操作系统第五章
计算机操作系统第五章设备管理复习资料
第五章设备管理（一）简答题1、为什么要在设备管理中引入缓冲技术？解：缓冲技术是用来在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。
在OS的设备管理中，引入缓冲技术的主要原因可归结为以下几点。
（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
一般情况下，程序的运行过程是时而进行计算，时而进行输入或输出。
以打印机输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印机的速度跟不上而使CPU停下来等待；然而在计算阶段，打印机又无事可做。
如果设置一个缓冲区，程序可以将待输出的数据先输出到缓冲区中，然后继续执行；而打印机则可以从缓冲区取出数据慢慢打印。
（2）减少中断CPU的次数。
例如，假定设备只用一位二进制数接收从系统外传来的数据，则设备每接收到一位二进制数就要中断CPU一次，如果数据通信速率为9.6Kb/s，则中断CPU的频率也是9.6KHz，即每100us就要中断CPU一次，若设置一个具有8位的缓冲寄存器，则可使CPU被中断的次数降低为前者的1/8。
（3）提高CPU和I/O设备之间的并行性。
由于在CPU和设备之间引入了缓冲区，CPU可以从缓冲区中读取或向缓冲区写入信息，相应地设备也可以向缓冲区写入或从缓冲区读取信息。
在CPU工作的同时，设备也能进行输入输出操作，这样，CPU和I/O设备就可以并行工作。
2、引入缓冲的主要原因是什么？P155【解】引入缓冲的主要原因是：●缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾；●减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制●提高CPU和I/O设备之间的并行性。
3、请简述为什么要在核心I/O子系统中要引入缓冲机制（Buffering）。
答：引入缓冲的主要原因：（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
（2）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制。
（3）提高CPU与I/O设备之间的并行性。
4、简述SPOOLing（斯普林）系统的工作原理。
解：多道程序并发执行后，可利用其中的一道程序来模拟脱机输入时外围控制机的功能，将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；再利用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，将高速磁盘上的数据传送到输出设备上，这样就可以在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出操作，这时外围操作与CPU对数据的执行同时进行。
操作系统第五章复习资料
第五章习题一、选择题1、在一般大型计算机系统中，主机对外设的控制可通过通道、控制器和设备三个层次来实现。
从下述叙述中选出一条正确的叙述。
（）（1）控制器可控制通道，设备在通道控制下工作；（2）通道控制控制器，设备在控制器控制下工作；（3）通道和控制器分别控制设备；（4）控制器控制通道和设备的工作。
2、从下面关于设备属性的叙述中，选择一条正确的论述。
（）（1）字符设备的一个基本特征是可寻址的，即能指定输入时的原地址和输出时的目标地址；（2）共享设备是指在同一时刻允许多个进程同时访问的设备；（3）共享设备必须是可寻址的和随机访问的设备；（4）在分配共享设备和独占设备时，都可能引起进程死锁；3、通道是一种特殊的（A），具有（B）能力。
主机的CPU与通道可以并行工作，并通过（C）实现彼此之间的通信和同步。
A：（1）I/O设备；（2）设备控制器；（3）处理机；（4）I/O控制器B：（1）执行I/O指令集；（2）执行CPU指令集；（3）传输I/O命令；（4）运行I/O进程C：（1）I/O指令；（2）I/O中断；（3）I/O指令和I/O 中断；（4）操作员4、在I/O 设备控制的发展过程中，最主要的推动因素是（A）。
提高I/O速度和设备利用率，在OS中主要依靠（B）功能。
