操作系统课后答案罗宇第四版.docx

1.2 操作系统以什么方式组织用户运用计算机？答：操作系统以进程的方式组织用户运用计算机.用户所需完成的各种任务必需由相应的程序来表达出来。为了实现用户的任务，必需让相应功能的程序执行。而进程就是指程序的运行，操作系统的进程调度程序确定CPU在各进程间的切换。操作系统为用户供应进程创立和完毕等的系统调用功能，运用户可以创立新进程。操作系统在初始化后，会为每个可能的系统用户创立第一个用户进程，用户的其他进程那么可以由母进程通过“进程创立系统调用进展创立。1.4 早期监视程序Monitor的功能是什么？ 答：早期监视程序的功能是代替系统操作员的部分工作，自动限制作业的运行。监视程序首先把第一道作业调入主存，并启动该作业。运行完毕后，再把下一道作业调入主存启动运行。它犹如一个系统操作员，负责批作业的I/O，并自动依据作业限制说明书以单道串行的方式限制作业运行，同时在程序运行过程中通过供应各种系统调用，限制运用计算机资源。1.7 试述多道程序设计技术的根本思想。为什么承受多道程序设计技术可以进步资源利用率？答：多道程序设计技术的根本思想是，在主存同时保持多道程序，主机以交替的方式同时处理多道程序。从宏观上看，主机内同时保持和处理假设干道已开始运行但尚未完毕的程序。从微观上看，某一时刻处理机只运行某道程序。可以进步资源利用率的缘由：由于任何一道作业的运行总是交替地串行运用CPU、外设等资源，即运用一段时间的CPU，然后运用一段时间的I/O设备，由于承受多道程序设计技术，加之对多道程序施行合理的运行调度，那么可以实现CPU和I/O设备的高度并行，可以大大进步CPU及外设的利用率。1.8 什么是分时系统？其主要特征是什么？适用于哪些应用？答：分时系统是以多道程序设计技术为根底的交互式系统，在此系统中，一台计算机及多台终端相连接，用户通过各自的终端和终端嘱咐以交互的方式运用计算机系统。每个用户都感觉到好像是自己在独占计算机系统，而在系统内部那么由操作系统以时间片轮转的方式负责协调多个用户共享CPU。主要特征是：并行性：系统能协调多个终端用户同时运用计算机系统，能限制多道程序同时运行。共享性：对资源而言，系统在宏观上使各终端用户共享计算机系统中的各种资源，而在微观上它们那么分时运用这些资源。交互性：人及计算机以交互的方式进展工作。独占性：运用户感觉到他在独占运用计算机。如今的系统大部分都是分时系统，主要应用于人机交互的方面。2.1 什么是中断？什么是异样？它们有何区分？ 答：中断是指来自CPU执行指令以外的事务发生后，处理机暂停正在运行的程序，转去执行处理该事务的程序的过程。异样是指源自CPU执行指令内部的事务发生后，处理机暂停正在执行的程序，转去处理该事务的过程。区分：广义的中断包括中断和异样，统一称为中断。狭义的中断和异样的区分在于是否及正在执行的指令有关，中断可以屏蔽，而异样不行屏蔽。 2.2什么是多级中断？为什么要把中断分级？试述多级中断的处理原那么。答：中断分级是依据中断的轻重缓急来排序，把紧迫程度大致相当的中断源归并在同一级，而把紧迫程度差异较大的中断源放在不同的级别。一般来说，高速设备的中断优先级高，慢速设备的中断优先级低。这就是多级中断。这所以引入多级中断是因为：为使系统能刚好的响应和处理所发生的紧迫中断，同时又不至于发生中断信号丢失，计算机开展早起在设计中断系统硬件时依据各种中断的轻重在线路上作出支配，从而使中断响应能有一个优先次序。多级中断的处理原那么：当多级中断同时发生时，CPU依据由高到低的依次响应。高级中断可以打断低级中断处理程序的运行，转而执行高级中断处理程序。当同级中断同时到时，那么按位响应。2.6 什么是中断向量？其内容是什么？试述中断的处理过程。答：中断向量：为处理便利，一般为系统中每个中断信号编制一个相应的中断处理程序，并把这些程序的入口地址放在特定的主存单元中。通常将这一片存放中断处理程序入口地址的主存单元称为中断向量。