计算机操作系统习题4.docx
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计算机操作系统习题4
1、存储管理的主要功能是什么？
答：
存储管理的主要功能是解决多道作业的主存空间的分配问题。
主要包括：
（1）内存区域的分配和管理：
设计内存的分配结构和调入策略，保证分配和回收。
（2）内存的扩充技术：
使用虚拟存储或自动覆盖技术提供比实际内存更大的空间。
（3）内存的共享和保护技术。
除了被允许共享的部分之外，作业之间不能产生干扰和破坏，须对内存中的数据实施保护。
2、解释下列与存储管理有关的名词：
（1）地址空间与存储空间
答：
目标程序所在的空间称为地址空间，即程序员用来访问信息所用的一系列地址单元的集合；存储空间是指主存中一系列存储信息的物理单元的集合。
（2）逻辑地址与物理地址
答：
在具有地址变换机构的计算机中，允许程序中编排的地址和信息实际存放在内存中的地址有所不同。
逻辑地址是指用户程序经编译后，每个目标模块以0为基地址进行的顺序编址。
逻辑地址又称相对地址。
物理地址是指内存中各物理存储单元的地址从统一的基地址进行的顺序编址。
物理地址又称绝对地址，它是数据在内存中的实际存储地址。
（3）虚地址与实地址
答：
虚地址同逻辑地址，实地址同物理地址。
（4）地址重定位
答：
重定位是把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程。
根据重定位时机的不同，又分为静态重定位（装入内存时重定位）和动态重定位（程序执行时重定位）。
（5）虚拟存储器
答：
虚拟存储器是一种存储管理技术，用以完成用小的内存实现在大的虚空间中程序的运行工作。
它是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。
但是虚拟存储器的容量并不是无限的，它由计算机的地址结构长度所确定，另外虚存容量的扩大是以牺牲CPU工作时间以及内、外存交换时间为代价的。
3、什么是请求页式管理？
能满足用户哪些需要？
答：
请求页式管理的基本原理是将逻辑地址空间分成大小相同的页，将存储地址空间分块，页和块的大小相等，通过页表进行管理。
页式系统的逻辑地址分为页号和页内位移量。
页表包括页号和块号数据项，它们一一对应。
根据逻辑空间的页号，查找页表对应项找到对应的块号，块号乘以块长，加上位移量就形成存储空间的物理地址。
每个作业的逻辑地址空间是连续的，重定位到内存空间后就不一定连续了。
此外，页表中还包括特征位（指示该页面是否在内存中）、外存地址、修改位（该页的内容在内存中是否修改过）等。
页式存储管理在动态地址转换过程中需要确定某一页是否已经调入主存。
若调入主存，则可直接将虚地址转换为实地址，如果该页未调入主存，则产生缺页中断，以装入所需的页。
页式存储管理将不常用的页面调出内存，使内存的利用率高；虚拟的容量大，用户不必担心内存不够；不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题。
4、简述什么是内存的覆盖和交换技术？
两者有什么区别？
答：
在多道系统中，对换是指系统把内存中暂时不能运行的某部分作业写入外存交换区，腾出空间，把外存交换区中具备运行条件的指定作业调入内存。
对换是以时间来换取空间，减少对换的信息量和时间是设计时要考虑的问题。
由于CPU在某一时刻只能执行一条指令，所以一个作业不需要一开始就全装入内存，于是将作业的常驻部分装入内存，而让那些不会同时执行的部分共享同一块内存区，后调入共享区的内容覆盖前面调入的内容，这就是内存的覆盖技术。
两者的区别主要有：
交换技术由操作系统自动完成，不需要用户参与，而覆盖技术需要专业的程序员给出作业各部分之间的覆盖结构，并清楚系统的存储结构；交换技术主要在不同作业之间进行，而覆盖技术主要在同一个作业内进行；另外覆盖技术主要在早期的操作系统中采用，而交换技术在现代操作系统中仍具有较强的生命力。
5、分页式和分段式内存管理有什么区别？
怎样才能实现共享和保护？
答：
段式与页式存储管理的比较如下表所示。
段式
页式
分段由用户设计划分，每段对应一个相应的的程序模块，有完整的逻辑意义。
分页用户看不见，由操作系统为内存管理划分。
段面是信息的逻辑单位
页面是信息的物理单位
便于段的共享，执行时按需动态链接装入。
页一般不能共享
段长不等，可动态增长，有利于新数据增长。
页面大小相同，位置不能动态增长。
二维地址空间：
段名、段中地址；段号、段内单元号
一维地址空间
管理形式上象页式，但概念不同
往往需要多次缺页中断才能把所需信息完整地调入内存
