第四章存储器管理
第0节存储管理概述
一、存储器的层次结构
1、在现代计算机系统中，存储器是信息处理的来源与归宿，占据重要位置。但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法从速度、容量、是否需要电源维持等多方面，同时满足用户的需求。实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。
2、各种存储器
?寄存器、高速缓存Cache：少量的、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；
?内存RAM：若干(千)兆字节、中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问；
?磁盘高速缓存：存在于主存中；
?磁盘：数千兆或数万兆字节、低速、价廉、不需要电源维持、CPU 不可直接访问；
由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理的目的
1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。(注意cpu和主存储器，这两类资源管理的区别)
2、存储管理的主要功能：
?地址重定位
?主存空间的分配与回收
?主存空间的保护和共享
?主存空间的扩充
三、逻辑地址与物理地址
1、逻辑地址(相对地址，虚地址)：用户源程序经过编译/汇编、链接后，程序内每条指令、每个数据等信息，都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址，实地址)：是一个实际内存单元(字节)的地址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间，它是从0开始的、是一维的；
●将用户程序被装进内存，一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)
当程序被装进内存时，通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的，需要把逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；
地址映射分静态和动态两种方式。
1、静态地址重定位
是程序装入时集中一次进行的地址变换计算。
物理地址= 重定位的首地址+ 逻辑地址
?优点：简单，不需要硬件支持；
?缺点：一个作业必须占据连续的存储空间；装入内存的作业一般不再移动；不能实现虚拟存储。
2、动态地址重定位：
在程序执行的过程中，每当Cpu访问一个内存地址之前对要访问的地址进行地址变换计算。
?优点：一个作业可以使用非连续存储空间；能实现虚拟存储；有利于程序段的共享。
?缺点：需要硬件支持。
五、存储分配与回收
在程序运行开始时、运行过程中，OS根据一定的存储管理方法，在内存中为程序及其数据找到合适的位置，将它们装入内存；
程序运行结束后，OS收回程序释放的内存资源，并进行适当的整理，以便再分配给其他的程序使用。
六、存储保护
为多道并发程序共享内存提供保障，使在内存中的各道程序“各行其道”，只能访问属于自己的区域(自己的物理地址空间)，避免各道程序间相互干扰，特别是当一道程序发生错误时，不致于影响其他程序的运行。通常由硬件完成保护功能，由软件辅助实现。
存储保护可以实现：
?保护系统程序区不被用户侵犯(有意或无意的)；
?不允许用户程序读写不属于自己地址空间的数据(系统区地址空间、其他用户程序的地址空间)。
存储保护的过程：
每个进程都有自己独立的进程空间。如果一个进程在运行时所产生的要访问的地址在其地址空间之外，称为发生了地址越界。每当程
序要访问某个内存单元时，由硬件检查是否允许，如果允许则执行，否则产生地址越界中断，由操作系统进行相应处理。
七、存储共享
?内存共享：多道环境中，两个或多个并发进程共用内存中相同区域。?目的：节省内存空间，提高内存利用率，实现进程通信(数据共享)。?共享内容：
代码共享(要求代码为纯代码)；
数据共享。
八、存储“扩充”
为了给大作业提供方便，由OS把内存和外存统一管理起来，实现自动覆盖。当一个大作业在执行时，有一部分逻辑地址空间的内容在内存，另一部分在外存。当要访问的信息不在内存时，由os(而不是程序员安排的I/O指令)自动把它们从外存调入内存。从效果上看，这样的os好象为这个用户作业提供了一个容量比实际内存大的存储器，从而实现了存储“扩充”。扩充后的存储器称为虚拟存储器。
九、存储管理方法
1、连续分配方式
(1) 单一连续存储区管理(单道环境下)
(2) 分区式存储管理
2、离散分配方式
(1) 分页式存储管理
(2) 分段式存储管理
(3) 段页式存储管理
3、实现虚拟存储的分配方式
主要是一些请求式的分配方式，如请求分页式存储管理、请求分段式存储管理等。
对于以上每一种存储管理方法我们应该掌握：
?基本原理(思想方法)
?存储管理使用的数据结构
?逻辑地址的格式
?地址变换的方式
?存储的分配和回收过程
?特点(优、缺点)
第一节程序的装入(和链接)
一、程序的装入
就是OS的装入程序(Loader)将用户程序的装入模块装入内存。
1、绝对装入方式
编译时产生绝对地址的目标代码。程序被装入内存后，逻辑地址与实际装入的内存地址完全相同，故执行过程中，不需对指令和数据进行地址变换。
程序中所使用的绝对地址，可在编译或汇编时给出，也可由程序员直接赋予。但在由程序员直接给出绝对地址时，不仅要求程序员熟悉内存的使用情况，而且一旦程序或数据被修改后，可能要改变程序中的所有地址。因此，通常是宁可在程序中采用符号地址，然后在编译或汇编时，再将这些符号地址转换为绝对地址。
2、可重定位装入方式
编译时产生相对地址的目标代码。程序被装入内存时，进行地址变换，然后在访问时直接取指令和数据。
3、动态运行时装入方式
编译时产生相对地址的目标代码。程序被装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。当要对一条指令或一个数据进行访问时，才对它的地址进行转换。因此，装入内存后的所有地址都仍是相对地址。
第二节连续分配存储管理方式
一、单一连续分配
1、基本原理
把内存分为系统区和用户区两部分，系统区提供给OS使用(通常是内存的低址部分)；用户区(指除系统区以外的全部内存空间)提供给
用户使用。用户区是一个连续的存储区，每次装入一道用户作业，整个系统的用户空间被一道用户作业独占。
2、存储分配和回收过程
如下图所示的主存分配与回收法。并且由装入程序进行静态地址重定位，检查其绝对地址是否超越，即可达到保护系统的目的。工作流程：
3、特点：
?存储管理简单，只适用于单道环境
?内存利用率很低
?程序的运行受主存容量限制
?基本不需要管理的数据结构
二、固定分区分配
固定分区式存储管理是满足多道程序的最简单的存储管理方案。它的基本思想是：将内存的用户区划分成若干个固定的空间，称为分区。当程序到达时，由系统给它分配一个适当大小的分区，将程序和数据连续存入，使进程得以并发执行。
每个分区只能存储一个程序，而且程序也只能在它所驻留的分区中运行；作业的逻辑地址空间是线性的，物理地址空间是连续的；主要采用静态地址重定位方式进行地址变换。
1、基本原理
系统生成时，把可分配的主存储器空间分割成若干个区域，每个区域称为一个分区(每个分区的内部是连续的)。每个分区的大小可以相同也可以不同，但分区大小固定不变，每个分区能装一个且只能装一个作业。P27-28
2、管理使用的数据结构
分区说明表：记录系统中的现有内存分区及其使用状态。
3、存储分配与回收过程
