文件文件系统的概念.docx
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文件文件系统的概念
200651.文件、文件系统的概念？
此题答案为：
答：
文件是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的有序序列。
文件系统就是操作系统中实现文件统一管理的一组软件、被管理的的文件以及为实施文件管理所需的一些数据结构的总称。
此题难度等级为：
B
200652.文件从不同角度（性质与用途、信息的保存期限、保护方式、逻辑结构、物理结构、存取方式、内容，特别是逻辑结构与物理结构），可以分哪几类？
此题答案为：
根据不同角度，可以将文件划分为不同类别：
1、按性质与用途可分为：
系统文件；库文件；用户文件；
2、按信息的保存期限可分为：
临时文件；永久性文件；档案文件；
3、按文件的保护方式可分为：
只读文件；读写文件；可执行文件；无保护文件；
4、按文件的逻辑结构可分为：
流式文件；记录式文件；
5、按文件的物理结构可分为：
顺序文件；链接文件；索引文件；Hash文件；索引顺序文件
6、按文件的存取方式可分为：
顺序存取文件；随机存取文件；
7、按文件内容可分为：
普通文件；目录文件；特殊文件
此题难度等级为：
D
200653.文件系统的功能与优点？
此题答案为：
答：
文件系统的功能：
1、统一管理文件存储空间（即外存），实施存储空间的分配与回收；
2、确定文件信息的存放位置及存放形式；
3、实现文件从名字空间到外存地址空间的映射，即实现文件的按名存取；
4、有效实现对文件的各种控制操作（如建立、撤消、打开、关闭文件等）与存取操作（如读、写、修改、复制、转储等）；
5、实现文件信息的共享，并且提供可*的文件保密与保护措施。
文件系统的优点：
1、按名存取文件，以对用户透明的方式实现对名字空间的管理与信息浮动，使用方便灵活；
2、采取保护、保密措施，安全可靠；
3、实现文件共享，节省空间与时间开销。
此题难度等级为：
C
200654.具体阐述常用的几种文件物理结构及其优缺点。
此题答案为：
答：
常见的文件物理结构有以下几种：
1、顺序结构
又称连续结构。
这是一种最简单的物理结构，它把逻辑上连续的文件信息依次存放在连续编号的物理块中。
只要知道文件在存储设备上的起始地址（首块号）与文件长度（总块数），就能很快地进行存取。
这种结构的优点是访问速度快，缺点是文件长度增加困难。
2、链接结构
这种结构将逻辑上连续的文件分散存放在若干不连续的物理块中，每个物理块设有一个指针，指向其后续的物理块。
只要指明文件第一个块号，就可以按链指针检索整个文件。
这种结构的优点是文件长度容易动态变化，其缺点是不适合随机访问。
3、索引结构
采用这种结构，逻辑上连续的文件存放在若干不连续的物理块中，系统为每个文件建立一张索引表，索引表记录了文件信息所在的逻辑块号与与之对应的物理块号。
索引表也以文件的形式存放在磁盘上。
给出索引表的地址，就可以查找与文件逻辑块号对应的物理块号。
如果索引表过大，可以采用多级索引结构。
这种结构的优点是访问速度快，文件长度可以动态变化。
缺点是存储开销大，因为每个文件有一个索引表，而索引表亦由物理块存储，故需要额外的外存空间。
另外，当文件被打开时，索引表需要读入内存，否则访问速度会降低一半，故又需要占用额外的内存空间。
4、Hash结构
又称杂凑结构或散列结构。
这种结构只适用于定长记录文件与按记录随机查找的访问方式。
Hash结构的思想是通过计算来确定一个记录在存储设备上的存储位置，依次先后存入的两个记录在物理设备上不一定相邻。
按Hash结构组织文件的两个关键问题是：
定义一个杂凑函数；解决冲突；
5、索引顺序结构
索引表每一项在磁盘上按顺序连续存放在物理块中。
此题难度等级为：
B
200655.什么是文件目录、目录文件与当前目录？
此题答案为：
答：
文件控制块的有序集合构成文件目录，每个目录项即是一个文件控制块。
为了实现文件目录的管理，通常将文件目录以文件的形式保存在外存空间，这个文件就被称为目录文件。
目录文件是长度固定的记录式文件。
系统为用户提供一个目前正在使用的工作目录，称为当前目录。
此题难度等级为：
B
200656.文件目录结构有哪几种，各有什么优缺点？
此题答案为：
答：
文件目录结构一般有一级目录结构、二级目录结构与多级目录结构。
一级目录结构的优点是简单，缺点是文件不能重名，限制了用户对文件的命名。
二级目录结构实现了文件从名字空间到外存地址空间的映射：