实现页（段）的共享是指某些作业的逻辑页号（段号）对应同一物理页号（内存中该段的起始地址）。
页（段）的保护往往需要对共享的页面（段）加上某种访问权限的限制，如不能修改等；或设置地址越界检查，对于页内地址（段内地址）大于页长（段长）的存取，产生保护中断。
2、常用的内存管理方法有分区管理，页式管理，段式管理，段页式管理。
3、动态存储分配时，要靠硬件地址变换机构实现重定位。
4、在存储管理中常用虚拟存储器方式来摆脱主存容量的限制。
5、在页式管理中，页式虚地址与内存物理地址的映射是由页表和硬件地址变换机构完成的。
6、在请求页式管理中，当硬件变换机构发现所需的页不在内存时，产生缺页中断信号，中断处理程序作相应的处理。
7、置换算法是在内存中没有空闲页面时被调用的，它的目的是选出一个被淘汰的页面。
如果内存中有足够的空闲页面存放所调入的页，则不必使用置换算法。
8、在页式管理中，页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射，存储页表的作用是记录内存页面的分配情况。
9、段式管理中，以段为单位分配内存，每段分配一个连续的内存区。
由于各段长度不等，所以这些存储区的大小不一，而且同一进程的各段之间不要求连续。
10、在段页式存储管理系统中，面向用户的地址空间是段式划分，面向物理实现的地址空间是页式划分。
11、文件的存储器是分成大小相等的物理块，并以它为单位交换信息。
12、存储管理的目的是（）。
A.方便用户B.提高内存利用率
C.方便用户和提高内存利用率D.增加内存实际容量
13、存储分配解决多道作业地址空间的划分问题。
为了实现静态和动态存储分配，需采用地址重定位，即把[1]变成[2]，静态重定位由[3]实现，动态重定位由[4]实现。
供选择的答案：
[1]、[2]：
A页面地址B段地址C逻辑地址
D物理地址E外存地址F设备地址
[3]、[4]：
A硬件地址变换机构B执行程序C汇编程序
D连接装入程序E调试程序F编译程序G解释程序
（说明：
汇编程序、解释程序、编译程序的作用是将源程序变为机器语言指令；调试程序是进行程序调试的一种工具。
执行程序是可被计算机直接执行的机器代码程序。
）
14、在请求页式存储管理中，若所需页面不在内存中，则会引起（）。
A.输入输出中断B.时钟中断
C.越界中断D.缺页中断
15、若处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为（）字节。
A.2GBB.4GBC.100KBD.640KB
16、虚拟存储技术是（）。
A.补充内存物理空间的技术B.补充相对地址空间的技术
C.扩充外存空间的技术D.扩充输入输出缓冲区的技术
17、虚拟内存的容量只受（）的限制。
A.物理内存的大小B.磁盘空间的大小
C.数据存放的实际地址D.计算机地址位数
18、（）是指将作业不需要或暂时不需要的部分移到外存，让出内存空间以调入其他所需数据。
A.覆盖技术B.交换技术
C.虚拟技术D.物理扩充
19、外存（如磁盘）上存放的程序和数据（）。
A．可由CPU直接访问B．必须在CPU访问之前移入内存
C．是必须由文件系统管理的D．必须由进程调度程序管理
20、分区管理要求对每一个作业都分配（）的内存单元。
A.地址连续B.若干地址不连续
C.若干连续的帧D.若干不连续的帧
21、段页式存储管理汲取了页式管理和段式管理的长处，其实现原理结合了页式和段式管理的基本思想，即（）。
A、用分段方法来分配和管理物理存储空间，用分页方法来管理用户地址空间。
B、用分段方法来分配和管理用户地址空间，用分页方法来管理物理存储空间。
C、用分段方法来分配和管理主存空间，用分页方法来管理辅存空间。
D、用分段方法来分配和管理辅存空间，用分页方法来管理主存空间。
22、（）存储管理支持多道程序设计，算法简单，但存储碎片多。
A.段式B.页式
C.固定分区D.段页式
23、（）存储管理方式提供一维地址结构。
A.固定分区B.分段
C.分页D.分段和段页式
24、分段管理提供（）维的地址结构。
A.1B.2C.3D.4
25、（）实现了段式、页式两种存储方式的优势互补。
A.请求分页管理B.可变式分区管理
C.段式管理D.段页式管理
26、从下列有关存储管理的叙述中，选出四条正确叙述。
A、在页式存储管理方案中，为了提高内存的利用效率，允许同时使用不同大小的页面；
B、在虚拟存储方式下，程序员编制程序时不必考虑主存的容量，但系统的吞吐量在很大程度上依赖于主存储器的容量；
C、固定分区式管理是针对单道系统的内存管理方案；
D、可重定位分区管理可以对作业分配不连续的内存单元；
E、利用交换技术扩充内存时，设计时必须考虑的问题是：