当有一个用户作业要装入时，由OS检索分区说明表，从中找一个大小能满足要求的、空闲的分区，将用户作业装入，并在分区说明表中将该分区的状态置为“已分配”；若没有找到大小足够的分区，则拒绝为该程序分配内存。
当一个用户作业完成后，由OS将其占有的分区收回，将该分区的状态改为“未分配”。
4、特点
?可以支持多道程序运行
?程序的运行受主存容量和分区大小限制
?内存利用率仍很低
三、动态分区分配
1、基本思想
系统在启动时，除了OS常驻内存部分占用的内存空间外，系统中只有一个空闲分区；当有作业要装入内存时，检索空闲分区表，找一个能满足作业要求的空闲分区，从中划出一个大小正好满足要装入作业要求的存储区，分配给这一作业，剩下的部分被作为一个新的空闲
分区记录在空闲分区表中。
2、存储管理的数据结构(二选一)
(1) 空闲区表--记录目前系统中每个空闲区的起始地址和长度；
(2) 空闲分区链--将目前系统中的空闲分区按一定的顺序链接起来。在每个分区的头、尾设置指向前后分区的指针，并记录本分区的一些分配控制信息。系统设立一个链首指针，指向第一个空闲块。
3、存储分配与回收过程(1) 分配
(2) 回收----会出现四种情况
?回收区与它前面的一个空闲区相邻(a)
?回收区与它后面的一个空闲区相邻(b)
?回收区与它前、后的两个空闲区相邻(c)
?回收区前后都没有相邻的空闲区
当某一块归还后，要根据不同的情况，前后空间合并，再分别处理存储管理的数据结构。
4、存储分配的算法----空闲分区表或空闲分区链中分区排列顺序的组织方法
(1) 首次适应算法：按空闲区首地址从低到高来组织空闲分区表或空闲分区链；每次分区时，总是从表头或链首开始扫描，找到第一个足够大的空白区分配。
(2) 循环首次适应算法(下次适应算法)：类似首次适应法的数据组织。每次分区时，总是从上次查找结束的地方开始扫描，找到一个足够大的空白区分配，并循环查找。
(3) 最佳适应算法：按空闲区容量大小从小到大来组织组织空闲分区表或空闲分区链。每次分区时，总是从表头或链首开始扫描。所以，接到内存申请时，会在空闲区中找到一个满足要求的最小空闲区进行分配。
(4) 最坏适应算法：与最佳适应法相反，它在作业选择存储块时，总是寻找一个满足要求的最大的空闲分区。
讨论以上算法的优缺点….
6、动态分区方式中的“碎片”问题
经过一段时间的分配回收后，内存中会出现很多很小的空闲块。它们每一块都较小，不足以满足一般作业的分配要求；但其容量总和却有着相当的规模。这些空闲块被称为碎片。碎片的存在造成了存储资源的浪费。
解决办法：碎片整理，通过在内存移动程序，将所有小的空闲区域合并为大的空闲区域。问题：系统开销大(？)。
四、可重定位分区
1、动态重定位引入的原因
在动态分区分配中，“碎片”整理，是定时进行或在存储回收时进行的，所有用户程序的存储分区都要进行改动，并重新进行静态地址重定位。这样的“碎片”整理工作将花费较多的系统开销。
2、动态重定位分区分配处理流程
可重定位分区分配，与动态分区方法基本相同，但它的碎片拼接
是在存储分配时进行的，以满足新作业需求为目的，并采用动态地址重定位。
五、对换(交换)技术
“对换”引入的原因：P58
所谓“对换”，是指系统允许在一个作业已经进入内存执行的过程中，仍能把它调出内存、再调入内存。把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据，调出到外存上，以便腾出足够的内存空间，再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据，调入内存。对换是提高内存利用率的有效措施。
可以将整个进程换入、换出，也可以将进程的一部分(页、段)换入、换出。前者主要用于缓解目前系统中内存的不足，后者主要用于实现虚拟存储。P59
对换空间的管理：在具有对换功能的OS中，通常把外存分为文件
区和对换区。前者用于存放文件，后者用于存放从内存换出的进程。P60-61
进程的换出：
系统首先选择处于阻塞状态且优先级最低的进程作为换出进程，然后启动磁盘，将该进程的程序和数据传送到磁盘的对换区上。若传送过程未出现错误，便可回收该进程所占用的内存空间，并对该进程的PCB做相应的修改。
当目前没有阻塞进程时，也可将优先级低的就绪进程换出。
进程的换入：
系统定时查看所有进程的状态，从中找出“就绪”状态但已换出的进程，将其中换出时间(换出到磁盘上)最久的进程作为换入进程，将之换入，直至已无可换入的进程或无可换出的进程为止。
以上谈到的是整体交换，部分交换在虚拟存储中介绍。
六、动态分区式存储管理特点的讨论
1、作业连续存放(作业的逻辑地址空间和物理地址空间都是一维的)
2、有限的虚拟存储
分区式管理不能实现那种用户进程所需空间只受内外存容量之和限制的虚拟存储，只能使用覆盖和交换等存储扩充技术，实现进程挂起，这是一种有限的虚拟存储----并发进程的总容量可以大于内存容量，但每一个进程的容量小于内存。
3、存储保护：使用界限寄存器。一般由硬件提供一对寄存器：基址寄存器：存放起始地址，限长寄存器：存放长度(或上界寄存器/下界寄存
器)
4、主要优缺点：
?实现了多进程对内存的共享，支持多道程序设计；
?要求较少的硬件支持，管理方法简单，容易实现。
?内存利用率仍不高(碎片问题)；
?用户作业的大小受分区大小的限制；
?不能实现信息的共享。
第三节基本(静态)分页存储管理方式
一、基本原理
将系统的物理地址空间划分成大小相同的片，称为块；
将作业的逻辑地址空间划分成和块大小一样的片，称为页(最后不足一页的也算一页)；
给作业进行存储分配时，将作业的一页存入存储器的一块中。逻辑上相邻的页，物理上可以不相邻。
块的大小与页的大小一致，与系统内存的大小以及内、外存间数据的传输速度相关，通常是2n B。
二、逻辑地址的格式
作业的逻辑地址空间是一维的，每个逻辑地址由页号和页内地址组成，见下图左；
对某特定机器，其地址结构是一定的，页的大小固定为L。若给定一个逻辑地址A，则页号P和页内地址d可按下式求得，见下图右。
三、存储管理的数据结构
1、页表：
每个进程一张，在初次为进程分配内存时建立进程的页表。一个进程分为多少页，它的页表就有多少行(表目)。每一行中记录着进程的一页对应的块。另外，页表的每一个表目还包括一个存取控制字段。页表用于进行地址变换。
2、存储分块表：整个系统一张，每一项对应一个内存存储块，记录该存储块的使用状态：已分配或空闲。通常用位示图来表示存储分块表。
四、地址变换
进程的页表一般是常驻内存、连续存放的，页表的首地址和长度存在进程的PCB中。
系统为执行态的用户进程提供了一个页表寄存器，用来存放这个进程的页表首地址和长度。
采用动态地址重定位。
1、基本的地址变换过程：
例：0100：LOAD 2452，‘A’
(1) 指令的逻辑地址0100，它存在0页，第100号单元中；
查页表：0页→10块→算出指令的物理地址：10100→到内存单元10100中取指令LOAD 2452，‘A’；
(2) 目的操作数的逻辑地址2452，它排在2页第452号单元中；
查页表：2页→8块→算出操作数的物理地址：08452→将‘A’送入08452号内存单元。
2、引入快表：
由于页表也存放在主存中，这样，每读写一个内存单元，首先必须读内存一次，访问页表，之后根据形成的实际地址再访问内存，这样使访问主存的次数加倍，因而使总的处理速度明显下降。
为了解决这个问题人们采用一组寄存器，存放最近访问过的页的页表表项----引入“快表”
每次地址变换时，首先查找快表，若找到所需页的表项，则快速
形成物理地址。否则，再去页表中查找后形成物理地址，同时把该页