使用户所编制的程序与实际使用的物理设备无关是由（C）功能实现的。
A：（1）提高资源利用率；（2）提高系统吞吐量；（3）减少主机对I/O控制的干预；（4）提高CPU与I/O设备的并行操作吃呢高度B，C：（1）设备分配；（2）缓冲管理；（3）设备管理；（4）设备独立性；（5）虚拟设备5、磁盘属于（A），其信息的存取是以（B）为单位的；磁盘的I/O控制主要采取（C）方式；打印机的I/O控制主要采取（D）方式。
A：（1）字符设备；（2）独占设备；（3）块设备；（4）虚拟设备B：（1）位（bit）（2）字节（3）帧（4）固定长数据块C、D：（1）程序I/O方式；（2）程序终端；（3）DMA；（4）Spooling6、在程序I/O方式中，对于输出设备，准备就绪是指（A）。
操作系统原理第五章处理器调度
2)正文段（共享正文段 ） 它是进程执行程序的一部分，可为多个进程共 享执行，作为正文段的程序必须是可重入的。
3)数据段 包括：正文段程序的处理对象－－数据、进程 执 行 程 序 （ 私 有 ） 及 数 据 和 ppda( 进 程 数 据 区）。
4) 用户栈
2、UNIX进程树
0进程：系统初启时由系统初启程 序建立，完成系统初启的相应工 作后，创建1进程；然后的工作有 两项，其一是进程交换（进程图 象的管理）；其二是进程切换 （进程调度）。
1 进程：为系统的每个联机终端 创建一个终端进程，然后就做托 管工作。
2、3、…、n、n+1进程：终端进 程，执行程序是shell，该进程执 行是接受和执行用户键入的shell 命令，或shell命令程序。
用户创建的进程：用户的shell命 令或shell程序所创建的进程；用 户在其程序中创建的进程。
三、进程调度
操作系统为了对进程进行有效的监控， 需要维护一些与进程相关的数据结构， 记录所有进程的运行情况，并在进程让 出处理器或调度程序剥夺处于运行状态 的进程占用的处理器时，选择适当的进 程分配处理器，完成上下文的切换。我 们把操作系统内核中完成这些功能的部 分称为进程调度。
1、进程调度的功能 1）记录系统中所有进程的执行情况 PCB 2）选择占有处理器的进程 3）进行进程上下文的切换 2、进程调度的方式 1）非剥夺调度方式 2）剥夺调度方式
p_flag中的SLOAD为1，表示该进程图象在 内存，否则不在内存。
(四）创建状态
父进程创建子进程时所处的状态，目的 是保证子进程能完全复制父进程的图象。
在UNIX系统中，父进程创建一个子进程 时，子进程要复制父进程的全部的进程 图象（除proc结构外），当有内存空间 时，能很快完成复制工作，但若无内存 空间时，就要在交换区中建立子进程图 象的复本，这时父进程将自己置为创建 状态，以保证自己的图象不被调出内存。
操作系统_第五章填空题及答案
第五章一填空题1.对打印机的I/O控制方式常采用中断驱动I/O控制方式，对磁盘的I/O控制方式常采用直接存储器访问I/O方式。
2.DMA是指允许CPU和I/O设备之间直接交换数据的设备。
在DMA中必须设置地址寄存器，用于存放由内存到设备的内存源地址，还必须设置数据寄存器，用来暂存交换的数据。
3.设备控制器是CPU和I/O设备之间的接口，它接受来自CPU的I/O命令，并用于控制I/O设备的工作。
4.缓冲池中的每个缓冲区由缓冲首部和缓冲体两部分组成。
5.I/O软件通常被组织成用户层软件、设备独立性软件、设备驱动程序和中断处理程序四个层次6.驱动程序与I/O设备的I/O控制方式紧密相关，如果计算机中连有3个同种类型的彩色终端和2个同种类型的黑白终端，则可以为它们配置2个设备驱动程序。
7.为实现设备分配，系统中应配置设备控制表和系统设备表的数据结构，为实现控制器和通道的分配，系统还应配置控制器控制表和通道控制表的数据结构。
8.除了设备的独立性外，在设备分配时还应考虑设备的固有属性、设备分配算法和设备分配的安全性三种因素。
9.为实现设备独立性，在系统中必须设置逻辑设备表，通常它包括逻辑设备名、物理设备名和设备驱动程序的入口地址三项。
10.SPOOLing系统是由磁盘中的输入井和输出井,内存中的输入缓冲区和输出缓冲区以及输入进程SPi和输出进程SPo组成的。