如何减少信息交换量、降低交换所用的时间；
F、在现代操作系统中，不允许用户干预内存的分配；
G、采用动态重定位技术的系统，目标程序可以不经任何改动，而装入物理内存；
H、页式存储管理中，一个作业可以占用不连续的内存空间，而段式存储管理，一个作业则是占用连续的内存空间。
27、以下存储管理技术中，支持虚拟存储器的技术是（）。
A．动态分区法B．可重定位分区法C．请求分页技术D．对换技术
28、在请求分页系统中，LRU算法是指（）。
A、最早进入内存的页先淘汰
B、近期最长时间以来没被访问的页先淘汰
C、近期被访问次数最少的页先淘汰
D、以后再也不用的也先淘汰
29、请求分页存储管理中，若把页面尺寸增加一倍，在程序顺序执行时，则一般缺页中断次数会（）。
A．增加B．减少C．不变D．可能增加也可能减少
30、碎片是指（）。
A、存储分配完后所剩的空闲区
B、没有被使用的存储区
C、不能被使用的存储区
D、未被使用，而又暂时不能使用的存储区
31、碎片现象的存在使得（）。
A.内存空间利用率降低B.内存空间利用率提高
C.内存空间利用率得以改善D.内存空间利用率不影响
32、当内存碎片容量大于某一作业所申请的内存容量时，（）。
A、可以为这一作业分配内存
B、不可以为这一作业分配内存
C、拼接后，可以为这一作业分配内存
D、一定能够为这一作业分配内存
33、下列（）存储管理方式能使存储碎片尽可能少，而且使内存利用率较高。
A.固定分区B.可变分区
C.分页管理D.段页式管理
34、 1、某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。
假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：
页号
物理块号
1
5
2
10
3
4
4
7
则逻辑地址0A5C（H）所对应的物理地址是什么？
答：
逻辑地址0A5C（H）所对应的二进制表示形式是：
0000101001011100，由于1K=210，下划线部分前的编码为000010，表示该逻辑地址对应的页号为3。
查页表，得到物理块号是4（十进制），即物理块地址为：
0001001000000000，拼接块内地址0000000001011100，得0001001001011100，即125C（H）。
35、某段表内容如下：
段号
段首地址
段长度
0
120K
40K
1
760K
30K
2
480K
20K
3
370K
20K
一逻辑地址为（2，154）的实际物理地址为多少？
答：
逻辑地址（2，154）表示段号为2，即段首地址为480K，154为单元号，则实际物理地址为480K+154。
36、考虑下述页面走向：
1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6
当内存块数量分别为3时，试问FIFO、LRU、OPT这三种置换算法的缺页次数各是多少？
答：
所有内存块最初都是空的，所以第一次用到的页面都产生一次缺页。
当内存块数量为3时：
FIFO1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6
111 4446663332226
2221 11222777111
33355511166633
发生缺页中断的次数为16。
在FIFO算法中，先进入内存的页面被先换出。
当页6要调入时，内存的状态为4、1、5，考查页6之前调入的页面，分别为5、1、2、4，可见4为最先进入内存的，本次应换出，然后把页6调入内存。
LRU1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6
11144 5551177222
22222666333333
3311122226616
发生缺页中断的次数为15。
在LRU算法中，最近最少使用的页面被先换出。
当页6要调入时，内存的状态为5、2、1，考查页6之前调入的页面，分别为5、1、2，可见2为最近一段时间内使用最少的，本次应换出，然后把页6调入内存。
OPT1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6
11111133336
2222227222
345666611
发生缺页中断的次数为11。
在OPT算法中，在最远的将来才被访问的页面被先换出。
当页6要调入时，内存的状态为1、2、5，考查页6后面要调入的页面，分别为2、1、2、…，可见5为最近一段时间内使用最少的，本次应换出，然后把页6调入内存。
为什么要引入缓冲技术？
设置缓冲区的原则是什么？
答：