第四章存储器管理23答案） 第四章存储器管理 学号姓名 一、单项选择题 存储管理的目的是（方便用户和提高内存利用率）。 外存（如磁盘）上存放的程序和数据（必须在CPU访问之前移入内存）。 当程序经过编译或者汇编以后，形成了一种由机器指令组成的集合，被称为（目标程序） 4、可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为（物理地址空间）。 5、经过（动态重定位），目标程序可以不经过任何改动而装入物理内存单元。 6、若处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为（4GB ）字节。 7、分区管理要求对每一个作业都分配（地址连续）的内存单元。 8、（对换技术）是指将作业不需要或暂时不需要的部分移到外存，让岀内存空间以调入其他所需数据。 9、虚拟存储技术是（补充相对地址空间的技术）。 10、虚拟存储技术与（分区管理）不能配合使用。 11、以下存储管理技术中，支持虚拟存储器的技术是（对换技术）。 12、在请求页式存储管理中，若所需页面不在内存中，则会引起（缺页中断）。 13、在分段管理中，（以段为单位分配，每段是一个连续存储区）。 14、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（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）。 15、段页式管理每取一次数据，要访问（3）次内存。 16、碎片现象的存在使得（内存空间利用率降低）。 下列（段页式管理）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。系统抖动是指（刚被调岀的页面又立刻被调入所形成的频繁调入调岀现象）。 在请求分页系统中，LRU算法是指（近期最长时间以来没被访问的页先淘汰）。 为了实现存储保护，对共享区域中的信息（只可读，不可修改）。 21、单一连续存储管理时，若作业地址空间大于用户空间，可用（覆盖技术）把不同时工作的段轮流装入主存区执行。 动态重定位是在作业的（执行过程）中进行的。
第四章存储器管理 一、单项选择题 1、存储管理的目的是（C ）。 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 2、在（ A）中，不可能产生系统抖动的现象。 A.固定分区管理 B.请求页式管理 C.段式管理 D.机器中不存在病毒时 3、当程序经过编译或者汇编以后，形成了一种由机器指令组成的集合，被称为（B ）。 A.源程序 B.目标程序 C.可执行程序 D.非执行程序 4、可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为（D ）。 A.符号名空间 B.虚拟地址空间 C.相对地址空间 D.物理地址空间 5、存储分配解决多道作业[1C]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[2C]变成[3D]，静态重定位由[4D]实现，动态重定位由[5A]实现。 供选择的答案： [1]：A 地址空间 B 符号名空间 C 主存空间 D 虚存空间 [2]、[3]： 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 [4]、[5]： 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 6、分区管理要求对每一个作业都分配（A ）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 7、（C ）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 8、处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为（ B）字节。 A.2GB B.4GB C.100KB D.640KB 9、虚拟存储技术是（ A）。 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 10、虚拟内存的容量只受（ D）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.计算机地址字长 11、虚拟存储技术与（A ）不能配合使用。 A.分区管理 B.动态分页管理 C.段式管理 D.段页式管理
第三章处理机调度与死锁 1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？ 【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。（3）引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。 3、何谓作业、作业步和作业流？ 【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。系统根据该说明书对程序的运行进行控制。批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。 作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。 作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。 4、在什么情冴下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？ 【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。 JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等 5．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？ 【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。应将哪些作业从外存调入
计算机操作系统 主讲教师：王晓晔 E-mail:wangxye@https://www.doczj.com/doc/3717787602.html, 第四章存储器管理 4.1 存储器的层次结构 4.2 程序的装入和连接 4.3 连续分配方式 4.4 基本分页存储管理方式 4.5 基本分段存储管理方式 4.6 虚拟存储器的基本概念 4.7 请求分页存储管理方式 4.8 页面置换算法 4.9 请求分段存储管理方式 4.1 存储器的层次结构 4.1.1 多级存储器结构 4.1.2 主存储器与寄存器 ?主存储器 ?寄存器 4.1.3 高速缓存和磁盘缓存 ?高速缓存 ?磁盘缓存 4.2 程序的装入和链接 4.2.1 程序的装入 1. 绝对装入方式(Absolute Loading Mode) 程序中所使用的绝对地址，既可在编译或汇编时给出，也可由程序员直接赋予。但在由程序员直接给出绝对地址时，不仅要求程序员熟悉内存的使用情况，而且一旦程序或数据被修改后，可能要改变程序中的所有地址。因此，通常是宁可在程序中采用符号地址，然后在编译或汇编时，再将这些符号地址转换为绝对地址。 3. 动态运行时装入方式(Denamle Run-time Loading) 动态运行时的装入程序，在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。因此，装入内存后的所有地址都仍是相对