中断向量的内容：对不同的系统，中断向量中的内容也不尽一样。一般每一个中断信号占用连续的两个单元：一个用来存放中断处理程序的入口地址，另一个用来保存在处理中断时CPU应具有的状态。中断的处理过程：一般包括保存现场，分析中断缘由，进入相应的中断处理程序，最终重新选择程序运行，复原现场等过程。2.7 中断/异样处理为什么要保存现场和复原现场？现场应包括哪几方面的内容？答：因为中断处理是一项短暂性的工作，逻辑上处理完后还要回到被中断的程序，从其复原点接着运行。为了能实现正确的返回，并接着运行下去，在中断处理前后必需保存和复原被中断的程序现场。现场应包括：PC存放器的内容，通用存放器以及一些及程序运行相关的特别存放器中的内容。 2.8 操作系统内核的主要功能模块有哪些？假设承受微内核模型，原来在内核的功能中，哪些功能在微内核中实现？哪些由用户态运行的进程实现？答：操作系统内核的主要功能模块有：1、系统初始化模块 2、进程管理模块 3、存储管理模块 4、I/O设备管理模块 5、文件管理模块承受微内核模型，原来在内核的功能中，少量的进程调度切换代码和中断处理程序在微内核中实现，原来由内核态实现的大部分操作系统系统调用途理等功能转由用户态运行的进程实现。2.9 从限制轨迹上看，系统调用和程序级的过程调用都相当于在断点处插入一段程序执行，但它们却有质的区分，试述这种差异。答：这种差异主要在于处理机运行状态的变更。发生系统调用时，处理机由用户态进入核心态；而程序调用时，运行状态不发生变更，其状态照旧保持在用户态。2.11 试述终端嘱咐说明程序的处理过程。 答：终端嘱咐说明程序的处理过程如下：推断嘱咐的合法性识别嘱咐，假设是简洁嘱咐那么处理嘱咐，然后接着读取下一条嘱咐假设是不相识的嘱咐关键字，那么在约定书目下查找及嘱咐关键字同名的执行文件，创立子进程去执行“执行文件程序，等待子进程完毕后转接着读取下一条嘱咐。3.1 什么是进程？为什么要引入此概念？试述进程的特点及它及程序的区分。 答：进程是支持程序执行的机制，是程序针对某一数据集合的执行过程。引入此概念的缘由：随着操作系统的开展而产生。在监视程序时代以作业形式表示程序运行，那时，作业以同步方式串行地运行每个作业步，当操作系统开展到分时系统时，为了开发同一作业中不同作业步之间的并发，作业机制已经不能满意须要，因此引入了进程机制。进程的特点：动态性:可动态创立,完毕,也可是被调度进程并发性:可以被独立调度，占用途理机运行独立性:尽量把并发事务支配到不同的进程制约性:因访问共享数据或进程间同步而产生制约.及程序的区分：进程是程序的执行过程，程序是静态的，进程是动态的。一个进程至少是一个可执行程序，同一个程序可以由多个进程分别执行。3.2 进程限制块的作用是什么？PCB中应包括哪些信息？答：进程限制块的作用是：进程限制块用于保存每个进程和资源的相关信息，包括进程标识、空间、运行状态、资源等信息。以便于操作系统管理和限制进程和资源。PCB中应包括：1、进程标识信息：本进程的标识、父进程的标识、进程所属用户的标识。2、处理机状态信息。保存进程的运行现场信息，包括用户可用存放器的信息；限制和状态存放器的信息；栈指针。3.4 为什么进程状态会发生变更？何时变更？P54答：进程在它的生存周期中，由于系统中各进程并发运行及互相制约的结果，使得它的状态不断发生变更。状态变更的时机：空创立：当一个新进程被产生来执行一个程序时。创立就绪：当进程被创立完成，初始化后，一切就绪打算运行时。就绪运行：当处于就绪状态的进程被进程调度程序选中后。运行完毕：当进程指示它已经完成或者因错流产时。运行就绪：处于运行状态的进程在其运行过程中，分给它的处理机时间片用完而让出处理机；或者在可剥夺的操作系统中，当有更高优先级的进程就绪时。运行堵塞：当进程恳求某样东西且必需等待时。堵塞就绪：当进程要等待事务到来时。3.5 进程创立的主要工作是什么？P54答：进程创立时的主要工作如下：1、接收进程运行现场初始值，初始优先级，初始执行程序描绘，其它资源等参数。