引入缓冲技术的主要目的是：
（1）解决信息的到达率和离去率不一致的矛盾；
（2）换存起中转站的作用；（3）使得一次输入的信息能多次使用。
设备缓冲区的原则是：
如果数据到达率与离去率相差很大，则可采用单缓冲方式；如果信息的输入和输出率相同（或相差不大）时，则可用双缓冲区；对于阵发性的输入、输出，可以设立多个缓冲区。
第5章输入输出设备第6章管理
学习重点：
（1）设备管理的任务和功能。
（2）设备分类和使用特点：
按输入输出传送方式分为字符型设备和块设备；按资源特点分为独享设备、共享设备和虚拟设备；按设备硬件物理特性分为顺序存取设备、直接存取设备；按设备使用分为物理设备、逻辑设备和伪设备。
（3）设备I/O方式：
询问、中断和通道技术。
（4）设备分配技术和管理：
设备分配算法按先来先服务和优先级队列。
（5）缓冲技术：
单缓冲、双缓冲、多缓冲和缓冲池等。
（6）虚拟设备的技术（SPOOLing技术）：
共享打印机实例。
（7）设备处理程序的功能。
（8）设备处理程序特点和编制内容（设备标题、数据存储和局部过程、策略过程、中断过程、命令处理子程序）。
教学要求：
（1）理解设备管理的任务和功能。
（2）熟练掌握设备分类及其特点，设备的I/O方式。
（3）了解外部设备的安装。
（4）掌握输入输出设备的分类设计方法。
（5）理解使用缓冲技术的目的和缓冲区的设置方式。
（6）了解SPOOLing系统的功能和实现思想。
（7）了解输入输出设备处理程序的编程要点。
（8）了解I/O控制过程。
习题
1、从资源分配的角度看，可以把设备分为独占设备和共享设备。
打印机属于独占设备，而磁盘属于共享设备。
2、虚拟设备是通过SPOOLing技术把独占设备变成能为若干用户共享的设备。
3、通道是一个独立于CPU的专管输入输出的处理机，它控制外设或外存与内存之间的信息交换。
4、缓冲区的设置可分为单缓冲，双缓冲，多缓冲和缓冲池。
5、在UNIX系统中，键盘、终端、打印机等以字符为单位组织和处理信息的设备称为字符设备；而磁盘、磁带等以块为单位组织和处理信息的设备称为块设备。
6、在多道程序环境中，用户程序的相对地址与装入内存后的实际物理地址不同，把相对地址转换为物理地址，这是操作系统的地址重地位功能。
7、用户编写的程序与实际使用的物理设备无关，而由操作系统负责地址的重定位，我们称之为设备无关性（设备独立性）。
8、在设备管理中，为了克服独占设备速度较慢、降低设备资源利用率的缺点，引入了虚拟分配技术，即用共享设备模拟独占设备。
9、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用（）。
A.并行技术B.通道技术
C.缓冲技术D.虚存技术
10、设备管理的目的是为了合理地利用外部设备和[1]，设备按照信息的传递特性可分为[2]和[3]。
设备管理的主要程序之一是设备分配程序，当进程请求在内存和外设之间传送信息时，设备分配程序分配设备的过程通常是[4]。
供选择的答案：
[1]：
A、提高CPU利用率 B、提供接口 C、方便用户 D、实现虚拟设备
[2]：
A、块设备B、存储设备 C、独立设备 D、虚拟设备
[3]：
A、共享设备B、输入输出设备 C、系统设备 D、字符设备
[4]：
A、先分配设备，再分配控制器，最后分配通道
B、先分配控制器，再分配设备，最后分配通道
C、先分配通道，再分配设备，最后分配控制器
D、先分配通道，再分配控制器，最后分配设备
11、通道是一种（）。
A.I/O端口B.数据通道
C.I/O专用处理机D.软件工具
12、操作系统中采用缓冲技术的目的是为了增强系统（ ）的能力。
A.串行操作 B.控制操作
C.重执操作D.并行操作
13、操作系统采用缓冲技术，能够减少对CPU的（ ）次数，从而提高资源的利用率。
A.中断B.访问 C.控制 D.依赖
14、缓冲技术用于（）。
A、提高主机和设备交换信息的速度
B、提供主、辅存接口
C、提高设备利用率
D、扩充相对地址空间
15、SPOOLing技术利用于（ ）。
A.外设概念B.虚拟设备概念
C.磁带概念D.存储概念
16、采用SPOOLing技术的目的是（ ）。
A.提高独占设备的利用率B.提高主机效率
C.减轻用户编程负担D.提高程序的运行速度
17、采用假脱机技术的目的是[1]。
假脱机技术是将输入输出控制工作大部分交由相应的通道来承担，利用磁盘作为后援存储器，实现了外设同时联机操作，使得[2]成为[3]，减少了对频繁使用外设的压力，但假脱机技术一般不适用于[4]。
供选择的答案：
[1]：
A、提高外设和主机的利用率 B、提高内存和主机效率
C、减轻用户编程负担 D、提高程序的运行速度