用户名->文件名à文件内容。
其优点是有利于文件的管理、共享与保护；适用于多用户系统；不同的用户可以命名相同文件名的文件，不会产生混淆，解决了命名冲突问题。
缺点是不能对文件分类；当用文件较多时查找速度慢。
多级目录结构的优点是便于文件分类，可为每类文件建立一个子目录；查找速度快，因为每个目录下的文件数目较少；可以实现文件共享；缺点是比较复杂。
此题难度等级为：
A
200657.答：
为了提高检索速度，对文件目录应做怎样的改进？
此题答案为：
可以利用目录项分解法解决这一问题，即把目录项（文件控制块）分为两部分：
名号目录项，包含文件名以及相应的文件内部号；
基本目录项，包含了除文件名外文件控制块的其他全部信息。
目录文件也分为名号目录文件与基本目录文件。
查找一个目录项就分成两步：
首先访问名号目录文件，根据文件名查找相应的文件内部号；然后访问基本目录文件，根据文件内部号，可直接计算出相应基本目录项所在基本目录文件中的相对位置与物理位置，并将它直接读入内存。
目录项分解法的优点是提高了文件目录检索的速度。
此题难度等级为：
A
200658.为实现设备的有效管理，应采用怎样的数据结构？
此题答案为：
答：
为实现设备、控制器、通道资源的分配与回收，系统需要记录有关的信息。
通常设备管理要建立以下数据结构，以实施有效的管理。
1、设备控制块
2、控制器控制块
3、通道控制块
4、系统设备表
此题难度等级为：
B
200659.什么是设备的独立性？
根据设备的类型，设备的分配策略有哪些？
（独占设备、共享设备、虚拟设备与SPOOLing系统）。
以磁盘为例，有哪些优化调度算法？
应考虑哪些因素？
此题答案为：
答：
进程申请设备时，应当指定所需设备的类别，而不是指定某一台具体的设备，系统根据当前请求以及设备分配情况在相应类别的设备中选择一个空闲设备并将其分配给申请进程，这称作设备的独立性。
磁盘调度一般可采用以下几种算法：
1、先来先服务磁盘调度算法（FCFS）
2、最短寻道时间优先磁盘调度算法（SSTF）
3、扫描算法（SCAN）
设计磁盘调试算法应考虑两个基本因素：
1、公平性2、高效性
此题难度等级为：
B
200660.答：
设备分配的任务是什么？
设备分配应坚持的原则是什么？
此题答案为：
答：
设备分配的任务是按照一定的策略为申请设备的进程分配合适的设备、控制器与通道。
设备的独立性：
不能因物理设备的更换而影响用户程序的正常运行；
系统的安全性：
设备分配不能导致死锁现象发生。
此题难度等级为：
A
200661.简述通道控制的设备采用何种连接方式？
其优点是什么？
此题答案为：
答：
一般设备的连续采用交*连接，其好处是：
1、提高系统的可*性：
当某条通路因控制器或通道故障而断开时，可使用其他通路。
2、提高设备的并行性：
对于同一个设备，当与它相连的某一条通路中的控制器或通道被占用时，可以选择另一条空闲通路，减少了设备因等待通路所需要花费的时间。
此题难度等级为：
C
200662.简述通道及通道控制结构。
此题答案为：
答：
通道是一个用来控制外部设备工作的硬件机构，相当于一个功能简单的处理机。
在一般大型计算机系统中，主机对外部设备的控制可以分成三个层次来实现，即通道、控制器与设备。
一旦CPU发出启动通道的指令，通道就可以独立于CPU工作。
通道控制控制器工作，控制器用来控制设备的电路部分。
这样，一个通道可以连接多个控制器，而一个控制器又可以连接若干台同类型的外部设备。
最终，设备在控制器控制下执行操作。
此题难度等级为：
D
200663.外部设备的输入、输出方式有哪些？
此题答案为：
答：
主要有以下四种：
1、循环测试I/O方式；2、中断处理方式；3、直接内存存取（DMA）方式；4、通道方式
此题难度等级为：
A
200664.设备管理的目标与功能是什么？
此题答案为：
答：
设备管理的目标：
1、向用户提供外部设备的方便、统一的接口，按照用户的要求与设备的类型，控制设备工作，完成用户的输入输入请求。
2、充分利用中断技术、通道技术与缓冲技术，提高CPU与设备、设备与设备之间的并行工作能力，以充分利用设备资源，提高外部设备的使用效率。
3、设备管理就是要保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按照一定的策略分配与管理设备，以使系统能有条不紊地工作。
设备管理的功能：
1、设备分配与回收；
2、管理输入输入缓冲区；
3、设备驱动，实现物理I/O操作；
4、外部设备中断处理；
5、虚拟设备及其实现。
此题难度等级为：