2、恳求支配进程描绘块PCB空间，得到一个内部数字进程标识。3、用从父进程传来的参数初始化PCB表。4、产生描绘进程空间的数据构造，用初始执行文件初始化进程空间，建立程序段，数据段、栈段等。5、用进程运行现场初始值设置处理机现场疼惜区。造一个进程运行栈帧。6、置好父进程等关系域。7、将进程置成就绪状态。8、将PCB表挂入就绪队列，等待时机被调度运行。3.7 具体说明几个引起进程调度的缘由。P62答：1、进程主动放弃处理机时：正在执行的进程执行完毕。操作系统在处理进程完毕系统调用后应恳求重新调度。正在执行的进程发出I/O恳求，当操作系统代其启动外设I/O后，在I/O恳求没有完成前要将进程变成堵塞状态，应当恳求重新调度。正在执行的进程要等待其它进程或系统发出的事务时。如等待另一个进程通讯数据，这时操作系统应将现运行进程挂到等待队列，并且恳求重新调度。正在执行的进程得不到所要的系统资源，如要求进入临界区，但没有得到锁时，这时等锁的进程应自动放弃处理机或者堵塞到等锁队列上，并且恳求重新调度。2、为了支持可剥夺的进程调度方式，在以下状况发生时，因为新就绪的进程可能会按某种调度原那么剥夺正运行的进程，因此也应当申请进展进程调度：当中断处理程序处理完中断，如I/O中断、通讯中断，引起某个堵塞进程变成就绪状态时，应当恳求重新调度。当进程释放资源，走出临界区，引起其他等待该资源进程从堵塞状态进入就绪状态时，应当恳求重新调度。当进程发系统调用，引起某个事务发生，导致等待事务的进程就绪时。其它任何缘由引起有进程从其它状态变成就绪状态，如进程被中调选中时。3、为了支持可剥夺调度，即使没有新就绪进程,为了让全部就绪进程轮番占用途理机，可在下述状况下申请进展进程调度：当时钟中断发生,时钟中断处理程序调用有关时间片的处理程序，觉察正运行进程时间片到，应恳求重新调度。以便让其他进程占用途理机。在按进程优先级进展进程调度的操作系统中，任何缘由引起进程的优先级发生变更时，应恳求重新调度。如进程通过系统调用自愿变更优先级时或者系统处理时钟中断时，依据各进程等待处理机的时间长短而调整进程的优先级。 3.8 什么时候进展进程调度最为相宜？请说明理由。P63答：进程调度的时机：当发生引起调度条件，且当前进程无法接着运行下去时如发生各种进程放弃处理机的条件可以马上进展调度及切换。当中断处理完毕或自陷处理完毕返回被中断进程的用户态程序执行前，假设恳求调度标记置上，即可马上进展进程调度及切换。假设操作系统支持这种状况下运行调度程序，即实现了剥夺方式的调度。3.10 对于三类进程I/O为主、CPU为主和I/O及CPU平衡，应如何赐予它们的运行优先级并说明理由。P67 答：对于这三类进程，赐予的优先级由高到低分别为：I/O为主、I/O及CPU平衡、CPU为主。 理由：为了充分利用外部设备，以及对终端交互用户刚好地予以响应，通常将I/O型进程列为最高优先级队列。3.11 假设在单处理机上有五个进程1、2、3、4、5争夺运行，其运行时间分别为10，1，2，1，5秒，其优先级分别为3，1，3，4，2，这些进程几乎同时到达，但在就绪队列中的次序依次为1，2，3，4，5，试答复：给出这些进程分别适用轮转法、SPF和非剥夺优先级调度法调度时的运行进度表，其中，轮转法中的时间片取值为2。在上述各算法的调度下每个进程的周转时间和等待时间为多少？具有最短平均等待时间的算法是哪个？答：轮转法：时间片21212222122进程12345151511 进程的周转时间：进程1：19，进程2：3，进程3：5，进程4：6，进程5：15 进程的等待时间：进程1：9，进程2：2，进程3：3，进程4：5，进程5：10 SPF算法：进程提交时间完毕时间等待时间周转时间101012919919324244121254949非剥夺优先级算法进程提交时间完毕时间等待时间周转时间111111121819181931113111340101513181318SPF算法具有最短平均等待时间。