地址。 3. 运行时动态链接(Run-time Dynamic Linking) 近几年流行起来的运行时动态链接方式，是对上述在装入时链接方式的一种改进。这种链接方式是将对某些模块的链接推迟到执行时才执行，亦即，在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装入内存时，立即由OS去找到该模块并将之装入内存，把它链接到调用者模块上。凡在执行过程中未被用到的目标模块，都不会被调入内存和被链接到装入模块上，这样不仅可加快程序的装入过程，而且可节省大量的内存空间。 4.3 连续分配方式 4.3.1 单一连续分配 这是最简单的一种存储管理方式，但只能用于单用户、单任务的操作系统中。采用这种存储管理方式时，可把内存分为系统区和用户区两部分，系统区仅提供给OS使用，通常是放在内存的低址部分；用户区是指除系统区以外的全部内存空间，提供给用户使用。 4.3.2 固定分区分配 1. 划分分区的方法 (1) 分区大小相等，即使所有的内存分区大小相等。 (2) 分区大小不等。 (1) 首次适应算法FF。 (2) 循环首次适应算法，该算法是由首次适应算法演变而成的。 (3) 最佳适应算法。 (4) 最坏适应算法 (5) 快速适应算法
第四章存储器管理 1．在存储管理中，采用覆盖和交换技术的目的是 A．节省内存空间B．物理上扩充内存容量C．提高CPU效率D．实现内存共享 2．采用不会产生内部碎片 A．分页式存储管理B．分段式存储管理 C．固定分区式存储管理D．段页式存储管理 3．某虚拟存储器系统采用页式内存管理，使用LRU页面替换算法，考虑下面的页面地址访问流： 1，8，1，7，8，2，7，2，1，8，3，8，2，1，3，1，7，1，3 假定内存容量为4个页面，开始时是空的，则缺页中断的次数A．4 B．5 C．6 D．7 4．最佳适应算法的空闲块链表是 A．按大小递减顺序连在一起B．按大小递增顺序连在一起C．按地址由小到大排列D．按地址由大到小排列5．在可变分区存储管理中的紧凑技术可以 A．集中空闲区B．增加内存容量 C．缩短访问周期D．加速地址转换 6．在固定分区分配中，每个分区的大小是 A．相同B．随作业长度变化 C．可以不同但预先固定D．可以不同但根据作业长度固定7．实现虚拟存储管理的目的是
A．实现存储保护B．实现程序浮动 C．扩充辅存容量D．扩充内存容量 8．采用分段存储管理的系统中，若地址是24位表示，其中8位表示段号，则允许每段的最大长度是 A．224B．216C．28 D．232 9．把作业地址空间使用的逻辑地址变成内存的物理地址称为A．加载B．重定位C．物理化D．逻辑化10．在段页式存储管理系统中，内存等分成程序按逻辑模块划分成若干 A．块B．基址C．分区D．段E．页号F．段长11．虚拟存储管理系统的基础是程序的理论 A．局部性B．全局性C．动态性D．虚拟性12．以下存储管理方式中，不适用于多道程序设计系统的是A．单用户连续分配B．固定式分区分配 C．可变式分区分配D．页式存储管理 13．在可变分区分配方案中，某一道作业完成后，系统收回其在内存空间并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区数减1的情况是 A．无上邻空闲区也无下邻空闲区 B．有上邻空闲区但无下邻空闲区 C．无上邻空闲区但有下邻空闲区 D．有上邻空闲区也有下邻空闲区
2、可以采用哪几种方式将程序装入内存？它们分别适用于何种场合？ (1) 绝对装入方式，适用于单道程序系统。 (2) 可重定位装入方式，适用于分区式存储管理系统。 (3) 动态运行时装入方式，适用于分页、分段式存储管理系统。 8、什么是基于顺序搜索的动态分区分配算法？它分为哪几种？ 为了实现动态分区式分配，将系统中的空闲分区组织成空闲分区表或空闲分区链。所谓顺序搜索，是指按表或链的组织顺序，检索表或链上记录的空闲分区，去寻找一个最符合算法的、大小能满足要求的分区。 分区存储管理中常采用的分配策略有：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。 13、为什么要引入对换？对换可分为哪几种类型？ 在多道环境下，一方面，在内存中的某些进程由于某事件尚未发生而被阻塞，但它却占用了大量的内存空间，甚至有时可能出现在内存中所有进程都被阻塞而迫使CPU停止下来等待的情况；另一方面，却又有着许多作业在外存上等待，因无内存而不能进入内存运行的情况。显然这对系统资源是一种严重的浪费，且使系统吞吐量下降。为了解决这一问题，在操作系统中引入了对换(也称交换)技术。可以将整个进程换入、换出，也可以将进程的一部分(页、段)换入、换出。前者主要用于缓解目前系统中内存的不足，后者主要用于支持虚拟存储。 19、什么是页表？页表的作用是什么？ 页表是分页式存储管理使用的数据结构。 一个进程分为多少页，它的页表就有多少行。每一行记录进程的一页和它存放的物理块的页号、块号对应关系。 页表用于进行地址变换。 23、较详细的说明引入分段存储管理方式是为了满足用户哪几个方面的需求。方便编程、信息共享、信息保护、动态增长、动态链接。 详细讨论，请参考教材P145-146。
第4章-存储器管理练习答案
第四章存储器管理 一、单项选择题 1、存储管理的目的是（C ）。 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 2、在（ A）中，不可能产生系统抖动的现象。 A.固定分区管理 B.请求页式管理 C.段式管理 D.机器中不存在病毒时 3、当程序经过编译或者汇编以后，形成了一种由机器指令组成的集合，被称为（B ）。 A.源程序 B.目标程序 C.可执行程序 D.非执行程序 4、可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为（D ）。 A.符号名空间 B.虚拟地址空间 C.相对地址空间 D.物理地址空间 5、存储分配解决多道作业[1C]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[2C]变成[3D]，静态重定位由[4D]实现，动态重定位由[5A]实现。 供选择的答案：
[1]：A 地址空间 B 符号名空间 C 主存空间 D 虚存空间 [2]、[3]： 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 [4]、[5]： 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 6、分区管理要求对每一个作业都分配（A ）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 7、（C ）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 8、处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为（ B）字节。 A.2GB B.4GB C.100KB D.640KB 9、虚拟存储技术是（ A）。 A.补充内存物理空间的技术 B.补充相对地址空间的技术