B
200665.设备可以按照何种方式分类，每种分类方式又包括哪些？
此题答案为：
答：
1、按设备的工作特性分类
（1）存储设备；
（2）输入输出设备
2、按设备上数据组织方式分类
（1）块设备；
（2）字符设备
3、按资源分配的角度分类
（1）独占设备；
（2）共享设备；（3）虚拟设备
此题难度等级为：
C
200666.什么是操作系统管理的设备管理？
此题答案为：
答：
设备管理是指计算机系统中除了CPU与内存以外的所有输入、输出设备的管理。
此题难度等级为：
A
200667.在虚存中，页面在内存与外存中频繁地调试，系统效率急剧下降，称为颠簸。
试说明产生颠簸的原因。
通过什么方式可以防止颠簸的发生？
此题答案为：
答：
颠簸是由缺页率高而引起的。
系统规定缺页率的上界与下界。
当运行进程缺页率高于上界时，表明所分给它的物理页面数过少，应当增加；反之，当运行进行缺页率低于下界时，表明所分给它的物理页面数过多，可以减少。
这样，根据缺页率反馈可动态调整物理页面的分配，以防止颠簸的发生。
此题难度等级为：
B
200668.以虚拟页式存储管理为例介绍虚拟存储管理的实现过程。
此题答案为：
答：
虚拟页式存储管理的基本思想是，在进程开始执行之前，不是装全部页面，而是只装一个（甚至0个）页面，然后根据进程执行的需要，动态地装入其它页面。
1、页表 2、缺页中断处理3、页面淘汰。
此题难度等级为：
A
200669. 虚拟存储技术的理论基础（局部性原理）是什么？
此题答案为：
答：
程序局部性原理：
虚拟存储管理的效率与程序局部性程序有很大关系。
根据统计，进程运行时，在一段时间内，其程序的执行往往呈现出高度的局限性，包括时间局部性与空间局部性。
1、时间局部性：
是指若一条指令被执行，则在不久，它可能再被执行。
2、空间局部性：
是指一旦一个存储单元被访问，那它附近的单元也将很快被访问。
此题难度等级为：
C
200670.试述段页式存储管理的基本思想。
此题答案为：
答：
段页式存储管理的基本思想是：
1、用页式方法来分配与管理内存空间，即把内存划分成若干大小相等的页面；
2、用段式方法对用户程序按照其内在的逻辑关系划分成若干段；
3、再按照划分内存页面的大小，把每一段划分成若干大小相等的页面；
4、用户程序的逻辑地址由三部分组成，形式如下：
段号页号页内地址
5、内存是以页为基本单位分配给每个用户程序的，在逻辑上相邻的页面内存不一定相邻。
此题难度等级为：
B
200671.为了提高存取速度，可以使用快表技术。
试述这一技术是如何实现的？
此题答案为：
答：
快表技术是在地址映射机构中增加一个小容量的联想寄存器（相联存储器），它由高速寄存器组成，成为一张快表，快表用来存放当前访问最频繁的少数活动页的页号。
在快表中，除了逻辑页号、物理页号对应外，还增加了几位。
特征位表示该行是否为空，用0表示空，用1表示有内容；访问位表示该页是否被访问过，用0表示未访问，1表示已访问，这是为了淘汰那些用得很少甚至不用的页面而设置的。
快表只存放当前进程最活跃的少数几页，随着进程的推进，快表内容动态更新。
当用户程序需要存取数据时，根据该数据所在逻辑页号在快表中找出对应的物理页号，然后拼接页内地址，以形成物理地址；如果在快表中没有相应的逻辑页号，则地址映射仍然通过内存中的页表进行，得到物理页号后须将该物理页号填到快表的空闲单元中。
有无空闲单元，则根据淘汰算法淘汰某一行，再填入新得到的页号。
实际上查找快表与查找内存页表是并行进行的，一旦发现快表中有与所查页号一致的逻辑页号就停止查找内存页表。
此题难度等级为：
B
200672.试述页式存储管理的基本原理。
此题答案为：
答：
①内存划分。
②逻辑地址空间划分。
③页面大小。
④内存分配。
此题难度等级为：
A
200673.什么是固定分区？
什么是可变分区？
各有什么优缺点？
此题答案为：
答：
固定分区：
系统将内存划分为若干固定的分区，当作业申请内存时，系统为其选择一个适当的分区，并装入内存运行。
由于分区大小是事先固定的，因而可容纳作业的大小受到限制，而且当用户作业的地址空间小于分区的存储空间时，浪费了一些存储空间。
可变分区：
是指在作业装入内存时建立分区，使分区的大小正好与作业要求的存储空间相等。
引入可变分区方法，使内存分配有较大的灵活性，也提高了内存利用率。
但是可变分区会引起碎片的产生。
此题难度等级为：
C
200674. 什么叫碎片？
（零散的小空闲区） 怎样解决碎片问题？
（紧凑技术）。
此题答案为：
答：
所谓碎片是指内存中出现的一些零散的小空闲区域。