3.19 什么是批处理作业和交互式作业？它们的特点是什么？系统如何管理？ 答：批处理作业是指用户将假设干用户任务合成一批，一起提交给系统进展处理的任务集合。交互式作业是指用户的一次上机交互过程，用户通过嘱咐语言逐条地及系统进展应答式的交互，提交作业步。 特点：批处理作业的处理过程由计算机自动运行，不需人为干预，用户也看不到中间结果。交互式作业须要系统供应终端供用户及系统交互，作业的运行由人限制，便于作业的调试以及将作业按人料想的方向进展。4.1 并行任务如何在程序中表示？P74答：并行任务在程序中主要通过并发语句来表示。如Parbegin/Parend语句4.2 并行任务并行并发运行的操作系统支持根底是什么？ 答：支持根底是进程和线程的引入。在多道程序设计系统中，进程之间可以并发执行，这就使多任务并行执行成为可能。同时，线程的引入，同一进程内的多个线程也可以并行运行，这也供应了任务内部的并行。进步了效率。4.3 题略 答：答：进程P0在flag0=false后，进程P1跳出循环，此时刚好来了一个中断。中断使得进程P0又再次执行，此时由于P1并没有给turn赋值，从而P0可以顺当进入临界段，在P0进入临界段时产生中断，P1复原执行，将turn赋值为1，从而P1也可以进入临界段。从而产生错误。 4.4 何谓原语？它及系统调用有何区分？如何实现原语执行的不行分割性？ 答：原语是指完成某种功能且不被分割、不被中断执行的操作序列。有时也称为原子操作。 它及系统调用的区分：原语和系统调用是两个不同的概念，原语主要强调操作的不行分割性，可以认为是一个不行中断的子程序调用，但是系统调用是由用户态进入核心态，虽然系统调用一般也不被中断，但是假设有更高更紧迫的系统调用的话，还是可以打断原来的系统调用的。 实现原语执行的不行分割性：通常由硬件来实现，也可以由软件通过中断屏蔽的方法来实现。4.6 假设P，V操作不作为原语可分割执行，那么是否还可用于解决互斥问题？假设不能，那么举例说明。 答：假设P，V操作不作为原语，那么不行用于解决互斥问题。因为假设那样的话，那么：程序语言s = s-1;翻译成机器语言为：load R1, s; load R2, 1; sub R1, R2; 此时，他们之间的操作可以分割执行，假设有两个进程P1、P2，s初值为1，当P1进入P操作时，s大于0，可以进入，因此会执行上面的机器语言，将s的值取出来，放入R1存放器中，而此时，有可能P2进程要进入临界段，因此，它也比较s的值是否小于0，因为此时s的值仍为1，所以P2也进入临界段，出现错误。4.13 题略答：empty1=1; empty2=1; full1=0; full2=0;parbeginP: While(1) P(empty1); put to buffer1; V(full1); Q: While(1) P(full1); get from buffer1; V(empty1); P(empty2); put to buffer2; V(full2); R: While(1) P(full2); get from buffer2; V(empty2); parend;empty1=m; empty2=n; full1=0; full2=0;mutex1=1;mutex2=1;parbeginP: While(1) P(empty1); P(mutex1); put to buffer1; V(full1); V(mutex1); Q: While(1) P(full1); P(mutex1); get from buffer1; V(empty1); V(mutex1); P(empty2); P(mutex2); put to buffer2; V(full2); V(mutex2); R: While(1) P(full2); P(mutex2); get from buffer2; V(empty2); V(mutex2); parend;4.14 题略答：P1: Sa; V(ac); V(ae); Sb; P(cd); Sd; P(fe); Sf; V(fh); Sg; P2: P(ac); Sc; V(cd); P3: P(ae); Se; V(fe); P(fh); Sh;4.23 题略答：解题方法，找出可能死锁的资源最多的状况。