操作系统精髓与设计原理-第11章-IO管理和磁盘调度-第12章-文件管理
操作系统的原理及设计
操作系统的原理及设计操作系统是计算机硬件和应用程序之间的桥梁，它提供了计算机硬件资源的管理和应用程序的运行环境。
操作系统的设计与实现是计算机科学领域中的重要研究课题，其对计算机系统的性能、稳定性和安全性具有重要的影响。
本文从操作系统的原理和设计方面，对操作系统的相关知识进行探讨。
一、操作系统的基本原理操作系统是计算机系统中最为重要的软件之一，它直接控制计算机的硬件资源，提供应用程序的运行环境。
操作系统的基本原理包括进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动程序等。
1. 进程管理进程是操作系统中最基本的概念之一，它指的是正在运行的一个程序。
进程管理是操作系统对进程进行创建、撤销、调度和通信等操作的过程。
在多道程序设计中，进程管理起着至关重要的作用，它能够实现对计算机处理器的高效利用，提高计算机的运行效率。
2. 内存管理内存管理是操作系统中另一个重要的概念，它指的是操作系统对内存资源的管理过程。
在操作系统中，内存资源的分配和释放都是由内存管理模块完成的。
内存管理的主要任务包括内存的分配、内存的回收、内存的保护和内存的共享等。
通过对内存资源的合理管理，可以实现对计算机的资源管理和优化。
3. 文件系统文件系统是操作系统中用于管理存储设备和数据的软件模块。
通过文件系统，用户可以对存储设备和数据进行访问、创建、修改和删除等操作。
文件系统可以为用户提供方便的数据管理方式，使得用户可以通过简单的命令实现对数据的管理。
4. 设备驱动程序设备驱动程序是操作系统中用于管理外设的软件模块。
设备驱动程序负责将应用程序所发出的请求转换为外设所需要的操作指令。
设备驱动程序通过提供标准的接口，使得应用程序可以方便地与外设进行交互，并实现对外设的高效管理。
二、操作系统的设计操作系统的设计过程中，需要考虑计算机硬件平台、应用程序的需求和系统的可靠性等多方面的因素。
下面将具体探讨操作系统的设计原则和实现技术。
1. 设计原则操作系统的设计原则包括系统可靠性、可扩展性和可移植性等。
操作系统的原理与设计
操作系统的原理与设计操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理和协调计算机资源，为用户和应用程序提供服务。
操作系统的设计和原理是指为了实现这些功能而采取的具体方法和策略。
一、操作系统的基本原理1.1 进程管理进程是指正在运行的程序的实例，操作系统通过进程管理来分配和控制计算机资源。
包括进程的创建、调度、运行状态管理、进程间通信等。
1.2 内存管理内存管理是指操作系统如何管理计算机的内存资源。
常见的技术包括内存分配、地址空间管理、页面置换算法等。
1.3 文件系统文件系统是操作系统中负责管理和组织文件存储的部分。
它定义了文件的组织结构，提供了文件的访问和操作方式。
1.4 输入输出管理输入输出管理是指操作系统如何管理计算机的输入输出设备。
包括设备驱动程序、中断处理等。
二、操作系统的设计2.1 单体结构单体结构是一种传统的操作系统设计方式，它将操作系统的不同功能模块集中在一起。
这种设计方式简单直接，但缺乏可扩展性和灵活性。
2.2 分层结构分层结构是一种比较常见的操作系统设计方式，它将操作系统划分为多个层次，每个层次负责不同的功能模块。
这样可以提高系统的模块化程度和可扩展性。
2.3 微内核结构微内核结构是一种现代的操作系统设计方式，它将核心功能模块实现为操作系统的微内核，而将其他功能模块实现为用户空间的服务。
这种设计方式可以提高系统的稳定性和安全性。
