第七章文件管理
第一节文件和文件系统
一、文件系统的引入
1、用户在使用计算机的过程中遇到的有关软件资源的两个基本问题：
●产生了新的资源时：怎样长期存放；
●使用系统中现有资源时：怎样检索，如何使用；
解决的方法：把信息以一种单元--文件--的形式存储在磁盘或其他外部存储介质上。文件由操作系统来统一管理，包括：文件的结构，命名，存取，使用，保护，以及实现方法。
2、现代OS中引入文件系统的目的
●管理系统和用户的软件资源，让用户实现对信息的“按名存取”；
●提供信息的存储、检索、更新、共享和文件保护等一系列文件操作，使用户能方便有效地使用和操作文件；
●文件系统给用户带来的好处是：使用方便、数据安全、接口统一
3、文件系统的功能
●统一管理文件的存储空间(外存空间)，实施存储空间的分配与回收●实现文件的按名存取：名字空间映射存储空间
●实现文件信息的共享，并提供文件的保护和保密措施
●向用户提供一个方便使用的接口
●系统维护及向用户提供有关信息
●提供与I/O的统一接口
文件系统在操作系统接口中占的比例最大，用户使用操作系统的
感觉在很大程度上取决于对文件系统的使用效果。
二、文件系统中的相关概念
1、数据项：构成文件内容的基本单位
●基本数据项。这是用于描述一个对象的某种属性的字符集，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。它的命名往往与其属性一致。
●组合数据项。它是由若干个基本数据项组成的，简称组项。
2、记录：是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的一组属性。
3、关键字：是能唯一标识一个记录的数据项。记录的关键字可以不止一个；关键字可以是一个基本数据项，也可以是一个组合数据项。
4、文件：是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。
在有结构的文件中，文件由若干个相关记录组成(是记录的序列)；而无结构文件则被看成是一个字符(字节)流。
文件是文件系统中一个最大的数据单位，它描述了一个对象集。
图7-1文件、记录和数据项之间的层次关系
5、文件的属性：文件具有描述自己各方面特质的----属性，文件的属性主要包括：P7
●文件类型。(可以从不同的角度对文件进行分类)
●文件长度。
●文件在外存上的物理位置。
●文件的建立(修改)时间。
6、文件分类
(1) 文件分类的目的
文件的分类是为了更好地管理和使用，要科学地分门别类，对不同的文件进行不同的管理。这样，不仅提高了文件的存取速度，对文件的共享和保护也有利。
(2) 文件的分类方法----P10-14
●按性质和用途分类
●按文件中数据的形式分类
●按存取控制属性分类
●按组织形式和处理方式分类
◆用户在OS界面之上看到的文件分类--P9，还有在图形界面上看到的不同形状的文件图标。
?按逻辑结构分类
?按物理结构分类
7、文件系统
●是操作系统中统一管理信息资源(软件)的子系统，管理文件的存储、
检索、更新，提供安全可靠的共享和保护手段，并且方便用户使用。
●文件系统包含文件管理程序和被管理的全部文件
●是用户与外存的接口。系统软件为用户提供统一方法，访问存储在物理介质上的信息
三、文件系统的层次模型
OS的文件系统可以分为三个层次：P16-19
●最底层：被管理的对象及其属性；
●中间层：对对象进行管理和操作的软件的集合；
●最顶层：文件系统的用户接口
四、文件操作
1、最基本的文件操作(命令)：P20-22
●创建文件
●删除文件
●读文件
●写文件
●截断文件
●设置文件的读/写位置
2、为了方便用户使用文件，通常，OS都提供了数条有关文件操作的系统调用，可将这些调用分成若干类：
●有关对文件属性进行操作的
●有关目录的
●用于对文件进行操作的
●用于实现文件共享和保护的
3、关于文件的打开和关闭：P24
第二节文件的逻辑结构和内部数据访问方式
一、文件组织的两种观点
1、用户观点（逻辑结构）：研究的是用户思维中的抽象文件，其目的是为用户提供一种结构清晰、使用简便的信息的数据结构。用户按此结构去存储、检索和加工处理文件内信息。它独立于文件的物理特性，又称文件组织。
2、实现观点（物理结构）：研究的是存储在物理设备介质上的实际文件，即文件在外存上的实际存放形式。它不仅与存储介质的性能有关，还与采用的外存分配方式有关。系统按此和外部设备打交道，进行信息的存取。
二、文件逻辑结构的类型
1、有结构的(记录式)文件：P27-28
