精品计算机操作系统作业4含答案.docx
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精品计算机操作系统作业4含答案
计算机操作系统作业4（含答案）
一、单项选择题
1．时钟中断是属于______。
A．硬件故障中断B．程序中断C．I/O中断D．外部中断
2．在一个计算机系统中，特权指令______下执行。
A．只能在核心态B．只能在用户态
C．可在核心态，也可在用户态D．不能在核心态，也不能再用户态
3.空白文件目录法用于______。
A．主存空间的管理B．文件存储空间的管理
C．虚存空间的管理D．外设的分配与回收
4.采用SPOOLing技术后，使得系统资源______。
A．利用率提高了B．利用率降低了
C．利用率有时提高有时降低D．出错的机会增加了
5.文件系统的主要目的是______。
A．实现对文件的按名存取B．实现虚拟存储
C．提高外存的读写速度D．用于存储系统文件
6.为了解决不同用户文件的“命名冲突”问题，通常在文件系统中采用______。
A．约定的方法B．多级目录C．路径D．索引
7.操作系统中______采用了以空间换时间的技术。
A．SPOOLing技术B．覆盖技术C．通道技术D．虚拟存储技术
8.对磁盘进行磁头调度的目的是为了缩短______时间。
A．寻道B．旋转C．传送D．启动
9.加密保护和访问控制两种机制相比______。
A．加密保护机制的灵活性更好B．访问控制机制的安全性更高
C．加密保护机制必须由系统实现D．访问控制机制必须由系统实现
10．在文件系统中引入“当前目录”的主要目的是______。
A．方便用户B．提高系统性能C．增强系统安全性D．支持共享文件
11．在磁盘调度算法中叙述正确的是______。
A．SSTF算法性能最好
B．磁盘调度算法的性能与队列中请求服务的数目无关
C．对I/O队列中的服务请求进行干预处理有利于提高C-LOOK算法的性能
D．C-SCAN算法适用于磁盘负载较小的系统
12．位示图用于______。
A．页面置换B．磁盘空间管理C．文件目录查找D．磁盘驱动调度
13.在下列有关旋转延迟的叙述中，不正确的是______。
A．旋转延迟的大小与磁盘调度算法无关
B．旋转延迟的大小取决于磁盘空闲空间的分配程序
C．旋转延迟的大小与文件的物理结构有关
D．扇区数据的处理时间对旋转延迟的影响较大
14.使用I/O缓冲技术的先决条件是______。
A．设备I/O速度与CPU运行速度相当B．设备带宽高于CPU带宽
C．设备带宽远低于CPU带宽D．用户对缓冲的要求
15．在计算机系统崩溃后重新启动时，操作系统通常进行文件系统检查，文件系统检查通常不会进行的工作是______。
A．垃圾回收B．文件索引节点的重建
C．磁盘空闲空间的重新组织D．文件备份
16.磁盘是共享设备，每一时刻______进程在使用磁盘。
A．一个B．至少一个C．限定N个D．由磁盘容量决定
17.采用树形目录结构可以______。
A．缩短查找文件的时间B．节省存储空间
C．减少文件的传送时间D．存储更多的文件
18.DMAI/O控制方式的特点是______。
A．设备与主机的并行执行B．I/O批量数据的交换会大量浪费CPU时间
C．控制软件容易编写D．简化了设备的设计
19．有关设备的管理中，下列叙述中不正确的是______。
A．计算机系统为每台设备确定一个绝对号
B．每台设备都应该有一个唯一的相对号
C．申请设备时指定绝对号可提高设备的使用率
D．申请设备时指定设备相对号使设备分配的灵活性强
20.从资源分配角度来看，外设分为______。
①逻辑设备②独享设备③共享设备④物理设备⑤虚拟设备
A．①、②和④B．③和④C．④和⑤D．②、③和⑤
21．为了便于上层软件的编制，设备通常需要提供______。
A．控制寄存器、状态寄存器和控制命令
B．I/O地址寄存器、工作方式状态寄存器和控制命令
C．中断寄存器、控制寄存器和控制命令
D．控制寄存器、编程空间和控制逻辑寄存器
22.通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成若干用户共享的设备，这种设备为______。
A．系统设备B．存储设备C．用户设备D．虚拟设备
二、简答题
1.什么是字节多路通道、数组选择通道和数组多路通道？
2.I/O控制方式有几种？
分别适用何种场合？
3.试说明DMA的工作流程。
4.简述设备驱动程序通常要完成哪些工作？
5.什么是文件的逻辑结构和文件的物理结构？
5.给出系统总体上的中断处理过程。
7.文件系统的功能和优点
8.具体阐述常用的几种文件物理结构及其优缺点。
9.文件目录结构有哪几种，各有什么优缺点？
10.缓冲区主要有哪几种设置方式？
11.空闲空间管理主要有几种方式？
12.外存空间的主要组织方式？
13.文件的逻辑结构主要有哪几种？
优缺点？
三、应用题
1.假设磁盘有200个磁道，磁盘请求队列中是一些随机请求，它们按照到达的次序分别处于98、183、37、122、14、124、65、67号磁道上，当前磁头在53号磁道上，并向磁道号减小的方向上移动。
请给出按FCFS、SSTF、SCAN及CSCAN算法进行磁盘调度时满足请求的次序，并计算出它们的平均寻道长度。
2.某个文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，每个盘块的大小为512字节，请回答下列问题：
（1）如果每个盘块号只需要用2个字节来描述，则该系统需要设置几次间址项?