第六章文件管理 1. 何谓数据项、记录和文件？ a.数据项是最低级的数据组织形式，可分为基本数据项和组合数据项。基本数据项是用于描述一个对象某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，即原子数据，又称为数据元素或字段。组合数据项则由若干个基本数据项构成。 b.记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象某方面的属性。 c.文件是指有创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合提。 4. 何谓逻辑文件？何谓物理文件？(何谓文件逻辑结构？何谓文件的物理 结构) 文件的逻辑结构是指从用户的观点出发所观察到的文件组织形式，也就是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理特性,；而文件的物理结构则是指文 件在外存上的存储组织形式，与存储介质的存储性能有关。 5．如何提高对变长记录顺序文件的检索速度？ 为了提高对变长记录顺序文件的检索速度，可为其建立一张索引表，以主文件中每条记录的长度及指向对应记录的指针（即该记录在逻辑地址空间的首址）作为相应每个表项的内容。由于索引表本身是一个定长记录的顺序文件，若将其按记录键排序，则可以实现对主文件的方便快速的直接存取。需要指出的是，如果文件较大，应通过建立分组多级索引以进一步提高检索效率。 8．试说明顺序文件的结构及其优点。 顺序文件中的记录可按照两种顺序进行排列，若各记录按存入时间的先后排列所形成的文件是串结构文件，若各记录按关键字排列所形成的文件是顺序结构文件。定长记录通常采用此种结构的文件。 优点：当系统对记录进行批量存取时，顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的。 9．在链接式文件中常采用哪几种连接方式？为什么？ 在链接式文件中常采用显式链接方法，由于这种链接方式是把用于链接文件各个物理块的指针，显式地存放在内存的一张链表中，而对于查找记录的过程也是在内存中进行的，因此相对于隐式链接方式，在检索记录时能有效地调高检索速度，并能大大减少访问磁盘的次数，节省系统开销。 10．在MS-DOS中有两个文件A和B，A占用11，12，16和14四个盘块；B占用13，18和20三个盘块。试画出在文件A和B中个盘块间的链接情况及FAT的情况。
第四章存储器管理 学号姓名 一、单项选择题 存储管理的目的是（方便用户和提高内存利用率）。 外存（如磁盘）上存放的程序和数据（必须在访问之前移入内存）。 当程序经过编译或者汇编以后，形成了一种由机器指令组成的集合，被称为（目标程序） 、可由调用执行的程序所对应的地址空间为（物理地址空间）。 、经过（动态重定位），目标程序可以不经过任何改动而装入物理内存单元。 、若处理器有位地址，则它的虚拟地址空间为（）字节。 、分区管理要求对每一个作业都分配（地址连续）的内存单元。 、（对换技术）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。 、虚拟存储技术是（补充相对地址空间的技术）。 、虚拟存储技术与（分区管理）不能配合使用。 、以下存储管理技术中，支持虚拟存储器的技术是（对换技术）。 、在请求页式存储管理中，若所需页面不在内存中，则会引起（缺页中断）。 、在分段管理中，（以段为单位分配，每段是一个连续存储区）。 、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（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）。 、段页式管理每取一次数据，要访问（）次内存。 、碎片现象的存在使得（内存空间利用率降低）。 下列（段页式管理）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。 系统抖动是指（刚被调出的页面又立刻被调入所形成的频繁调入调出现象）。 在请求分页系统中，算法是指（近期最长时间以来没被访问的页先淘汰）。 为了实现存储保护，对共享区域中的信息(只可读，不可修改)。 、单一连续存储管理时，若作业地址空间大于用户空间，可用( 覆盖技术)把不同时工作的段轮流装入主存区执行。 动态重定位是在作业的( 执行过程)中进行的。 固定分区存储管理一般采用(顺序分配算法)进行主存空间的分配。 ( 固定分区)存储管理支持多道程序设计，算法简单，但存储碎片多。 可变分区管理方式按作业需求量分配主存分区，所以( 分区的长度不是预先固定的，分区的个数是不确定的)。 分页存储管理时，每读写一个数据，要访问(次)主存。 段式存储管理中分段是由用户决定的，因此( )。Ａ．段内的地址和段间的地址都是连续的．段内的地址是连续的，而段间的地址是不连续的段内的地址是不连续的，而段间的地址是连续的段内的地址和段间的地址都是不连续的 ( )实现了两种存储方式的优势互补。．固定分区存储管理．可变分区存储管理．页式存储管理段页式存储管理 采用虚拟存储器的前提是程序的两个特点，—是程序执行时某些部分是互斥的、二是程序的执行往往具有( )。．顺序性．并发性局部性．并行性 在页面调度中，有一种调度算法采用堆栈方法选择( )．最先装入主页的页．最近最少用的页．最近最不常用的页．最晚装入的页 、在现代操作系统中，不允许用户干预内存的分配。（） 、固定分区式管理是针对单道系统的内存管理方案。（） 、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。（） 、可重定位分区管理可以对作业分配不连续的内存单元。（） 、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。（） 、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。（） 、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。（） 、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。（） 、、、是正确的。
第一章操作系统引论 1.设计现代OS的主要目标是什么？答：方便性，开放性，有效性，可扩充性 2.OS的作用可表现在哪几个方面？答：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；OS作为计算机系统资的管理者；OS实现了对计算机资源的抽象。 3.为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层1/0设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。0s通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4·说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力是提高资源利用率和系统吞吐里，为了满足用户对人一机交互的需求和共享主机。 5.何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机1/0是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或一片上的数据或程序输入到殖带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而耽机1/0方式是指程序和数据的輸入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现在：CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。 7.实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及寸接收并及时处理该命令，在用户能接受的时采内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设路多路卡，健主机能同时接收用户从各个终端上轮入的数据；为每个终端配路缓冲区，暂存用户捷入的命令或教据。针对反时处理问题，应便所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。 8.为什么要引入实时OS？