假设n个进程须要的资源数分别为：a1,a2,. an，那么占有资源数最多却刚好形成死锁的状况是：每个进程都占有比所需资源数少一个的资源数量，而此时刚好资源用光。所以是：(a1-1)+(a2-1)+(an-1)=m，整理得a1+a2+an=m+n，而要想使得系统无死锁，那么必需有a1+a2+an<m+n。命题得证。4.28 题略答：1、Need的内容为：0000，0750，1002，0020，0642 2、系统是处于平安状态。 3、进程2恳求0420，不能马上得到满意，因为假设给进程2支配了0420的话，系统将处于不平安状态。所以不能马上得到满意。4.11 多元信号量机构允许P，V操作同时对多个信号量进展操作。这种机构对同时申请或释放假设干个资源是特别有用的。假设二元信号量机构中的P原语定义为： P(S,R) : While(S0 or R0); S=S-1; R=R-1;试用一元信号量机构加以实现。答：mutex: semaphore P(mutex); P(S); P(R); V(mutex);n 4.15 “理发师睡觉问题 答：可以将此题看作N个消费者和一个消费者问题。顾客作为消费者，每到来一个，就将自己放入计数器RC，以便让理发师消费至最终一个产品顾客，因此顾客进程执行的第一个语句便是RC=RC+1。而第一个到来的顾客应当负责唤醒理发师，理发师此时正在信号量WAKEUP上等待P(WAKEUP);该信号量的初值为0，由第一个顾客执行V(WAKEUP)。假设顾客不是第一个到达，那么在信号量WAIT上等待P(WAIT)该信号量的初值为0，等理发师理完一个顾客后，执行V(WAIT)操作便可叫出该顾客理发。以上过程循环反复，理发师没每理完一个顾客，就令计数器减1，RC=0时便知此时无顾客，理发师可以接着睡觉，等待下一批顾客到达。在设信号量MUTEX(初值为1)，保证对计数器RC的互斥作用。parbegin 顾客进程： begin P(mutex); rc=rc+1; if rc=1 then V(wakeup); elseP(wait); V(mutex); 理发； end;理发师进程：begin P(wakeup); repeat 理发； P(mutex); rc=rc-1; if(rc!=0) then V(wait); V(mutex); until rc=0; end;parend;4.21 题略进程数资源总数是否可能死锁11不会12不会21不会22可能会23可能会进程数资源总数是否可能死锁12不会22可能会23不会33可能会34不会5.5 答：须要的硬件支持可以选择两种：1、上、下界存放器和地址检查机制；2、基地址存放器、长度存放器和动态地址转换机制。地址转换的过程也即是地址重定位的过程，也有两种方法实现地址重定位：1、静态重定位，用户代码中运用相对地址，在将目的代码加载到主存时，装配链接程序通过如下的方法将其装配成确定地址：原地址+目的代码所在主存起始地址； 2、动态重定位，它首先将程序在主存的起始地址及其总长度存放于基地址存放器和长度存放器，当在执行访存指令时，首先进展越界检查，假设不越界，那么将地址改成“原地址+目的代码所在主存起始地址，然后进展访问。实现存储疼惜：当运用第一种硬件机制时，每访问一次主存，地址检查机制将CPU供应的访存地址及上、下界存放器的值进展比较。假设介乎上下界之间，那么可用该地址访问存储器，否那么终止程序的运行。当运用第二种硬件机制时，每访问一次主存，它将CPU供应的访存地址及长度存放器的值进展比较。