记录可以是定长的、可以是变长的。记录式文件可以组织成：
●顺序文件。
●索引文件。
●索引顺序文件。
●直接文件
数据文件通常用这种类型来组织。
2、无结构的(流式)文件
●流式文件是有一定意义的字符(字节)流。
●
信息单元的长度以字节为单位。对流式文件的访问，采用读写指针
来指出下一个要访问的字符。可以把流式文件看作是记录式文件的一个特例。
●
大量的源程序、 可执行文件、 库函数等，所采用的就是无结构的
文件形式，即流式文件。
●
在UNIX 系统中，所有的文件都被看作是流式文件；即使是有结构
文件，也被视为流式文件；文件系统本身不对文件进行内部结构处理。 三、顺序文件
1、记录被顺序排列在文件中。这种顺序可以是记录生成时的先后顺序(串结构，连续结构)，也可以是按照某个关键字值的大小，递增或递减排列的顺序(顺序结构)。
顺序文件的记录可以是定长的，也可以是变长的。
L 2L
3L 4L L
(
i￡?1)L
(a) 定长记录文件
(b) 变长记录文件
00
L 0＋1L 0＋L 1＋
2
∑(L k ＋1)
i￡1k￡?0∑(L k ＋1)
i k￡?0
图 7-3 定长和变长记录文件
2、对顺序文件(Sequential File)的读/写操作 顺序读写(顺序访问)
●定长记录：
读指针rptr----指向下一次读出的记录地址；
写指针wptr----指向下一次写入的记录地址。
读完指针做相应修改：rptr+L=>rptr
写完指针做相应修改：wptr+L=>wptr
●变长记录：
每个记录长度存于记录前的单元中。
访问完，rptr+Li=>rptr；wptr+Li=>wptr
3、顺序文件的优缺点
●顺序文件的最佳应用是对连续的记录进行批量存取时，即每次要读或写一大批记录时，对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的；
●此外，也只有顺序文件才能存储在磁带上，并能有效地工作。
◆在交互应用的场合，如果用户要求查找或修改单个记录，系统要逐个地查找诸记录。这时，顺序文件所表现出来的性能就可能很差，尤其是当文件较大时，情况更为严重。
◆插入或删除一个记录较困难。
四、索引文件
1、对于定长记录的顺序文件，如果要查找第i个记录，可直接根据下式计算来获得第i个记录相对于第一个记录首址的地址：
A i=i×L
算出地址后可以对该记录进行直接访问；
另外，如果记录按关键字值大小顺序存放，还可以对记录进行按
键访问。
2、对于可变长度记录的顺序文件，要查找其第i 个记录时，须首先顺序访问前面的每个记录，从中获得相应记录的长度L i ，然后才能按下式计算出第i 个记录的首址。假定在每个记录前用一个字节指明该记录
的长度，则 ∑-=+=1
i i i i i L A ，这样，变长记录式文件只能顺序访问。
3、索引文件
为了对所有的记录式文件都能进行直接访问，给记录式文件建立一张索引表，文件中每个记录，在索引表中有一个表项，存放记录的关键字和地址。索引表本身是一个定长记录的顺序文件，记录按关键字值的大小顺序存放。通过查找索引表，找到一个记录的起始地址，来完成对记录的直接访问和按键访问。
索引表
逻辑文件
图 7-4 索引文件的组织
五、索引顺序文件
为了缩短索引表的长度，将文件中连续的若干个记录(有相同的关键字值或特征)作为一个记录组。在为文件建立索引表时，文件中每个记录组，在索引表中有一个表项，存放记录组的关键字和首地址。索
引表本身是一个定长记录的顺序文件。通过查找索引表，直接找到每组第一个记录的起始地址，组内顺序查找，来完成对记录的访问。
逻辑文件
图7-5 索引顺序文件
六、直接文件和哈希文件
直接文件，可根据给定记录的键值，直接获得该记录的地址。换言之，记录键值本身就决定了记录的地址。这种由记录键值到记录地址的换算被称为键值转换(Key to address transformation)。组织直接文件的关键，在于用什么方法(转换函数)进行从记录键值到地址的转换。
哈希(Hash)文件----一种直接文件：
????aí
图7-6 Hash文件的逻辑结构
七、小结
1、文件的逻辑结构
(1) 记录式文件
●定长的
●变长的
(2) 流式文件，可以看成定长记录式文件的特例
2、记录的组织方式
(1) 顺序文件，文件是记录的序列，记录的排列可以是串结构的，也可以是顺序结构的。顺序文件是文件的基本逻辑结构，所有的文件，都是顺序文件。
●对于定长的记录式文件，可以进行顺序访问，也可以进行直接访问；对于定长的顺序结构的记录式文件还可以进行按键访问。