2.4 客户-服务器结构客户-服务器结构是一种分布式操作系统设计方式，它将操作系统的不同功能模块实现为不同的服务，通过网络进行通信和交互。
这种设计方式可以提高系统的并发性和可扩展性。
三、操作系统的实现3.1 编程语言操作系统的实现通常使用低级编程语言，如汇编语言和C语言。
汇编语言可以直接操作硬件资源，而C语言可以提高代码的可读性和可维护性。
3.2 设备驱动程序设备驱动程序是操作系统中负责管理和控制硬件设备的模块。
它与硬件设备进行交互，提供设备访问的接口。
3.3 系统调用系统调用是操作系统与用户空间程序进行通信的接口。
计算机操作系统的原理与设计
计算机操作系统的原理与设计计算机操作系统是指控制和管理计算机系统的软件，它负责管理计算机的硬件和资源，提供给用户和应用程序一个良好的运行环境。
计算机操作系统的原理和设计是指在构建和开发操作系统时所要考虑的一系列规则、原则和设计模式。
本文将从操作系统的原理和设计两个方面展开论述。
一、操作系统的原理操作系统的原理主要包括进程管理、内存管理、文件系统和输入输出系统等方面的内容。
1. 进程管理进程是指计算机中正在运行的一个程序。
操作系统通过进程管理来调度和控制计算机中的各个进程，使它们能够有序地执行。
进程管理涉及到进程的创建、调度、挂起和终止等操作。
通过合理的进程管理，可以提高计算机的运行效率和资源利用率。
2. 内存管理内存管理是指操作系统对内存资源的分配、回收和保护等操作。
计算机的内存资源是有限的，操作系统需要将内存资源合理地分配给各个进程，防止进程之间相互干扰。
内存管理还涉及到虚拟内存和页面置换等技术，以提高计算机的运行速度和效率。
3. 文件系统文件系统是操作系统中负责管理文件和目录的部分。
操作系统提供了一套文件系统的接口和机制，使用户和应用程序可以方便地对文件进行读写和管理。
文件系统还包括文件的存储结构、文件的权限和安全等相关内容。
4. 输入输出系统输入输出系统是指操作系统通过设备驱动程序和中断机制来管理和控制计算机的输入输出设备。
输入输出系统涉及到键盘、鼠标、显示器、打印机等各种设备的管理和控制。
二、操作系统的设计操作系统的设计是指根据操作系统的原理和需求来设计和实现一个具体的操作系统。
1. 内核设计操作系统的内核是操作系统的核心部分，负责管理和控制计算机的硬件和资源。
内核设计需要考虑系统的稳定性和安全性，以及各个模块的交互和通信等问题。
2. 任务调度设计任务调度是操作系统中一个重要的功能，它负责将进程分配给计算机的处理器进行执行。
任务调度的设计需要考虑任务优先级、任务的相互关系和系统资源的分配等问题。
操作系统原理与设计
操作系统原理与设计操作系统是计算机系统中最重要的软件之一，它负责管理和协调计算机硬件资源，为上层应用程序提供良好的运行环境。
本文将探讨操作系统的原理与设计。
一、操作系统的原理操作系统的原理涵盖了多个方面，包括进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动等。
其中，进程管理是操作系统的核心之一。
1. 进程管理：操作系统通过进程管理实现对多个应用程序的并发执行。
当多个应用程序同时运行时，操作系统能够合理分配处理器时间，并保证每个应用程序都能够获得所需的计算资源。
进程管理还包括进程的创建、销毁和切换等操作，以及进程之间的通信和同步机制。
2. 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源，为应用程序提供连续可用的内存空间。
内存管理涉及到内存的分配和释放，以及内存的保护和共享等问题。
操作系统通过虚拟内存技术将物理内存抽象成逻辑上的连续地址空间，为应用程序提供“假象”式的连续内存。
3. 文件系统：操作系统通过文件系统提供了对计算机存储介质的抽象和管理。