解决碎片的方法是移动所有占用区域，使所有的空闲区合并成一片连续区域。
这一过程称为紧凑，这一技术就是紧凑技术。
此题难度等级为：
B
200675.怎样对内存进行分区？
（静态、动态；等长、不等长）
此题答案为：
答：
对内存空间的划分是可以静态的，也可以动态的；可以是等长的，也可以不等长。
静态划分是指系统运行之前就将内存空间划分成若干区域，通常，分配给进程的内存可能比进程实际所需的区域长。
动态划分是在系统运行过程中才划分内存空间。
这样，系统可按进程所需要的存储空间大小为其分配恰好满足要求的一个或多个区域。
等长分区是将存储空间划分为若干个长度相同的区域。
不等长分区则是将存储空间划分若干个长度不同的区域。
此题难度等级为：
B
200676.什么叫物理地址？
什么叫逻辑地址？
什么叫地址映射？
地址映射分哪几类？
（静态、动态）
此题答案为：
答：
物理地址是内存中各存储单元的编号，即存储单元的真实地址，它是可识别、可寻址并实际存在的。
用户程序经过编译或汇编形成的目标代码，通常采用相对地址形式，其首地址为零，其余指令中的地址都是相对首地址而定。
这个相对地址就称为逻辑地址或虚拟地址。
逻辑地址不是内存中的物理地址，不能根据逻辑地址到内存中存取信息。
为了保证CPU执行程序指令时能正确访问存储单元，需要将用户程序中的逻辑地址转运行时可由机器直接寻址的物理地址，这一过程称为地址映射或地址重定位。
地址映射可分为两类：
1、静态地址映射2、动态地址映射
此题难度等级为：
C
200677.虚存储器的含义是什么？
（两层含义）
此题答案为：
答：
虚存储器有两层含义，一是指用户程序的逻辑地址构成的地址空间；二是指当内存容量不满足用户要求时，采用一种将内存空间与外存空间有机地结合在一起，利用内外存自动调度的方法构成一个大的存储器，从而给用户程序提供更大的访问空间。
此题难度等级为：
B
200678. 如何实现存储保护？
此题答案为：
答：
在多道程序系统中，内存中既有操作系统，又有许多用户程序。
为使系统正常运行，避免内存中各程序相互干扰，必须对内存中的程序与数据进行保护。
1、防止地址越界
对进程所产生的地址必须加以检查，发生越界时产生中断，由操作系统进行相应处理。
2、防止操作越权
对属于自己区域的信息，可读可写；
对公共区域中允许共享的信息或获得授权可使用的信息，可读而不可修改；
对未获授权使用的信息，不可读、不可写。
存储保护一般以硬件保护机制为主，软件为辅，因为完全用软件实现系统开销太大，速度成倍降低。
当发生越界或非法操作时，硬件产生中断，进入操作系统处理
此题难度等级为：
D
200679. 作业调度算法是按照什么样的原则来选取作业并投入运行，调试算法的合理性直接影响系统的效率，作业调度算法有哪些？
对算法的选择要考虑哪些问题？
此题答案为：
答：
作业调度算法：
1、先来先服务算法；2、短作业优先算法；3、最高响应比作业优先算法；4、资源搭配算法；5、多队列循环算法
对算法的选择要考虑三个目标：
1、尽量提高系统的作业吞吐量，即每天处理尽可能多的作业；
2、尽量使CPU与外部设备保持忙碌状态，以提高资源利用率；
3、对各种作业公平合理，使用有用户都满意。
此题难度等级为：
B
200680.以批处理方式下作业的管理为例，说明作业调度的主要任务、目标、计价作业调度算法优劣的性能指标、主要作业调度算法及作业调度的时机是什么？
此题答案为：
答：
作业调度的主要任务是：
按照某种调试算法，从后备作业中挑选一批合理搭配的作业进入运行状态；同时，为选中的作业分配内存与外部设备资源，为其建立相关的进程；当作业执行结束进入完成状态时，做好释放资源等善后工作。
作业调度的目标：
1、响应时间快；2、周转时间或加权周转时间短；3、均衡的资源利用率；4、吞吐量大；5、系统反应时间短。
评价作业调度算法优劣的性能指标：
1、作业平均周转时间；2、作业平均带权周转时间
主要作业调度算法有：
1、先来先服务法；2、短作业优先算法；3、最高响应比优先算法；4、资源搭配算法；5、多队列循环算法。
作业调试时机：
一般当输入井中有一道作业建立，或内存中的一道作业运行结束时，系统启动作业调试工作。
此题难度等级为：
A
6.算法题（共32个题目）
200348.在信号量机制中，若P（S）操作是可中断的，则会有什么问题？
此题答案为：
答：
P（S）的操作如下：
Begin
S.Value:
=S.Value-1; ①
IfS.Value<0Then ②
Begin
Insert（*,S.L）;
Block（*） ③
End
End.