答：实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时OS是为了满足应用的需求，熏好地满足实时控制领域和实时信息处涯领域的需要。 9.什么是硬实时任务和款实时任务？试举例说明。答：硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结是。举例来说，运载火箭的控制等。软实时任务是指它的截止时间并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响不大。举例：网页内容的更新、火车售票系统。 10.试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。答：（1）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微妙。（2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。（3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度的可靠性。因为任何差错都可能带未巨大的经济损失，甚至是灾难性后，，所以在实时系统中，往往都采取了
第一章 13．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。21．试描述什么是微内核OS。 答：1）足够小的内核 2）基于客户/服务器模式3）应用机制与策略分离原理 4）采用面向对象技术。 第二章 11．试说明引起进程创建的主要事件。 答：引起进程创建的主要事件有：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。 18. 同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？ 答：同步机构应遵循的基本准则是：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待原因：为实现进程互斥进入自己的临界区。 第三章 第三章处理机调度与死锁 1．高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？ 答：高级调度的主要任务是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存。低级调度是保存处理机的现场信息，按某种算法先取进程，再把处理器分配给进程。引入中级调度的主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。使那些暂时不能运行的进程不再占用内存资源，将它们调至外存等待，把进程状态改为就绪驻外存状态或挂起状态。 18．何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？ 答：死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。 产生死锁的原因为竞争资源和进程间推进顺序非法。其必要条件是：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。 第四章 6．为什么要引入动态重定位？如何实现？ 答：在程序执行过程中，每当访问指令或数据时，将要访问的程序或数据的逻辑
地址转换成物理地址，引入了动态重定位； 具体实现方法是在系统中增加一个重定位寄存器，用来装入程序在内存中的起始地址，程序执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加之和，从而实现动态重定位。 10．在系统中引入对换后可带来哪些好处？ 答：交换技术将暂不需要的作业移到外存，让出内存空间以调入其它作业，交换到外存的作业也可以被再次调入。目的是解决内存紧张问题，带来的好处是进一步提高了内存利用率和系统吞吐量。 19．虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？ 答：虚拟存储器有多次性、对换性、虚拟性三大特征。最本质的特征是虚拟性。第五章 9．引入缓冲的主要原因是什么？ 答：引入缓冲的主要原因是： （1）缓和CPU与I/O 设备间速度不匹配的矛盾 （2）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制 （3）提高CPU与I/O 设备之间的并行性 18．试说明SPOOLing 系统的组成。 答：SPOOLing 系统由输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程 SPi 和输出进程 SPo 三部分组成。 21．试说明设备驱动程序应具有哪些功能？ 答：设备驱动程序的主要功能包括： （1）将接收到的抽象要求转为具体要求； （2）检查用户I/O请求合法性，了解I/O 设备状态，传递有关参数，设置设备工作方式； （3）发出I/O 命令，启动分配到的I/O设备，完成指定I/O 操作； （4）及时响应由控制器或通道发来的中断请求，根据中断类型调用相应中断处理程序处理； （5）对于有通道的计算机，驱动程序还应该根据用户 I/O 请求自动构成通道程序。
操作系统期末考试（一） 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，只有一个是正确的，将其号码写在题干的括号中。每小题2分，共20分） 1、文件系统的主要组成部分是（） A、文件控制块及文件 B、I/O文件及块设备文件 C、系统文件及用户文件 D、文件及管理文件的软件 2、实现进程互斥可采用的方法（） A、中断 B、查询 C、开锁和关锁 D、按键处理 3、某页式管理系统中，地址寄存器的低9位表示页内地址，则页面大小为（） A、1024字节 B、512字节 C、1024K D、512K 4、串联文件适合于（）存取 … A、直接 B、顺序 C、索引 D、随机 5、进程的同步与互斥是由于程序的（）引起的 A、顺序执行 B、长短不同 C、信号量 D、并发执行 6、信号量的值（） A、总是为正 B、总是为负 C、总是为0 D、可以为负整数 7、多道程序的实质是（） A、程序的顺序执行 B、程序的并发执行 C、多个处理机同时执行 D、用户程序和系统程序交叉执行 8、虚拟存储器最基本的特征是（） A、从逻辑上扩充内存容量 B、提高内存利用率 C、驻留性 D、固定性 ; 9、飞机定票系统是一个（） A、实时系统 B、批处理系统 C、通用系统 D、分时系统 10、操作系统中，被调度和分派资源的基本单位，并可独立执行的实体是（） A、线程 B、程序 C、进程 D、指令 二、名词解释（每小题3分，共15分） 1.死锁: 2.原子操作: 3.临界区: 4.虚拟存储器: 5.文件系统: ' 三、判断改错题（判断正误，并改正错误，每小题2分，共20分） 1、通道是通过通道程序来对I/O设备进行控制的。 （） 2、请求页式管理系统中，既可以减少外零头，又可以减少内零头。 （） 3、操作系统中系统调用越多，系统功能就越强，用户使用越复杂。 （） 4、一个进程可以挂起自已，也可以激活自已。 （） 5、虚拟存储器的最大容量是由磁盘空间决定的。 （） 6、单级文件目录可以解决文件的重名问题。 （） 7、进程调度只有一种方式：剥夺方式。 （）