文件系统负责文件的创建、读写、删除等操作，并为应用程序提供文件的共享和权限控制等功能。
常见的文件系统包括FAT、NTFS、EXT等。
4. 设备驱动：操作系统通过设备驱动程序管理计算机的各种外部设备，包括显示器、键盘、鼠标、打印机等。
设备驱动程序能够与硬件设备进行交互，并提供统一接口给操作系统和应用程序调用。
二、操作系统的设计操作系统的设计考虑到多种因素，包括性能、可靠性、安全性和易用性等。
1. 性能：操作系统的设计必须充分考虑计算机系统的性能需求。
例如，合理的进程调度算法能够提高系统的响应速度和处理能力。
优化的内存管理算法能够提高内存的利用率和访问速度。
操作系统还可以利用多核处理器和并行计算等技术提高系统的并发性和计算能力。
2. 可靠性：操作系统的设计必须保证系统的稳定性和可靠性。
例如，操作系统需要具备故障恢复的能力，能够及时发现和处理软件和硬件故障。
操作系统还需要具备防止恶意软件和网络攻击的安全机制，确保系统不受到病毒和黑客的侵害。
操作系统原理与设计
操作系统原理与设计操作系统是计算机系统中的核心软件之一，负责协调和管理硬件资源，为用户提供良好的使用体验。
操作系统的原理与设计是其开发与实现的基础，本文将对操作系统的原理与设计进行探讨。
一、操作系统的基本原理操作系统的基本原理可以归纳为以下几个方面：进程管理、存储管理、文件系统和输入输出管理。
通过合理地实现这些原理，操作系统能够有效地管理计算机系统的各个方面。
1. 进程管理进程是指计算机中正在运行的程序的实例。
操作系统通过进程管理来分配和控制计算机系统的资源，如CPU时间、内存空间和外部设备等。
它负责进程的创建、调度和终止，保障各个进程的正常运行，避免资源的竞争和冲突。
2. 存储管理存储管理是操作系统中的重要部分，它负责管理计算机系统的内存空间。
操作系统通过内存管理来为进程分配内存区域，并进行地址转换。
此外，存储管理还负责内存的分配与回收，以充分利用有限的内存资源。
3. 文件系统文件系统是操作系统中用于管理磁盘存储器上的文件和文件夹的机制。
它提供了文件的创建、读取、写入和删除等操作，使用户能够方便地操作文件。
文件系统还负责文件的存储空间分配和数据的存储安排。
4. 输入输出管理输入输出管理是操作系统中的关键部分，它负责管理计算机系统与外部设备的数据交换。
操作系统通过输入输出管理来协调计算机系统与外部设备的通信，提供高效的输入输出服务，为用户提供良好的使用体验。
二、操作系统的设计操作系统的设计需要考虑多个方面，如兼容性、可扩展性、可靠性和安全性等。
以下是操作系统设计的几个重要方面，包括系统结构、调度算法以及用户界面。
1. 系统结构操作系统的设计可以采用不同的系统结构，如单体系统、层次系统和客户-服务器系统等。
不同的系统结构对操作系统设计的灵活性和性能有所影响，需要根据具体需求进行选择。
2. 调度算法调度算法决定了进程如何被分配CPU时间。
操作系统的设计需要选择适当的调度算法，以提高系统的吞吐量和响应时间。
操作系统课程设计报告 (11)
哈尔滨理工大学课程设计（计算机操作系统）题目：文件系统存储空间管理班级：姓名：指导教师：系主任：2014年03月01日1目录1文件系统存储空间管理............................................... 错误！未定义书签。
1.1 题目分析 (1)1.2 实验原理............................................................................ 错误！未定义书签。