若P（S）可中断的，例如进程A在执行了语句①之后从CPU上退下了，假定此时S.Value＝0；这时换另一进程B，B又将S.Value的值减1使之为－1，在执行语句③时，B被阻塞；然后又换回A执行，由于A的"断点"是语句①之后，当它执行语句②时，由于这时S.Value已经是－1，故进程继续执行而被阻塞。
这就出现了错误：
本来A操作P（S）操作后，S.Value＝0，是不应该被阻塞的，现在却被阻塞了。
此题难度等级为：
B
200350.何谓临界区？
下面给出的两个进程互斥的算法是安全的吗？
为什么？
＃definetrue;
#definefalse;
Intflag[2];
flag[1]=flag[2]=false;
enter-crtsec（i）
inti;
{
While（flag[1-i]）
flag[i]=true;
}
feave-crtsec（i）
Inti;
{
flag[i]=false;
}
processI;
…
Enter-crtsec（i）;
Incriticalsection;
Leave-crtsec（i）;
此题答案为：
答：
一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源，在进程中对临界资源访问的程序段称为临界区。
从概念上讲，系统中各进程在逻辑上是独立的，它们可以按各自的速度向前推进。
但由于它们共享某些临界资源，因而产生了临界区问题。
对于具有临界区问题的并发进程，它们之间必须互斥，以保证不会同时进入临界区。
这种算法不是安全的。
因为，在进入临界区的enter-crtsec（）不是一个原语操作，如果两个进程同时执行完其循环（此前两个flag均为false），则这两个进程可同时进入临界区。
此题难度等级为：
D
200352.当进程X与进程Y共享某个资源r，进程并发执行时的程序如下：
Begin
S:
semaphore:
=1;
Cobegin
ProcessX
Begin
L1:
P（S）;
使用资源r;
V（S）;
GotoL1;
End;
ProcessY
Begin
L2:
P（S）;
使用资源r;
V（S）;
GotoL2;
End;
Coend;
End;
请回答：
（1）两个进程并发执行时，能否保证互斥地使用资源？
为什么？
（2）若要使用两个进程交替使用资源，仍使用P、V操作来进行管理，写出应定义的信号量及其初值。
（3）修改上述程序，使两个进程能交替使用资源r。
此题答案为：
答：
当进程X与进程Y共享某个资源r，回答各问如下：
（1）能保证互斥使用资源。
因为在两个进程中，"使用资源r"都是作为临界区，由于P（S）与V（S）操作保证了互斥执行，S的初值定义为1，符合要求。
（2）要使两个进程交替使用资源，仅仅保证互斥使用是不够的，必须要两个进程互相等待互相通知。
为此，必须定义新的信号量。
定义两个私有信号量S1与S2。
假定进程X先使用资源，那么进程X的私有信号量S1的初值定义为1，进程Y的私有信号量S2的初值定义为0。
轮流使用可以保证互斥，因此信号量S可以不要。
（3）两个进程可以改写为：
Begin
S1:
semaphore:
=1;
S2:
semaphore:
=1;
Cobegin
ProcessX
Begin
L1:
P（S1）;
使用资源r;
V（S2）;
GotoL1;
End;
ProcessY
Begin
L2:
P（S2）;
使用资源r;
V（S1）;
GotoL2;
End;
Coend;
End;
此题难度等级为：
A
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