（2）如果每个盘块号需要用3个字节来描述，并允许每个盘块中存放170个盘块地址，而且系统采用10个直接地址项、1个一次间址项、1个二次间址项和1个三次间址项，则对某个长度为18000000B的文件．它需占用多少个盘块（包括间址块）?
参考答案
一、选择题
DABAABAADBCBDCDAAABDAD
二、简答题
1.
各类通道的定义如下：
（1）字节多路通道含有多个子通道。
每个子通道连接一台低速设备，以轮流方式共享主通道。
一子通道交换完一个字节后就将主通道让给下一个子通道。
（2）数组选择通道可连接多台告诉外设，具有较高的传输速度，它有一个分配型子通道，一段时间内只能执行一道通道程序，使一台设备独占通道以进行数据交换，直到交换完后才可让给其他的设备。
（3）数组多路通道含有多个非分配型子通道。
每个子通道连接一台高速外设，以轮流方式共享主通道。
一子通道交换完若干字节后就将主通道让给下一个子通道。
2.
I/O控制方式共有四种：
（1）程序I/O方式，又称作"忙-等"方式。
该方式执行一个循环程序，反复查询外设状态，如果外设"忙碌"则循环查询直到查得外设状态为"闲置"时止。
该方式适用于机内没有中断机构得场合。
（2）中断控制I/O方式。
该方式在进行I/O时，CPU向设备控制器发出I/O命令后便转其他任务得处理，外设操作由设备控制器控制，CPU于外设并行工作。
当外设完成I/O后向CPU发中断信号，CPU只需花费很少的时间进行I/O的善后处理，此前无须进行干预。
该方式适用于低速设备I/O，并可配合DMA和通道方式实现I/O。
（3）DMA（直接内存访问）方式。
该方式适用于高速外设I/O，一次可以在外设与内存之间传输一个或多个数据快，传输完毕后才需CPU干预。
（4）通道方式。
该方式中系统预先要将I/O的过程实现为一段通道程序，置于内存的特定位置，而后启动通道。
由通道负责执行通道程序对外设进行I/O控制，CPU转其他程序运行。
I/O完成后通道向CPU发中断信号，CPU花很少时间作善后处理。
3.
DMA的工作流程如下：
（1）CPU需要访问外存时便发送。
一条访问命令给DMA的命令寄存器CR、一个内存地址码给DMA的内存地址寄存器MAR、本次要传送的字节数给DMA的数据计数器DC、外存地址给DMA的I/O控制逻辑。
（2）CPU启动DMA控制器后转向其他处理。
（3）DMA控制器负责控制数据在内存与外设之间传送。
每传送一个字节就需挪用一个内存周期，按MAR从内存读出或写入内存一个字节，修改MAR和计算器DC。
（4）当DC修改为0时，表示传送结束，由DMA向CPU发出中断请求。
4.
1）将抽象要求转化为具体要求
（2）检查I/O请求的合法性
（3）读出和检查设备的状态
（4）传送必要的参数
（5）工作方式的设置
（6）启动I/O设备
5.
文件的逻辑机构是从用户的观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织。
文件的物理结构，又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。
这不仅与存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。
6.
CPU每执行完一条指令就去扫描中断寄存器，检查是否有中断发生，若没有中断就继续执行下条指令；若有中断发生就转去执行相应的中断处理程序。
中断处理过程可粗略的分为以下四个过程：
①保护当前正在运行程序的现场；
②分析是何种中断，以便转去执行相应的中断处理程序；
③执行相应的中断处理程序；
④恢复被中断程序的现场。
7.
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）和存取操作（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*的文件保密和保护措施。
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和信息浮动，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，节省空间和时间开销。
8.
（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）和文件长度（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和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和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。
9.
文件目录结构一般有一级目录结构、二级目录结构和多级目录结构。
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、共享和保护；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。
10.
参考讲义
11.
参考讲义
12.
参考讲义
13.
参考讲义
三、应用题
1.
磁盘调度的次序以及平均寻道长度
FCFS
SSTF
SCAN
CSCAN
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
被访问的下一个磁道号
移动的磁道数
98
45
65
12
37
16
14
39
183
85
67
2
14
23
37
23
37
146
37
30
65
51
65
28
122
85
14
23
67
2
67
2
14
108
98
84
98
31
98
31
124
110
122
24
122
24
122
24
65
59
124
2
124
2
124
124
67
2
183
59
183
59
183
183
平均寻道长度80
平均寻道长度29.5
平均寻道长度26
平均寻道长度26
2.
（1）如果盘块地址只需用2个字节来描述，则该磁盘系统中盘块的数目将小于等于216即65536块，故文件的大小也不会超过65536块：
而每个盘块中可存放256个盘块号，因此系统最多只要用到二次间址。
实际上，使用1个一次间址项和1个二次间址项后．允许文件的最大长度已达11+256+256×256块，已经超出了该磁盘系统中实际的盘块数目。
（2）根据题意，该文件的最后一个字节，即文件结束符的字节偏移量为18000000B，而18000000/512的商为35156，余数为128，因此该文件的最后块的逻辑块号为35157。
由于10+170+170×170<35157<10+170+170×170+170×l70×170，故该文件不仅需要使用10个直接地址项，还需要使用一次、二次及三次间址项。
又因为35157-（10+170+170×170）=6077，6077/（170×170）得到商为0，余数为6076，得知该文件在三次间址时还需要1个二次间址块。
而余数6077/170得到商为35，可知该文件在三次间址时还需要36个一次间址块。
因此该文件需要数据块：
35157+（1+1+170+1+1+36）=35367个。
故共需35367个物理块。
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