1.3 实现技术 (1)2 Linux代码分析 (3)2.1 功能说明 (13)2.4 流程图 (14)3题目分析根据提出的文件分配和释放请求，动态显示磁盘空闲空间的态以及文件目录的变化，以位示图和索引分配为例：每次执行请求后要求显示或打印位示图的修改位置、分配和回收磁盘的物理块地址、更新的位示图、目录1.2实验原理用数组表示位示图，其中的每一位对应磁盘一个物理块的状态，0表示、空闲，1表示分配；当请求分配一个磁盘块时，寻找到数组中为0的位，计算相对磁盘块号，并计算其在磁盘中的物理地址（柱面号、磁道号、物理块号），并将其状态由0变到1。
当释放某一物理块时，已知其在磁盘中的物理地址，计算其相对磁盘块号，再找到位示图数组中的相应位，将其状态由1变为01.3实现技术为实现上述设计，采用C++语言，VS2008开发环境。
具体采用的技术如下：：1. 模拟文件空间分配、释放过程，可选择连续分配、链式分配、索引分配方法；2. 文件空闲空间管理，可采用空白块链、空白目录、位示图方法；步骤如下：1. 输入磁盘基本信息参数，计算位示图大小，并随机初始化位示图；（1）磁盘基本信息：磁盘柱面数m, 每柱面磁道数p, 每磁道物理块数q；（2）假设采用整数数组存放位示图，则数组大小为：Size= ceil（（柱面数*每柱面磁道数*每磁道物理块数）/（sizeof(int)*8））（3）申请大小为size的整数数组map，并对其进行随机初始化。
深入理解操作系统的基本原理与设计
深入理解操作系统的基本原理与设计操作系统是计算机系统中最基础、最核心的软件之一，它起到了管理和控制计算机硬件资源的作用。
深入理解操作系统的基本原理与设计能够帮助我们更好地理解计算机系统的工作原理，提高系统性能，解决一些常见的问题和疑难杂症。
一、操作系统的发展历程操作系统的发展可以追溯到计算机诞生的早期。
从最早的批处理操作系统，到分时操作系统和多任务操作系统，再到当前的分布式操作系统，操作系统一直在不断发展和演变。
最初的操作系统主要用于解决硬件资源的冲突管理和作业调度的问题，随着计算机的发展和计算能力的增强，操作系统的功能也日益强大。
二、操作系统的基本原理1. 进程管理：操作系统通过进程管理来实现程序的运行和资源的分配。
进程是指一个程序在执行过程中的实体，操作系统通过调度算法来决定各个进程的运行顺序和优先级，确保系统资源的合理利用和各个进程的公平调度。
2. 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存空间分配和回收。
它通过虚拟内存技术将程序所需的内存扩展到硬盘上，以提高内存利用率和系统的稳定性。
3. 文件系统：操作系统负责管理存储设备上的文件和数据。
它通过文件管理和磁盘调度算法来提高文件的访问效率和数据的安全性。
4. 设备管理：操作系统负责管理计算机的输入输出设备。
它通过中断处理和设备驱动程序来实现设备的并发访问和数据的传输。
三、操作系统的设计原则1. 简单性：操作系统应该尽可能地简单和易理解，以便能够更好地调试和维护。
简单的操作系统也能提高系统的可靠性和性能。
2. 可扩展性：操作系统应该具有良好的扩展性，可以方便地增加新的功能和模块，以满足不同应用需求和硬件环境的变化。
3. 可靠性：操作系统应该具有高度的可靠性和容错性，能够及时发现和修复系统中的错误和故障，以保证系统的正常运行。
4. 高效性：操作系统应该具有高效的资源管理和任务调度能力，以提高系统的性能和响应速度。
四、操作系统的优化策略1. 进程调度优化：操作系统可以通过调整进程调度算法和优先级设置来提高系统的响应速度和吞吐量，减少进程的等待时间和资源浪费。
《操作系统精髓与设计原理·第八版》中文版
操作系统精髓与设计原理·第八版中文版导言《操作系统精髓与设计原理·第八版》是一本经典的操作系统教材，详细介绍了操作系统的核心概念、基础算法和设计原理。