20075101036 07级（1）班 10 在MS-DOS 中有两个文件A 和B ，A 占用 11、12、16和14四个盘块；B 占用 13、18和20三个盘块。试画出在文件A 和B 中个盘块间的连接情况及FAT 的情况。 解：文件A 和B 中个盘块间的连接情况及FAT 的情况如图所示： 11 NTFS 文件系统对文件采用什么样的物理结构？ 答：磁盘组织：NTFS 是簇作为磁盘空间分配和回收的基本单位。它使用了64位的磁盘地址，理论上可支持2的64次方字节的磁盘分区。 文件组织：以卷为单位，将一个卷中的所有信息、目录信息以及可用的未分配空间信息，都以文件记录的方式记录在一张主控文件表中。 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920
23 有一计算机系统利用图6-33所示的位示图来管理空闲盘块。盘块的大小为1KB，现要为某文件分配量个盘块，试说明盘块的具体分配过程。 分配量个盘块的过程如下： ⑴顺序扫描位示图，从中找到第一个值为0的二进制位，得到其 号i=3，列号j=3。 ⑵将所找到的二进制位转换成与之对应的盘块号。盘块号计算公式为：b=（3-1）*16+3=35； ⑶修改位示图，令map[3，3]=1，并将该盘块分配出去。类似地，可使用相同的方法找到第二个值为0的二进制位，得到行号i=4，列号j=7，其对应的盘块号为55，令map[i，j]=1，并将该盘块分配出去。 30何谓事务？如何保证事物的原子性？ 答：事务是用于访问修改各种数据项的一个程序单位。事务也可以看作是一系列读和写的操作。 事务的原子性是：一个事务在对一批数据执行修改操作时，要
第二章 1. 什么是前趋图？为什么要引入前趋图？ 答：前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。 2. 画出下面四条诧句的前趋图: S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a-b； S4=w：=c+1; 答：其前趋图为： 3. 为什么程序并发执行会产生间断性特征？ 程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，以及为完成同一项任务而相互合作，致使在这些并发执行的进程之间，形成了相互制约的关系，从而也就使得进程在执行期间出现间断性。 4. 程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？ 因为程序并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态是由多个程序来改变，致使程序的运行失去了封闭性。而程序一旦失去了封闭性也会导致其再失去可再现性。 5. 在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响? 为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，从而在操作系统中引入了进程概念。影响: 使程序的并发执行得以实行。 6. 试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序? a. 动态性是进程最基本的特性，可表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡，因而进程由一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体。 b. 并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征。引入进程的目的正是为了使其程序能和其它建立了进程的程序并发执行，而程序本身是不能并发执行的。 c. 独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。而对于未建立任何进程的程序，都不能作为一个独立的单位来运行。 7. 试说明PCB的作用?为什么说PCB是进程存在的唯一标志? a. PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。PCB中记录了操作系统所需的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能和其它进程并发执行的进程。 b. 在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制，系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。 11．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。 答：（1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源（2）执行状态→就绪状态：时间片用完（3）执行状态→阻塞状态：I/O请求（4）阻塞状态→就绪状态：I/O完成 12．为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？ 答：引入挂起状态处于五种不同的需要: 终端用户需要，父进程需要，操作系统需要，对换需要和负荷调节需要。处于挂起状态的进程不能接收处理机调度。10．在进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？答：进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有：（1）进程当前暂存信息（2）下一指令地址信息（3）进程状态信息（4）过程和系统调用参数及调用地址信息。13．在进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？ 答：进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有： （1）进程当前暂存信息 （2）下一指令地址信息 （3）进程状态信息 （4）过程和系统调用参数及调用地址信息。 14．试说明引起进程创建的主要事件。答：引起进程创建的主要事件有：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。 15．试说明引起进程被撤销的主要事件。答：引起进程被撤销的主要事件有：正常结束、异常结束（越界错误、保护错、非法指令、特权指令错、运行超时、等待超时、算术运算错、I/O 故障）、外界干预（操作员或操作系统干预、父进程请求、父进程终止）。 16．在创建一个进程时所要完成的主要工作是什么？ 答：（1）OS 发现请求创建新进程事件后，调用进程创建原语Creat()；（2）申请空白PCB；（3）为新进程分配资源；（4）初始化进程控制块；（5）将新进程插入就绪队列. 17．在撤销一个进程时所要完成的主要工作是什么？ 答：（1）根据被终止进程标识符，从PCB 集中检索出进程PCB，读出该进程状态。（2）若被终止进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，臵调度标志真，指示该进程被终止后重新调度。（3）若该进程还有子进程，应将所