●对于变长的记录式文件只能进行顺序访问。
(2) 索引文件，为了对所有的文件都能实现直接访问或按键访问、提高文件的访问速度，就为文件建立索引表，登记每个记录的键值或逻辑序号+地址。文件的索引表是一个定长的记录式文件。对索引文件中记录的访问，首先根据键值或逻辑序号、用按键访问方式检索索引表，找到记录的地址，再按照地址直接访问记录。
(3) 索引顺序文件，为了缩短索引表的长度，将顺序文件中的记录按一定的规则分组。建立索引表，登记每组第一个记录的键值或逻辑序号+地址。对索引顺序文件中记录的访问，首先用按键访问方式检索索引表，找到记录所在组的首地址，然后从该地址开始，对文件进行顺序
检索，找到要访问的记录。
(4) 直接文件，每个记录，通过键值换算出地址，进行存放和访问。
现代OS一般已不在文件系统这一级过多关注文件的逻辑结构，所有的文件都是流式文件，文件的访问就是“对文件中的第几个字节进行访问”。文件内部的逻辑结构，到打开、加工文件的软件工具中去进一步解释，文件内部的数据访问由软件工具支持。
第三节文件目录
一、概述
文件存储器上存放着大量的文件。为了能对这些文件实施有效的管理----实现“按名存取”；方便、准确、快速的文件检索；实现文件共享与保护；允许文件重名----需要引入一种数据结构，将文件组织起来。这个数据结构就是目录。目录设计的目标就是实现上述管理功能。
二、文件控制块
1、什么是文件控制块
文件控制块(FCB)是操作系统为管理文件而设置的数据结构，存放了为管理一个文件所需的所有相关信息，也称文件说明。文件控制块是文件存在的标志。(对比进程控制块PCB)
2、文件控制块的内容
(1) 基本信息类
①文件名；②文件物理位置；
③文件逻辑结构；④文件的物理结构。
(2) 存取控制信息类(存取权限信息)
(3) 使用信息类P91-92
将多个文件控制块组织成序列就构成目录。
三、索引结点
1、为什么要引入索引结点：P94-95
2、索引结点的组织
将文件名和FCB中的其他描述信息分开组织：每个文件的FCB，除去文件名，称为文件的索引结点(i结点)。将磁盘上所有文件的索引结点顺序组织成一个表，称为i结点表，表的每一行对应一个文件；在目录中，仅存放文件名和指向文件索引结点的指针(记录是第几个i结点)。这样可以缩短磁盘目录表的长度，减少检索一个文件的访盘次数。
这样，原来磁盘的目录表就被分解为目录表+i结点表两部分。3、磁盘索引结点
存放在磁盘上的索引结点，每个文件有唯一的一个。其主要内容：(1) 文件主标识符(2) 文件类型
(3) 文件存取权限(4) 文件物理地址
(5) 文件长度(6) 文件连接计数(7) 文件存取时间
一个逻辑盘上所有文件的索引结点顺序组成这张磁盘的i结点表。
4、内存索引结点
当打开文件时，其磁盘索引结点被拷贝到内存中，成为内存索引结点，以便以后的使用。所有已打开文件的内存索引结点组成内存i 结点表。与磁盘索引结点比，内存索引结点增加以下内容：
(1) 索引结点编号，用于标识内存索引点；
(2) 状态，指示i结点是否上锁或被修改；
(3) 访问计数。记录有几个进程正在访问本文件。每当有一进程要访问此i结点时，将该访问计数加1，访问完再减1；
(4) 文件所属文件系统的逻辑设备号；
(5) 链接指针。设置有分别指向空闲链表和散列队列的指针。
四、目录结构
?将FCB顺序组织在一起，就构成了文件的目录，目录即是文件控制块的有序集合
?目录项：每个目录项就是一个FCB
?目录文件：为了实现对目录的管理，通常将目录表以文件的形式组织、保存在外存，这类文件就叫目录文件。
1、单级目录的组成
为整个文件系统建立一张目录表，每个文件占一个目录项。单级目录的优点：简单且能实现目录管理的基本功能----按名存取。缺点：(1)查找速度慢；(2)不允许重名；(3)不便于实现文件共享。
2、两级目录的组成
在文件系统，尤其是多用户文件系统中，文件的“重名”很难避免，为了克服单级目录结构的缺点，引入了两级文件目录，组成如下：
(1) 系统给每一个用户建立一张独立的用户目录表(UFD)，用来存放属于该用户所有文件的FCB 。UFD 的结构与单级目录表相似，它以一个目录文件的形式存在磁盘上；
(2) 整个文件系统有一张主目录表(MFD)，其中的每一个表目(一行)用来存放一个UFD 文件的FCB ，这样就形成了两级目录。
? 优点：解决了文件的重名问题和文件共享问题；提高搜索速度，查找时间降低
? 缺点：妨碍了用户间的文件共享，增加了系统开销 P108