本文将对这本书进行简要的介绍，并概述其中涵盖的一些重要主题。
操作系统的重要性操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理计算机的硬件和软件资源，为用户和应用程序提供接口和服务。
操作系统的设计和实现对于计算机系统的性能、可靠性和安全性都具有重要影响。
书籍概览《操作系统精髓与设计原理·第八版》由Abraham Silberschatz、Peter B. Galvin和Greg Gagne合著。
本书分为六个部分，共计十五章。
第一部分：引论第一部分主要介绍操作系统的基本概念和演化历史。
内容包括操作系统的定义和功能、计算机系统结构、进程和线程、CPU调度等。
第二部分：进程管理第二部分着重介绍进程管理的相关概念和技术，包括进程状态、进程调度、死锁等内容。
此外，还介绍了多线程编程和并发控制的原理。
第三部分：存储管理第三部分讲解了内存管理的相关知识，包括虚拟内存、页面置换算法、分段和分页等。
此外，还介绍了文件系统的设计原理和实现。
第四部分：设备管理第四部分详细介绍了设备管理的概念和技术，包括IO系统、磁盘调度算法和文件系统等内容。
此外，还介绍了RAID技术和磁盘存储管理。
第五部分：文件系统第五部分主要是对文件系统的深入介绍和讨论，包括文件系统的组织结构、文件描述符、文件访问控制等内容。
此外，还介绍了分布式文件系统和虚拟文件系统。
第六部分：安全和保护第六部分探讨了操作系统的安全和保护机制，包括安全性概念、加密技术、防御和攻击等内容。
此外，还介绍了操作系统的审计和审计安全等相关主题。
关键主题概述进程管理进程管理是操作系统的核心功能之一。
本书介绍了进程的状态和转换、进程调度算法、进程同步与通信、死锁以及多线程编程。
深入理解进程管理的原理和技术，可以帮助开发者编写高效、可靠的并发程序。
操作系统精髓与设计原理英汉对照th
操作系统精髓与设计原理英汉对照Introduction操作系统是计算机系统的重要组成部分，它管理计算机硬件资源并提供了一种资源的抽象化与共享机制，从而方便应用程序的运行。
本文是一个操作系统精髓与设计原理的英汉对照，旨在帮助读者更好地理解操作系统的基本概念，系统结构，进程管理和调度，内存管理，文件系统，和设备管理等核心概念。
Operating System操作系统(Operating System)是一种多任务处理程序，它负责管理计算机硬件和资源，为用户和其他软件提供服务。
它是一个核心控制程序，用于控制计算机中所有其他程序的执行和交互。
Kernel内核(Kernel)是操作系统的核心，它是运行硬件和其他软件之间的接口。
内核是操作系统的关键组件，负责管理系统所有的资源和进程。
Process Management进程管理(Process Management)是操作系统中的关键部分，负责管理和控制系统中运行的所有进程。
进程是指正在执行的程序实例。
它们是计算机中最基本的执行单元。
Scheduling调度(Scheduling)是管理操作系统中所有进程的过程。
调度程序通过决定何时执行进程以及何时将进程转移到等待状态来协调进程之间的执行。
Memory Management内存管理(Memory Management)是操作系统中的另一个核心任务，负责管理机器的内存。
操作系统通过内存管理来确保每个程序都具有所需的内存，以便正常运行。
File Systems文件系统(File Systems)是操作系统中的一个组成部分，负责管理和组织机器上存储器的访问。
操作系统会将磁盘上的文件逻辑地分成若干段，称为“文件”，以使它们易于查找和管理。