计算机操作系统第4-6章测试题班级： 学号： 姓名： 一、选择题（每小题2分，共30分）1、文件系统采用两级索引分配方式，如果每个盘块大小为1KB，每个盘块号占4个字节，则在该系统中，文件的最大长度能达到（）。 A．256MB B．128MB C．64MB D．8MB 2、采用段式存储管理时，一个程序如何分段是由（）决定的。 A．分配主存时B．编程人员C．系统D．程序执行时3、在存储管理中，对外存文件区的管理应以（）为主要目标。 A．提高系统吞吐量 B．提高换入换出速度 C．降低存储费用D．提高存储空间的利用率4、在操作系统中，当用户进程提出I/O请求时，系统在实际执行时，是通过使用（）来为用户进程分配该设备的。 A．物理设备名B．逻辑设备名C．虚拟设备名D．设备序列号5、下面关于虚拟设备正确的叙述是（）。A．虚拟设备是指允许用户使用比系统中拥有的物理设备更多的设备 B．虚拟设备是指允许用户以标准化方式来使用物理设备 C．虚拟设备是指把一个物理设备变换成多个对应的逻辑设备D．虚拟设备是指允许用户程序不必全部装入内存就可以使用系统中的设备 6、在关于SPOOLing系统的叙述中，以下（）描述是不正确的。 A．SPOOLing系统使独占设备变成共享设备 B．SPOOLing系统加快了程序执行的速度 C．SPOOLing系统中不需要独占设备D．SPOOLing利用了处理机与通道并行工作的能力7、某文件占 10 个磁盘块，现要把该文件磁盘块逐个读入主存缓冲区，并送用户区进行分析，假设一个缓冲区与一个磁盘块大小相同，把一个磁盘块读入缓冲区的时间为100us，将缓冲区的数据传送到用户区的时间是50us，CPU对一块数据进行分析的时间为50us。在单缓冲区和双缓冲区结构下，读入并分析完该文件的时间分别是：A．1500us、1000us B．1550us、1100us C．1550us、1550us D．2000us、2000us 8、某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55MB（某时刻连续的空闲空间），采用最佳适应算法，分配和释放的顺序为：分配15MB，分配30MB，释放15MB，分配8MB，分配6MB，此时主存中最大空闲分区的大小是（）。A．7 MB B．8MB C．9MB D．11MB 第2页，共4页9、某计算机采用二级页表的分页存储管理方式，按字节编制，页大小为210 字节，页表项大小为2字节，逻辑地址结构 为 页目编号页号页内偏移量逻辑地址空间大小为216页，则表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含表项的个数至少是（）。A．64 B．128 C．256 D．512 10、设置当前工作目录的主要目的是（）。A．加快文件的检索速度 B．节省内容空间 C．节省外存空间D．加快文件的读写速度11、磁盘和磁带是两种存储介质，这两种介质中数据存取的特点是（）。A．二者都是顺序存取 B．二者都是随机存取 C．磁盘是顺序存取的，磁带是随机存取的 D．磁盘是随机存取的，磁带是顺序存取的。12、文件系统是（）。A．文件的集合 B．文件及文件管理软件的集合 C．文件目录的集合D．实现文件管理的一组软件13、下列文件结构中，不便于文件内容增删的是（）。A．连续文件B．链接文件C．索引文件D．Hash文件14、可以实现虚拟存储器的方案是（）。A．固定分区方式 B．可变分区方式 C．纯分页方式 D．请求分页方式 15、在现代操作系统中采用缓冲技术的主要目的是（）。A．提高CPU和设备之间的并行程度 B．提高CPU的处理速度 C．改善用户编程环境D．实现设备独立性二、填空题（共10个空，每空2分，共20分）1、虚拟设备是指操作系统利用某种I/O技术，将某个
第一章 1.设计现代?OＳ得主要目标就是什么? 答:( 1)有效性( 2)方便性?( 3)可扩充性?( 4)开放性 ２.OS 得作用可表现在哪几个方面? 答:( 1) OS 作为用户与计算机硬件系统之间得接口 （2）) ＯS 作为计算机系统资源得管理者 （3）) ＯS 实现了对计算机资源得抽象 3.为什么说?OS 实现了对计算机资源得抽象？ 答: OS 首先在裸机上覆盖一层I/O 设备管理软件,实现了对计算机硬件操作得第一层次抽 象;在第一层软件上再覆盖文件管理软件, 实现了对硬件资源操作得第二层次抽象、OＳ通过在计算机硬件上安装多层系统软件, 增强了系统功能, 隐藏了对硬件操作得细节, 由它们共同实现了对计算机资源得抽象。 ４。试说明推动多道批处理系统形成与发展得主要动力就是什 么？答:主要动力来源于四个方面得社会需求与技术发展: (1 )不断提高计算机资源得利用率; (２)方便用户; (3 )器件得不断更新换代; (4)计算机体系结构得不断发展。 5.何谓脱机?I/O与联机Ｉ/O？ 答:脱机?I/O就是指事先将装有用户程序与数据得纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机,在 外围机得控制下, 把纸带或卡片上得数据或程序输入到磁带上。该方式下得输入输出由外围 机控制完成,就是在脱离主机得情况下进行得、 而联机I/Ｏ方式就是指程序与数据得输入输出都就是在主机得直接控制下进行得。 ６.试说明推动分时系统形成与发展得主要动力就是什么？ 答:推动分时系统形成与发展得主要动力就是更好地满足用户得需要、主要表现在: CPU?得分时使用缩短了作业得平均周转时间; 人机交互能力使用户能直接控制自己得作业; ?主机得共享使多用户能同时使用同一台计算机,独立地处理自己得作业。 7.实现分时系统得关键问题就是什么？应如何解决? 答:关键问题就是当用户在自己得终端上键入命令时,系统应能及时接收并及时处理该命令, 在用户能接受得时延内将结果返回给用户。 解决方法: 针对及时接收问题,?可以在系统中设置多路卡, 使主机能同时接收用户从各个终 端上输入得数据; 为每个终端配置缓冲区,?暂存用户键入得命令或数据。针对及时处理问题, 应使所有得用户作业都直接进入内存,?并且为每个作业分配一个时间片, ?允许作业只在自己 得时间片内运行,这样在不长得时间内,能使每个作业都运行一次。 ８。为什么要引入实时?OS？
第一章操作系统概论 1.单项选择题 ⑴B; ⑵B; ⑶C; ⑷B; ⑸C; ⑹B; ⑺B；⑻D；⑼A；⑽B； 2.填空题 ⑴操作系统是计算机系统中的一个最基本的系统软件，它管理和控制计算机系统中的各种系统资源； ⑵如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统称为多功能（元）操作系统； ⑶没有配置任何软件的计算机称为裸机； ⑷在主机控制下进行的输入/输出操作称为联机操作； ⑸如果操作系统具有很强交互性，可同时供多个用户使用，系统响应比较及时，则属于分时操作系统类型；如果OS可靠，响应及时但仅有简单的交互能力，则属于实时操作系统类型；如果OS在用户递交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于批处理操作系统类型； ⑹操作系统的基本特征是：并发、共享、虚拟和不确定性； ⑺实时操作系统按应用的不同分为过程控制和信息处理两种； ⑻在单处理机系统中，多道程序运行的特点是多道、宏观上并行和微观上串行。
第二章进程与线程 1.单项选择题 ⑴B；⑵B；⑶ A C B D; ⑷C; ⑸C; ⑹D; ⑺C; ⑻A; ⑼C; ⑽B; ⑾D; ⑿A; ⒀D; ⒁C; ⒂A; 2.填空题 ⑴进程的基本状态有执行、就绪和等待（睡眠、阻塞）； ⑵进程的基本特征是动态性、并发性、独立性、异步性及结构性； ⑶进程由控制块（PCB）、程序、数据三部分组成，其中PCB是进程存在的唯一标志。而程序部分也可以为其他进程共享； ⑷进程是一个程序对某个数据集的一次执行； ⑸程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特征，分别是间断性、失去封闭性和不可再现性； ⑹设系统中有n（n>2）个进程，且当前不在执行进程调度程序，试考虑下述4种情况： ①没有运行进程，有2个就绪进程，n个进程处于等待状态； ②有一个运行进程，没有就绪进程，n-1个进程处于等待状态； ③有1个运行进程，有1个等待进程，n-2个进程处于等待状态； ④有1个运行进程，n-1个就绪进程，没有进程处于等待状态； 上述情况中不可能发生的情况是①； ⑺在操作系统中引入线程的主要目的是进一步开发和利用程序内部的并行性；