[2][3]：
A、块设备B、字符设备 C、独占设备 D、虚拟设备
[4]：
A、分时系统 B、多道批处理系统
C、网络操作系统 D、多处理机系统
18、在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用（ ）。
A.物理设备名B.逻辑设备名
C.虚拟设备名D.设备牌号
19、利用虚拟设备达到输入输出要求的技术是（ ）。
A．利用外存作为缓冲，将作业与外存交换信息和外存与物理设备交换信息两者独立起来，并使它们并行工作的过程。
B．把I/O要求交给多个物理设备分散完成的过程
C．把I/O信息先放在外存，然后由一台物理设备分批完成I/O要求的过程
D．把共享设备K．改为某作业的独占设备，集中完成I/O要求的过程
20、为什么要引入缓冲技术？
设置缓冲区的原则是什么？
答：
引入缓冲技术的主要目的是：
（1）解决信息的到达率与离去率不一致的矛盾；
（2）缓存起中转站的作用；（3）使得一次输入的信息能多次使用。
设备缓冲区的原则是：
如果数据到达率与离去率相差很大，则可采用单缓冲方式；如果信息的输入和输出率相同（或相差不大）时，则可用双缓冲区；对于阵发性的输入、输出，可以设立多个缓冲区。
21、SPOOLing技术如何使一台打印机虚拟成多台打印机？
答：
将一台独享打印机改造为可供多个用户共享的打印机，是应用SPOOLing技术的典型实例。
具体做法是：
系统对于用户的打印输出，但并不真正把打印机分配给该用户进程，而是先在输出井中申请一个空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；然后为用户申请并填写请求打印表，将该表挂到请求打印队列上。
若打印机空闲，输出程序从请求打印队首取表，将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再进行打印，直到打印队列为空。
22、按资源分配管理技术，输入输出设备类型可分为哪三类？
答：
按资源分配管理的特点，输入输出设备可分为独享设备、共享设备和虚拟设备三类。
独享设备：
即不能共享的设备，一段时间只能由一个作业独占。
如打印机、读卡机、磁带机等。
所有字符型输入输出设备原则上都应是独享设备。
共享设备：
可由若干作业同时共享的设备，如磁盘机等。
共享分配技术保证多个进程可以同时方便地直接存取一台共享设备。
共享提高了设备的利用率。
块设备都是共享设备。
虚拟设备：
利用某种技术把独享设备改造成多台同类型独享设备或共享设备。
虚拟分配技术就是利用独享设备去模拟共享设备，从而使独占设备成为可共享的、快速I/O的设备。
实现虚拟分配的最有名的技术是SPOOLing技术，即假脱机技术。
23、设备驱动程序是什么？
为什么要有设备驱动程序？
用户进程怎样使用驱动程序？
答：
设备驱动进程（I/O进程，进程是并发环境下程序的一次执行，详细说明见教材第6章117页）与设备控制器之间的通信程序称为设备驱动程序。
设备驱动程序是控制设备动作的核心模块，如设备的打开、关闭、读、写等，用来控制设备上数据的传输。
它直接与硬件密切相关，处理用户进程发出的I/O请求。
用户进程使用设备驱动程序时，设备驱动程序的处理过程为：
将用户进程抽象的I/O要求转换为具体的要求，检查I/O请求的合法性，读出和检查设备的状态，传送必要的参数，设置设备工作方式，启动I/O设备。
24、UNIX系统中将设备分为块设备和字符设备，它们各有什么特点？
答：
字符设备是以撟址麛为单位进行输入、输出的设备，即这类设备每输入或输出一个字符就要中断一次主机CPU请求进行处理，故称为慢速设备。
块设备是以撟址閿为单位进行输入输出的设备，在不同的系统或系统的不同版本中，块的大小定义不同。
但在一个具体的系统中，所有的块一旦选定都是一样大小，便于管理和控制，传送效率较高。
25、什么叫通道技术？
通道的作用是什么？
答：
通道是一个独立于CPU的专管输入/输出控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换。
它有自己的通道指令，这些通道指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。
通道方式进一步减轻了CPU的工作负担，增加了计算机系统的并行工作程度。
26、SPOOLing的含义是什么？
试述SPOOLing系统的特点、功能以及控制过程。
答：
SPOOLing是SimultaneousPeripheralOperat
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