Device Management设备管理(Device Management)是操作系统中最后一个重要的组成部分，它负责管理计算机硬件，识别和管理所有外部设备，如打印机，键盘，扫描仪和鼠标等。
操作系统 精髓与设计原理(第五版))
第一章：计算机系统概述计算机系统基本组成I．处理器：控制计算机的操作，执行数据处理功能。
当只有一个处理器时，它通常指中央处理器（CPU）。
II. 主存储器：存储数据和程序。
iii．输入/输出模块：在计算机和外部环境之间移动数据。
iv．系统总线：为处理器、主存储器和输入输出模块提供通信的设施。
什么是中断？中断是指计算机的处理机用来处理外来请求或部错误的一种机制，该机制软硬件结合，使得计算机的处理机能够暂停当前指令系列的执行而转向请求指令系列的执行。
1.将计算机的处理机正在执行的指令系列称为当前指令系列，当前指令系列通常是用户程序。
2.将计算机为处理各类突发（非预期）事件请求（I/O请求,时钟请求，程序错误，硬件错误）而有待执行的指令系列称为请求指令系列，通常称为中断处理程序，是操作系统的一部分。
3.请求指令系列执行期间，可以被其它事件中断（在允许多重中断的情况下）。
4.执行请求指令系列完毕后，可以返回被暂停的原始指令系列，也可以不返回（在多道程序设计环境中）。
5.中断处理程序与社会事务中的应急事件的预案类似。
中断处理中断的发生激活了很多事情，包括处理器硬件中的事件及软件中的事件。
1.设备给处理器发出一个中断信号。
2.处理器在响应中断前结束指令系列的执行。
3.处理器对中断进行测定，确定存在未响应的中断，并给提交中断的设备发送确认信号，确认信号允许该设备取消它的中断信号。
4.处理器需要把处理权转移到中断程序中去做准备。
首先，需要保存从中断点恢复当前程序所需要的信息，要求的最少信息包括程序状态字（PSW）和保存在程序计数器中的下一条执行的指令地址，它们被压入系统控制栈中（参见附录1B）。
5.处理器把响应此中断的中断处理器入口地址装入程序的计数器中。
6.在这一点，与被中断程序相关的程序计数器和PSW被保存到系统栈中。
此外，还有一些其他信息被当作正在执行程序的状态的一部分。
7.中断处理器现在可以开始处理中断，其中包括检查与I/O操作相关的信息或其他引起中断的事件，还可能包括给I/O设备发送附加命令或应答。
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精品文档 。 1欢迎下载 第十一章 I/O管理和磁盘调度 复习题 11.1列出并简单定义执行I/O的三种技术。 ·可编程I/O：处理器代表进程给I/O模块发送给一个I/O命令，该进程进入忙等待，等待操作的完成，然后才可以继续执行。 ·中断驱动I/O：处理器代表进程向I/O模块发送一个I/O命令，然后继续执行后续指令，当I/O模块完成工作后，处理器被该模块中断。如果该进程不需要等待I/O完成，则后续指令可以仍是该进程中的指令，否则，该进程在这个中断上被挂起，处理器执行其他工作。 ·直接存储器访问（DMA）：一个DMA模块控制主存和I/O模块之间的数据交换。为传送一块数据，处理器给DMA模块发送请求，只有当整个数据块传送完成后，处理器才被中断。
11.2逻辑I/O和设备I/O有什么区别？ ·逻辑I/O：逻辑I/O模块把设备当作一个逻辑资源来处理，它并不关心实际控制设备的细节。逻辑I/O模块代表用户进程管理的一般I/O功能，允许它们根据设备标识符以及诸如打开、关闭、读、写之类的简单命令与设备打交道。 ·设备I/O：请求的操作和数据（缓冲的数据、记录等）被转换成适当的I/O指令序列、通道命令和控制器命令。可以使用缓冲技术，以提高使用率。