假设越界，那么终止程序，否那么及基地址存放器中的值相加成为访问贮存确实定物理地址。5.6为什么要引进页式存储管理方法？在这种管理方法中硬件应供应哪些支持？答：缘由在于连续支配存储空间存在很多存储碎片和空间管理困难的问题，而连续支配要求把作业放在主存的一片连续区域中，这往往简洁出现连续空间因不能包涵作业或进程而不行用。而页式存储管理方法可以防止这种状况的发生。硬件应供应的支持：动态地址转换机构，页表长度存放器，联想存储器页表以及访问权限域均在主存中。5.7 题略答：1访问一次页面单元须要访问两次主存，因此访问时间为：1.2*2=2.4us；2等效存储访问时间为：1.2*75%+2.4*25%=1.5us； 5.11 在页式存储管理系统中怎样使多个作业共享一个程序或数据？ 答：在每个作业的页表中，将须要共享的程序映射到存放该共享程序或数据的一样的物理页帧上。5.17 题略答：系统得到物理地址的过程：由题设可得，虚存地址的逻辑页号为：11123，页内偏移为456；从联想存储器中查找逻辑页号为11123对应的物理页帧号，假设有，那么将物理页帧号和页内偏移合成成物理地址进展访问，否那么从页表中查找。在页表中找到相应项，查看该页的合法位是否置上，假设为1，那么将该项指出的页帧号和页内偏移合成成物理地址进展访问，假设合法位为0，那么产生页故障，系统将页表项所指的辅存块号调入主存，然后合成物理地址进展访问。硬件完成的工作：获得页帧号，合成物理地址，以及合法位是否置上等。软件完成的工作：接收缺页异样，对缺页故障进展处理，返回现场。 5.18 题略答：访问的相应逻辑页号为：0，0，1，1，0，3，1，2，2，4，4，3。承受FIFO：故障数：6；页故障率：6/12=50%承受LRU，淘汰上次运用距当前最远的页 ：故障数：7；页故障率为：7/12=58.3%承受OPT，淘汰下次访问距当前最远的那些页中序号最小的一页 ：故障数：5；页故障率：5/12=41.7% 5.19 题略答：栈构造对数据的访问一般在栈顶旁边，或者离栈顶不远，符合程序的部分性行态；杂凑技术取决于Hash值的大小，假设太大，那么会频繁出现缺页，不利于程序的部分性行态；依次搜寻是依据当前项向前或向后逐个搜寻，符合程序的部分性行态；goto语句往往使程序从一个地方跳到另一个地方，空间跨度往往比较大，少用或不用goto语句使程序可以在部分范围内执行，符合程序的部分性行态。 5.24 题略答：驻留集大小为2个页帧，但是程序要长期驻留在主存中，必需占用一页，所以驻留集中只有一页留给数据运用。假设数组中每一个元素占一个字的空间，因为每一页有100个字，而且数组是按行主依次存放，当承受1策略时，赋值依次为：A(1,1),A(2,1),A(100,1)，每一次赋值都产生缺页异样，因此页故障数为100*100=10000，而承受2策略时，只在第一维产生变更时才产生缺页故障，因此页故障数为100。 5.31 设有如下访问串：6，9，2，1，0，3，5，4，3，2，1，0，2，1。取=4，给出用WS及VMIN两种算法限制该访问串驻留集的变更状况。 答：用WS方法，有个时间未被引用那么将其淘汰；用VMIN方法，假设某页下次访问的间隔 大于，那么将其淘汰。5.33 假设主存中的某页正在及外部设备交换信息，那么在页故障中断时可以将这一页淘汰吗？对于这种状况应如何解决？P110-111答：不能将这一页淘汰，因为假设淘汰出去的话，那么新进入的页将代替正在交换信息的页，而I/O数据区将被新换入的页所代替，从而导致错误。因此，应当等该、页及外部设备交换信息完毕之后，才能将该页淘汰。5.34 题略答：访问虚地址(233)8时不会发生缺页故障，因为依据虚地址可得，它的页号为2，页内偏移为(33)8，而在页表中页号为2的页有效位为1，说明在主存中，相应的页帧号为20，所以物理地址为(20)8*82+(33)8=(2033)8，而访问(345)8时会发生缺页中断，依据虚地址可得它的页号为3，页内偏移为(45)8，查页表可得，该页的有效位为0，因此不在主存中，产生缺页中断，它首先向主存申请一个可用的页帧，然后检查该故障页的页类型，为零页，因此将刚申请到的页帧清零，将页帧号填入页表项中，将合法位置为1，然后返回。 