11.实现后台打印时，SPOOLing系统中的输出进程只为请求I/O的进程做两件事：(1)为之在输出井中申请一空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中；(2)为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入表中，再将排在请求打印队列中。
12.磁盘的访问时间由寻道时间、旋转延迟时间和传输时间三部分组成，其中占比重比较大的是寻道时间，故从磁盘调度的目标为使磁盘的平均寻道时间最少。
13.在磁盘调度中，选择优先为离当前磁头最近的磁道上的请求服务的算法为最短寻道时间优先(SSTF)算法，这种算法的缺点是会产生饥饿现象，选择优先为当前磁头移动方向上，离当前磁头最近的磁道上请求服务的算法为扫描(SCAN)算法。
操作系统-第五章
3.在移臂调度算法中()算法可能会随时改变移动臂的移动方向。
A.电梯调度B.先来先服务
C.双向扫描D.最短寻找时间优先
4.SPOOLING是对脱机I/O方式的模拟,SPOOLING系统中的输出井是对脱机输出中的()的模拟,输出程序是对脱机输出中的()进行模拟。
A.内存输出缓冲区B.磁盘
8.用户编制程序时使用的设备与系统分配的实际设备无关,把这种特性称为（）
9.执行一次磁盘输入输出操作所花的时间分成寻找时间、延迟时间和（）三个部分。
10.磁盘的驱动调度主要分成移臂调度和（）两种。
11.磁盘上的一个物理块由三个参数来定位,首先把移动臂移动并定位在不同盘面上具有相同编号的磁道位置,表示该位置的参数称（）
一、单项选择题
1.绘图仪是
A.独占设备B.共享设备
C.有时是独占设备,有时是共享设备D.常用的字符输出设备
2.共享设备是指那些()的设备。
A.任意时刻都可以同时为多个用户服务
B.可以为多个用户服务
C.只能为一个用户服务
D.一个作业还没有撤离就可以为另一个作业同时服务,但每个时刻只为一个用户服务
3.共享型设备是可被多个用户作业同时使用的设备,其中"同时"的含义是()
18.设磁盘的转速为3000转/分,盘面划分成10个扇区,则读取一个扇区的时间为( )
A.20ms B.3ms C.2ms D.1ms
19.一个含6个盘片的双面硬盘,盘片每面有100个磁道,则该硬盘的柱面数为
A.12B.250C.100D.1200
20.当两个进程访问同一柱面、同一扇区、不同磁道的时候()
A.主存B.通道C.磁盘D.寄存器
操作系统第五章参考答案
第五章参考答案1、设备控制器位于设备与CPU之间，它要与CPU、设备进行通信。
设备控制器一般都由3部分构成：设备控制器与CPU的接口、设备控制器与设备的接口、I/O逻辑。
2、设备控制器应具备下列功能1）接收与识别命令：接收与识别CPU发送的命令，这些命令放在寄存器中。
由设备驱动程序进行解释与执行。
2）交换数据：3）标识与报告设备状态4）地址识别：如内存的每一个单元都有地址，每个设备已都有一个地址。
CPU就是通过这些地址来控制与识别设备。
5）数据缓冲：由于CPU和内存的速度较高，而I/O设备的速度较低，因此在他们中间必要通过缓冲区进行速度匹配。
6）差错控制9、引入缓冲主要原因有（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
凡是数据到达和离去速度不匹配的地方均可采用缓冲技术。
在操作系统中采用缓冲是为了实现数据的I/O操作，以缓解CPU与外部设备之间速度不匹配的矛盾，提高资源利用率（2）减少对CPU的中断次数（频率）。
14、1）安全分配方式：当进程发出I/O请求后，便进入阻塞状态，直到I/O完成才被唤醒。
不可能造成死锁2）不安全分配方式：在这种方式中，当进程提出I/O请求后，仍然进行运行，需要时又提出第二个I/O请求。
可能造成死锁。
设备独立性是指应用程序独立于具体使用的物理设备。
引入设备独立性有二：1）设备分配具有灵活性：当进程以物理设备名来请求某设备时，如果该设备已经分配，而尽管这是还有其它的相同设备正在空闲（但名字不同），该进程仍然要被阻塞。
但如果用逻辑设备名来请求，系统就会从这类设备中进行分配。
2）易于实现I/O重定向：/O重定向—用于I/O操作的设备可以更换（即重定向）而不必改变应用程序。
为了实现设备独立性必须引入逻辑设备与物理设备（设备的独立性是通过逻辑设备来实现的）。
在应用程序中使用的是逻辑设备（通过逻辑设备名来请求设备）；而系统执行时，是使用的物理设备。