11.3面向块的设备和面向流的设备有什么区别？请举例说明。 面向块的设备将信息保存在块中，块的大小通常是固定的，传输过程中一次传送一块。通常可以通过块号访问数据。磁盘和磁带都是面向块的设备。 面向流的设备以字节流的方式输入输出数据，其末使用块结构。终端、打印机通信端口、鼠标和其他指示设备以及大多数非辅存的其他设备，都属于面向流的设备。
11.4为什么希望用双缓冲区而不是单缓冲区来提高I/O的性能？ 双缓冲允许两个操作并行处理，而不是依次处理。典型的，在一个进程往一个缓冲区中传送数据（从这个缓冲区中取数据）的同时，操作系统正在清空（或者填充）另一个缓冲区。
11.5在磁盘读或写时有哪些延迟因素？ 寻道时间，旋转延迟，传送时间
11.6简单定义图11.7中描述的磁盘调度策略。 FIFO:按照先来先服务的顺序处理队列中的项目。 SSTF:选择使磁头臂从当前位置开始移动最少的磁盘I/O请求。 SCAN:磁头臂仅仅沿一个方向移动，并在途中满足所有未完成的请求，直到精品文档 。 2欢迎下载 它到达这个方向上最后一个磁道，或者在这个方向上没有其他请求为止。接着反转服务方向，沿相反方向扫描，同样按顺序完成所有请求。 C-SCAN:类似于SCAN，
11.7简单定义图7层RAID。 0：非冗余 1：被镜像；每个磁盘都有一个包含相同数据的镜像磁盘。 2：通过汉明码实现冗余；对每个数据磁盘中的相应都计算一个错误校正码，并且这个码位保存在多个奇偶校验磁盘中相应的文件。 3：交错位奇偶校验；类似于第二层，不同之处在于RAID3为所有数据磁盘中同一位置的位的集合计算一个简单的奇偶校验位，而不是错误校正码。 4：交错块分布奇偶校验；对每个数据磁盘中相应的条带计算一个逐位奇偶。 5：交错块分布奇偶校验；类似于第四层，但把奇偶校验条带分布在所有磁盘中。 6：交错块双重分布奇偶校验；两种不同的奇偶校验计算保存在不同磁盘的不同块中。
11.8典型的磁盘扇区大小是多少？ 512比特
习题 11.1考虑一个程序访问一个I/O设备，并比较无缓冲的I/O和使用缓冲区的I/O。说明使用缓冲区最多可以减少2倍的运行时间。 如果计算的时间正好等于它的I/O时间（它是最佳环境），操作者和外围设备同时运行。如果单独运行，只要花费他们的一半时间，设C是整个程序的计算时间，T为所要求总的I/O时间，因而寄存器最好的运行时间是 max(C,T)，不需要寄存器的运行时间是C+T， 显然（(C+T)/2）≤max(C,T)≤(C+T).
11.2把习题11.1的结论推广到访问n个设备的程序中。 最佳比是（n+1）﹕n
11.3使用与表11.2类似的方式，分析下列磁道请求：27，129，110，186，147，41，10，64，120。假设磁头最初定位在磁道100处，并且沿着磁道号减小的方向移动。假设磁头沿着磁道增大的方向移动，请给出同样的分析。
FIFO SSTF SCAN C-SCAN 精品文档
。 3欢迎下载 下一个被访问的磁道 27 129 110 186 147 41 10 64 120 平均寻道长度 横跨的磁道数 73 102 19 76 39 106 31 54 56 61.8 下一个被访问的磁道 110 120 129 147 186 64 41 27 10 平均寻道长度 横跨的磁道数 10 10 9 18 39 122 23 14 17 29.1 下一个被访问的磁道 64 41 27 10 110 120 129 147 186 平均寻道长度 横跨的磁道数 36 23 14 17 100 10 9 18 39 29.6 下一个被访问的磁道 64 41 27 10 186 147 129 120 110 平均寻道长度 横跨的磁道数
36
23 14 17 176 39 18 9 10 38 如果磁头沿着增大的方向，只有SCAN和C-SCAN的结果有变化
SCAN C-SCAN 精品文档
