和对应通道。 （2）对应通道收到CPU发来的启动指令后，读出内存中的 通道指令程序、设置对应设备的控制状态寄存器的初值。 （3）设备按通道指令的要求，把数据送往内存指定区域。 （4）若传送结束，I/O控制器通过中断请求线发中断信号 请求CPU做中断处理。 （5）中断处理结束后，CPU返回到被中断进程处继续执行。 （6）当进程调度程序选中这个已得到数据的进程后，才能 进行加工处理。
磁盘组的物理特性
磁盘组的物理特性 柱面l-1 ... 柱面0 ... 盘面0 盘面1 盘面2 盘面m-1 扇区1 扇区0 … … ... 扇区n-1 引臂 … ...
柱面号i 盘面号j 扇区号k 编址方法：使相邻块物理上最近 例子：l=2; m=3; n=3 柱面号：0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 盘面号：0 0 0 1 1 1 2 2 2 0 扇区号：0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 2 2 2 1 2 0 1 2 0 1 2 （三维地址） 块号b（一维地址）
8.3.4 通道方式
通道
– 通道又称为I/O处理机，它能完成主存储器和外设之间的信息传
输，并与中央处理机并行操作。采用通道技术解决了I/0操作的 独立性和各部件工作的并行性。通道把中央处理机从繁琐的输入 输出操作中解放出来。采用通道技术后，不仅能实现CPU和通道 的并行操作，而且通道与通道之间也能实现并行操作，各通道上 的外围设备也能实现并行操作，从而可达到提高整个系统的效率。 – 通道控制器(Channel Processor)有自己的专用存储器，可以执 行由通道指令组成的通道程序，因此可以进行较为复杂的 I/O控制，如网卡上信道访问控制。通道程序通常由操作系统 控制， 控制 所构造，放在内存里。 优点：执行一个通道程序可以完成几批 I/O操作。
并行性
另一个目标是既要使设备传输与CPU运行能高度重 叠，又要求各设备之间能充分的并行工作，以便提高 设备的利用率和系统效率。通道技术和中断技术的引 进，使外部设备和处理机的并行工作能力大大加强了。 但是，提供了并行性并不等于充分发挥了这种并行性。 因此，操作系统的设备管理任务就是要充分发挥这种 并行能力。
8.3 I/O 传输方式
IO操作演变历史
– 程序查询方式 (programmed IO) (polling) CPU and Device can not work in parallel – 中断方式 (interrupt) CPU and device can work in parallel, too many interrupts for CPU – 通道方式 (channel) special processor for dealing with io operations – 直接内存方式 (DMA) DMA controller in charge of block io
8.3.4 通道方式
通道
– 负责IO操作的处理机 指令系统
– 基本操作：读、写、控制、转移、结束 – 指令格式：（操作码，传输量，特征位，地址）
运控部件
– CAW，CCW，CSW，CDW
存储区域（与CPU共用内存,通道内有缓冲区）
– 通道程序，IO数据（channel does have its buffers）
选择通道