因此必须有将逻辑设备转化为物理设备的功能（OS要做的事情）将一台物理I/O设备虚拟为多个逻辑I/O设备，让多个用户共享一台物理I/O设备，实现设备虚拟的关键技术是SPOOLing技术。
操作系统第五章虚拟存储器-答案
操作系统第五章复习题一、选择题1、虚拟存储器功能的管理方法包括（）。
A 可变分区存储管理B 基本分页存储管理C 请求分段存储管理D 段页式存储管理2、虚拟存储器的最大容量（）。
A 由作业的地址空间决定B 是任意的C 由计算机的地址结构决定的D 为内、外容量之和3、下面的页面置换算法中会产生所谓Belady 异常现象的是（）。
A 最佳页面置换算法（OPT）B 先进先出页面置换算法(FIFO)C 最近最久未使用页面置换算法(LRU)D 最少使用页面置换算法（LFU）4、实现虚拟存储器的目的是（）。
A 实现存储保护B 实现程序浮动C 扩充辅存容量D 扩充内存容量5、把作业地址空间使用的逻辑地址变成内存物理地址为（）。
A 加载B 重定位C 物理化D 逻辑化6、虚拟存储管理系统的基础是程序的（）理论。
A 局部性B 全局性C 动态性D 虚拟性7、从下列关于非虚拟存储器的论叙中，选出一条正确的论叙。
（）A 要求作业在运行前，必须全部装入内存，且在运行过程中也必须一直驻留内存。
B 要求作业在运行前，不必全部装入内存，且在运行过程中不必一直驻留内存。
C 要求作业在运行前，不必全部装入内存，但在运行过程中必须一直驻留内存。
D 要求作业在运行前，必须全部装入内存，且在运行过程中不必一直驻留内存。
二、判断题1、虚拟存储器时物理上扩充内存容量。
（F ）2、为提高请求分页系统中内存的利用率，允许用户使用不同大小的页面。
（F ）3、在请求分页式系统中，以页为单位管理用户的虚空间，以段为单位管理内存空间。
(F )三、填空题1、在页式存储器管理系统中，常用的页面淘汰算法有：（最佳），选择淘汰不再使用或最远的将来才使用的页；（ FIFO），选择淘汰在内存驻留时间最长的页；2、在请求分页系统中，若逻辑地址中的页号超过页表控制寄存器中的页表长度，则会引起（越界中断）；否则，若所需的页不在内存中，则会引起（缺页中断）。
四、简答题1、虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？2、实现虚拟存储器需要哪些硬件支持？3、说明请求分段系统中的缺页中断处理过程。
《操作系统安全》第五章_Windows_系统资源的安全保护
5.1.2 EFS加密原理
1. EFS的加密和解密過程
5.1.2 EFS加密原理
當用戶解密檔時，EFS將執行以下操作： （1）使用DDF和用戶的私鑰解密FEK。 （2）使用FEK解密檔。
5.1.3資源共用
創建共用
（1）簡單檔共用 （2）高級檔共用
5.1.3資源共用
第5章 Windows系統資源的安全 保護
目的要求
掌握資源共用的實現方法以及共用資源的安 全設置。 掌握設置印表機的方法。 瞭解註冊表基礎知識，初步掌握通過註冊表 的設置提高系統安全的方法。 瞭解安全審核基礎知識，初步掌握審核策略 的設置和安全日誌的分析方法。
5.1 檔系統和共用資源的安全設置
5.1.1 Windows中的常用檔系統
2. FAT32：隨著大容量硬碟的出現，從Windows 98開始，FAT32開始流行。它是FAT16的增強版 本，採用32位長的檔分配表來管理檔的存儲。同 FAT16相比，FAT32主要具有以下特點：
（1）管理“簇”的能力增強，支持的分區容量增大; （2）“簇”的尺寸變小，FAT32就比FAT16的存儲效率要 高很多，通常情況下可以提高15%。 （3）FAT32檔系統可以重新定位根目錄和使用FAT的備份 副本，減少了電腦系統崩潰的可能性。
5.1.3資源共用
簡單檔共用
開啟GUEST帳戶 依次展開“控制面板→管理工具→電腦管理→本地用戶和 組→用戶”選項，在右邊的 GUEST 帳號上單擊滑鼠右鍵， 選中“屬性”菜單項，然後祛除“帳號已停用”選項即可。
5.1.3資源共用
簡單檔共用 更改設置本地安全策略 在啟用了 GUEST 用戶或本地相應帳號的前提下， 依次展開“控制面板→管理工具→本地安全策略 →用戶權利指派”項，在“拒絕從網路訪問這臺 電腦”的用戶列表中，直接刪除其中的 GUEST 帳號即可，這樣用戶訪問共用則不需任何密碼， 訪問更加簡捷明瞭，但是安全保障就比較差了