6.2 设备限制器及处理机如何通信？答：CPU通过向限制器存放器写嘱咐字来发出I/O嘱咐，限制器接到嘱咐后，完成具体的I/O操作，CPU那么反复读取限制器的状态，测试限制器是否完成操作。或者转向其他工作，当限制器完成相应操作后向CPU发出中断信号。6.3 简述各种不同的I/O限制方式？ 答：主要有三种不同的I/O限制方式：1、程序干脆限制方式。当遇到一条及I/O相关的指令时，CPU向相应的设备限制器发嘱咐，设备限制器执行相应的操作，将I/O状态存放器的相应位置上，然后CPU周期性地检查设备限制器的状态存放器，直到觉察I/O操作完成为止。CPU干脆限制I/O操作过程，包括测试设备状态，发送读/写嘱咐及数据。2、中断驱动方式。CPU向设备限制器发出嘱咐后，接着做其他工作。当设备限制器打算好CPU交换数据时，设备限制器中断CPU，要求效劳。CPU被中断后，执行CPU存放器和设备限制器之间的数据传输，然后复原被中断的工作。3、DMA方式：当CPU须要读/写数据块时，它给DMA部件发嘱咐，然后接着执行其他的工作。DMA负责此次I/O的完成，DMA部件每次一个字地将整个数据块干脆读取或写入主存，而不需经过CPU存放器。当传送过程完成后，DMA部件向CPU发中断信号。6.4 什么是独占型设备和分时共享型设备？如何保证独占型设备的独占运用？P147答：独占型设备是指在申请设备时，假设设备空闲，就将其独占，不再允许其他进程申请运用，始终等到该设备被释放，才允许被其他进程申请运用。分时共享型设备：设备承受多个I/O恳求，并将其放在恳求队列中，不同进程的I/O操作恳求以排队的方式分时地占用设备进展I/O。如何保证独占运用：对独占型设备进展独占申请，即在申请时，假设申请胜利，就对该设备进展加锁操作，直到该I/O完成后，才释放锁，从而释放该设备。 6.5 以SPOOLing方式运用设备是如何实现的？答：SPOOLing技术是在批处理操作系统时代引入的，即假脱机I/O技术，它主要针对独占型设备的运用。以打印机为例，首先为每个打印机建立一个打印效劳进程，和一个打印队列。打印效劳进程循环地获得打印队列中的表项，对每一个要输出的文件副本，效劳进程从文件副本中读取数据，再成批地调用写打印机的系统调用将该文件的数据打印在纸上。6.6 以下的工作各在3个I/O软件层的哪一层完成？ 答：涉及到具体的磁道、扇区、磁头的计算，这属于设备驱动及中断处理层。 属于缓冲I/O的功能，因此属于及设备无关的I/O层。 中涉及到设备存放器的操作，而能操作设备存放器的只有设备驱动及中断处理层。 是对设备运用权限的内容，因此属于及设备无关的I/O层。 用户恳求，他恳求系统将二进制整数转换成ASCII码再输出，属于用户层I/O。 6.8 如何运用缓冲区实现“预先读和“延迟写？这两种读/写方式的优缺点是什么？答：预先读就是：将从设备限制器来的数据先送入系统缓冲区，该数据块送完后，用户进程将此数据块移到用户进程空间。并且马上恳求下一个数据块。延迟写就是：当须要将数据写出时，首先将数据块从用户进程空间拷贝到系统缓冲区，这时可接着执行用户进程，并可在须要时换出主存。操作系统会支配最终将系统缓冲区的内容输出到设备上。优点是：削减CPU访问目的存储部件的次数。进步了慢速I/O设备和快速CPU交互的速度，进步输入输出速度。缺点：预先读是基于“下一数据块最终将被运用这一揣测。因此，当这一揣测失败时，系统将消耗更多的时间来处理，揣测失败的代价是很大的。同时，增加了操作系统的困难度。延迟写也增加了操作系统的困难度，同时延迟写还可能出现数据丢失的状况。6.11 假设对磁盘的恳求串为95，180，35，120，10，122，64，68，磁头初始位置为30，试分别画出FCFS，SSTF，SCAN，C-SCAN调度算法的磁头挪动轨迹及磁头挪动的磁道数磁道号：0199。