。 4欢迎下载 下一个被访问的磁道 110 120 129 147 186 64 41 27 10 平均寻道长度 横跨的磁道数 10 10 9 18 39 122 23 14 17 29.1 下一个被访问的磁道 110 120 129 147 186 10 27 41 64 平均寻道长度 横跨的磁道数
10
10 9 18 39 176 17 14 23 35.1 11.4考虑一个磁盘，有N个磁道，磁道号从0到(N-1)，并且假设请求的扇区随机地均匀分布在磁盘上。现在要计算一次寻道平均跨越的磁道数。 a.首先，计算当磁头当前位于磁道t时，寻道长度为j的可能性。提示：这是一个关于确定所有组合数目的问题，所有磁道位置作为寻道目标的可能性是相等的。 b.接下来计算寻道长度为K的可能性。提示：这包括所有移动了K个磁道的可能性之和。 c.使用下面计算期望值得公式，计算一次寻道平均跨越的磁道数目： N-1 E[X]=∑i∑Pr[x=i] i=0 d．说明档N比较大时，一次寻道平均跨越的磁道数接近N/3. （a）设P[j/t]表示位于磁道t，寻道长度为j的概率，知随机访问一个任何一个磁道的可能性为相等为1/N，因此我们有P[j/t]=1/N,t<=j-1或者t>=N-j;P[j/t]=2/N,j-1的两端。因此只有一个相距j长度的磁道，故为2/N。 （b）令P[k]=∑P[k/t]*P[t]=1/N∑P[k/t],由（a）可知，取值1/N的有2k个磁道，取值为2/N有（N-k）个， 所以有 P[k]=（2k/N+2(N-k)/N）/N=2(N-k)/N*N (c)E[k]=∑k*P[k]=∑2k(N-k)/N*N =(N*N-1)/3N 精品文档 。 5欢迎下载 (d)当N比较大时，从上文可以看出一次寻道平均跨越磁道数接近N/3 11.5下面的公式适用于高速缓冲存储器和磁盘高速缓存： Ts=Tc+M×Td 请把这个公式推广到N级存储器结构，而不是仅仅2级。 定义： Ai=从i级存储器找到信息的时间； Hi=消息在第i级存储器并且没有在更高级存储器的概率； Bi=从第（i+1）级向第i级传送一块数据的时间。 假设缓存在1级存储上，主存在2级存储上，如此下去，形成一个N级存储结构，因此有 Ts=∑AiHi 若消息在M1层，可以立即被读，如果在M2中，不在M1中，那么这块数据从M2传到M1中再读。 因此 A2=B1+A1 进而有 A3=B2+A2=B1+B2+A1 即有 Ai=A1+∑Bj 所以 Ts=T1∑Hi+∑∑BjHi 因为 ∑Hi=1 最后可得 Ts=T1+∑∑BjHi
11.6对基于频率的替换算法（见图11.12），定义Fnew,Fmiddle和Fold分别为包含
新区，中间区和的高速缓存片段，显然Fnew+Fmiddle+Fold=1.如果有 a．Fold=1—Fnew b. Fold=1/（高速缓存大小） 请分别描述该策略。 a． 图11.11的中间区是空的，因此这种策略退化为图11.11a的策略。 b． 老区由一块组成，并且我们有LRU替换策略。
11.7对于一个有9个磁道的磁带，磁带速度为120英寸每秒，磁带密度为1600线位/英寸，请问它的传送率为多少？ 密度可表示为1600线位每英寸，因此传送速率为1600×1200=192000线位每秒。
11.8假设有一个2400英寸的磁带盘，记录间的间隙为0.6英寸，这个间隙是磁带在读操作之间的停止；在间隙期间磁带速度成线性增加或减小，磁带的其他与习题11.7相同。磁带上的数据按物理记录组织，每个物理记录包含固定数目的由用户定义的单元，称为逻辑记录。 a.在磁带上读取分装在10个物理记录中的120个逻辑记录需要多少时间？ b．同样。如果是分装在30个物理记录中，则需要多少时间？ c.对于上述每种分块方案，整个磁带分别可以保存多少个逻辑记录？