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一．在一个采用页式虚拟存储管理的系统中，有一用户作业，它依次要访问的字地址序列是：115，228，120，88，446，102，321，432，260，167，若该作业的第0页已经装入主存，现分配给该作业的主存共300字，页的大小为100字，请回答下列问题：
（1）按FIFO调度算法将产生____ 次缺页中断，依次淘汰的页号为______________________，缺页中断率为_____ 。
（2）按LRU调度算法将产生____ 次缺页中断，依次淘汰的页号为______________________，缺页中断率为_____ 。
答案：
（1）按FIFO调度算法将产生5次缺页中断；依次淘汰的页号为：0，1，2；
缺页中断率为：5/10=50%
（2）按LRU调度算法将产生6次缺页中断；依次淘汰的页号为：2，0，1，3；
缺页中断率为：6/10=60%
二、在一份页存储管理系统中，逻辑地址长度为16位，页面大小为4096字节，现有一逻辑地址2F6AH，且第0，1，2页依次存放在物理块5，10，11中，问相应的物理地址为多少？
答：
由题目条件可知，本分页存储管理系统的逻辑地址结构中页号P用高4位表示，页内位移W用低12位表示。
因此逻辑地址2F6AH的二进制表示如下：0010 111101101010，由此可知逻辑地址2F6AH的页号为2，该页存放在第11号物理块中，用十六进制表示块号为B，所以物理地址为BF6AH。
三、下表给出某系统中的空闲分区表，系统采用动态分区管理策略。
现有以下作业序列：96k，20k，200k。
若用最佳适应算法和最先适应算法来处理这些作业序列，试问哪一种算法可以满足该作业序列的请求，为什么？
答：分析：
首次适应算法要求空闲分区按地址递增的次序排列，在进行内存分配时，总是从空闲分区表首开始顺序查找，直到找到第一个能满足其大小要求的空闲分区为止。
然后，再按照作业大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍留在空闲分区表中。
最佳适应算法要求空闲分区按大小递增的次序排列，在进行内存分配时，总是从空闲分区表首开始顺序查找，直到找到第一个能满足其大小要求的空闲分区为止。
如果该空闲分区大于作业的大小，则与首次适应算法相同，将剩余空闲区仍留在空闲区表中。
采用首次适应算法分配后的空闲分区表
分区号大小起始地址
1 12K 120K
2 10K 150K
3 5K 200K
4 122K 316K
5 96K 530K
最佳适应算法分配后的空闲分区表
分区号大小起始地址
1 12K 120K
2 10K 150K
3 5K 200K
4 18K 420K
四、在一个分段存储管理系统中，其段表如表1所示，试求表2中逻辑地址对应的物理地址是什么？
解：⑴由表3.1知，段号为0的段的内存起始地址为210，段长为500。
由表3.2知，逻辑地址的段内位移为430。
因为430<500，所以该逻辑地址是合法的。
其对应的物理地址为：
210+430=640
⑵由表3.1知，段号为1的段的内存起始地址为2350，段长为20。
由表3.2知，逻辑地址的段内位移为10。
因为10<20，所以该逻辑地址是合法的。
其对应的物理地址为：
2350+10=2360
⑶由表3.1知，段号为2的段的内存起始地址为100，段长为90。
由表3.2知，逻辑地址的段内位移为500。
因为500>90即逻辑地址的段内位移500已超过了段长90，所以该逻辑地址是非法的。
五、在一个请求分页系统中，假定系统分配给一个作业的物理块数为3，并且此作业的页面走向为2、3、2、1、5、
2、4、5、
3、2、5、2。
试用FIFO和LRU两种算法分别计算出程序访问过程中所发生的缺页次数
答：
六、在某虚拟页面管理系统中。
用户编程地址空间为64K，物理空间为32K，页面大小为4K,某时刻页表内容如下：（注：状态位为1表示该页在内存，为0则不在。
）
问：虚地址：（1）5587h对应的物理地址是多少（用十六进制表示）、（2）16400对应的物理地址为多少（用十进制表示）、（3）E253h对应的物理地址为多少（用十六进制表示）？如访问的也免不再主存，注明页失效。
第八章：
七、UNIX系统使用索引文件方式存储文件，文件物理结构如下图所示，设每块大小为1KB,每块地址用4B表示，B—字节。
问该文件系统管理的最大文件是多大？。