答：FCFS：First Come First Served， SSTF：Shortest Seek Time First， SCAN：扫描 C-SCAN：单向扫描 6.16 在磁盘管理程序中何时进展磁盘调度？答：当有多个进程恳求读取磁盘中的数据，而这些数据分布在磁盘的不同位置的时候，应当进展磁盘调度。此时磁盘驱动程序应维持一个磁盘I/O恳求队列，对已有恳求和新到来恳求进展排队优化，确保相邻恳求其磁道相距最近。6.18 RAID级别0+1有何特点？可用于什么应用环境？答：RAID级别01是指RAID级别0和1的结合。RAID级别0供应性能，RAID级别1供应牢靠性。特点是性能高、牢靠性好、价格高须要2倍磁盘数目应用环境：通常用于性能和牢靠性都很重要的环境中。 7.2 一个可以支持随机访问的文件应当用什么方式放在辅存中？答：一个可以支持随机访问的文件应当用索引构造的方式将其放在辅存中。 7.4 试述文件限制块的作用，请设计在树形文件书目中快速查找文件限制块的方法。答：文件限制块是一张用于存放文件的标识、定位、说明和限制等信息的表格，用于管理和限制文件系统中的全部文件。快速查找文件限制块的方法：引入“当前书目，用户可指定某级书目作为用户“当前书目，当前书目的文件限制块事先已读入并保存在主存。当用户注册时，操作系统在记账文件中查找及该用户所对应的信息项。记账文件中保存了一个指向用户初始“当前书目的途径名。“当前书目最初在用户登录时自动置为该用户的初始“当前书目。操作系统供应特地的系统调用供用户随时变更“当前书目。在查找时，操作系统从根书目或“当前书目进展查找，因为当前书目的FCB通常是放在主存中的，所以查找速度会比较快。 7.7 无环图书目构造及树形书目构造相比，优势在哪里？如何删除一个节点？答：无环图书目构造的优势是利于文件的共享，因为当树形书目结设想共享某个文件时，须要在不同的途径保存多个副本，这样奢侈了存储空间。而无环图书目构造只需增加一个称为链的新书目项，让其指向须要共享的文件即可。节约了空间，管理更灵敏。如何删除节点：为每个节点设置一个共享计数器，每当增加了一条共享链时，就将其共享计数器加1，每当要删除某个节点时，其共享计数器减1，当计数器为0时，就真正删除该节点。7.9 请比较辅存空间支配和主存空间支配的特点。答：辅存空间的特点是容量大，如何在大量的文件中快速查找和定位你所需的文件是辅存空间支配须要考虑的主要问题。在逻辑空间，通常将文件组织成书目构造，在物理存储时，将其组织成链表构造或索引构造存放在辅存中，文件系统对未支配空间保持一个“自由空间表的数据构造，通常组织成位向量的形式，每一个柱面对应一个位向量，全部位向量组成一个位图数组，它记录了整个磁盘空间的运用状况。而主存空间容量小，访问速度快，因此主存空间支配主要考虑的是如何进步主存空间的访问速度、利用率和命中率。因此，在主存空间支配之前，将全部的主存空间分页，并将每一页登记在页表中，将用户的逻辑页对应着主存的物理页帧，支配主存空间时在页表中登记，当需交换页时，承受好的交换策略进步主存的命中率。7.10 试述“翻开文件所做的工作。答：依据参数所指出的文件名和卷名找到相应文件。将该文件的文件限制块存入主存的活泼文件书目表。建立该文件的读/写状态信息表。将该文件的信息存入用户的“翻开文件表中。7.11 写文件系统调用途理时超过文件已有空间系统，应如何处理？可以让文件大小动态增长吗？答：当超过文件已有空间系统时，应为文件系统申请更大的辅存空间。可以让文件大小动态增长。 7.13 请说明UNIX操作系统文件访问限制的方法。答：将运用文件的用户分为三类：文件主，同组的假设干用户，其他用户。在访问表中列出这三类用户的访问权限，然后干脆保存在文件限制块中。当用户须要访问文件时，系统依据进程用户所述的类型，在访问表中验证此次访问的权限。假设拥有此权限