Wangó??§????Device 图
7-10 两级目录结构
3、多级目录(树形目录)的组成
将两级目录的这种层次结构推广，就形成多级目录。
在多级目录结构中，MFD 演变为文件系统的根目录，在根目录中可以存放一般文件的FCB ，也可以存放目录文件的FCB ；每一个目录文件对应一张目录表，其中既可以存放一般文件的FCB ，也可以存放目录文件的FCB 。
图7-11 多级目录结构
?优点：层次结构清晰，便于管理和保护；有利于文件分类；解决重名问题；提高文件检索速度；能进行存取权限的控制。
?缺点：查找一个文件按路径名逐层检查，由于目录文件和普通文件都放在外存，多次访盘，影响速度。
?路径：在树形目录结构中，从根目录到任何普通文件，都只有一条惟一的通路。在该路径上从树的根(即主目录)开始，把全部目录文件名与普通文件名，依次地用“/”连接起来，即构成该普通文件的路径名。系统中的每一个文件都有惟一的路径名。如：/B/F/N
?其他概念
?当前目录
?绝对路径
?相对路径
五、目录查询技术
1、什么是目录查询
系统利用用户提供的文件名(全名)，找出该文件的FCB或对应的i 结点；根据其中的物理地址(盘块号)换算出文件在磁盘上的首地址；最后驱动磁盘，将所需文件读入内存。目录查询方法主要有：线性检索和Hash检索。
2、线性检索法
以下示意是以目录表+i结点表的形式组织目录的。
图7-12 查找/usr/ast/mbox的步骤
3、Hash检索方法
对于Hash文件(目录用Hash顺序组织)，系统利用文件名换算成的索引值，到目录中去查找文件。
在换算过程中，可能出现不同的文件名换算出相同的Hash值。一种处理“冲突”的有效规则是：
(1) 在利用Hash法索引查找目录时，如果目录表中相应的目录项是空的，则表示系统中并无指定文件。
(2) 如果目录项中的文件名与指定文件名相匹配，则表示该目录项正是所要寻找的文件所对应的目录项，故而可从中找到该文件所在的物理
地址。
(3) 如果在目录表的相应目录项中的文件名与指定文件名并不匹配，则表示发生了“冲突”，此时须将其Hash值再加上一个常数(该常数应与目录的长度值互质)，形成新的索引值，再返回到第一步重新开始查找。第四节文件共享
一、什么是文件共享
?文件系统允许多个用户(进程)分享同一份文件，这种功能称为文件的共享。
?文件共享可以节省存储空间、避免文件内容的二义性、实现进程间信息的交换。
?文件共享有许多实现的方法，可以应用在单机环境，也可以应用在网络环境。
二、基于索引结点的共享方法
Test
图7-14 基于索引结点的共享方式
1、文件系统为每个文件建立索引结点，存放文件的FCB，并在索引结
点中增加一个计数器count，记录共有几个用户(进程)共享该文件。
用户目录中只需记录文件名和该文件索引结点的存放地址(文件的索引结点号)。
2、文件的用户(进程)分文件主和一般共享用户，只有文件主才能建立和删除文件。
3、这种共享方法带来一些问题，如文件删除问题和针悬空问题。
óμóD??é?3y???toó
图6-25 进程B链接前后的情况
三、利用符号链(文件)实现共享
1、当用户B要共享用户A的文件F时，文件系统为用户B建立一个LINK类的文件，文件的内容是文件F的绝对路径名。这个LINK文件放在B的目录中。当B要访问F时，由文件系统去打开LINK文件，读B的路径名，根据路径查找文件F。
2、文件主A能建立和删除文件，其他共享用户只能进行其他被允许的操作。
只是文件主才拥有指向其索引结点的指针；而共享该文件的其他用户，则只有该文件的路径名，并不拥有指向其索引结点的指针。当
文件的拥有者把一个共享文件删除后，其他用户试图通过符号链去访问一个已被删除的共享文件时，会因系统找不到该文件而使访问失败，于是再将符号链删除，此时不会产生任何影响。
3、符号链实现的文件共享没有删除问题，但非文件主访问共享文件时，要多次访盘；要建立符号链文件，因此要增加一定的开销。
第五节文件保护
一、什么是文件的保护
1、文件的保护是指防止文件主或其他用户无意或有意破坏文件内容。也指防止系统出现异常、病毒或其他自然因素对文件内容的破坏。
影响文件安全性的主要因素：P150
相关主题---文件的保密：是指未经文件主许可，任何用户不得对该文件的内容和属性进行访问。
2、文件保护采取的主要措施有：
(1) 通过存取控制机制，防止人为因素所造成的文件不安全性；
(2) 通过磁盘容错技术，防止磁盘部分故障造成的文件不安全性；
(3) 通过后备系统，防止自然因素造成的整个文件存储器的不安全性。
二、关于保护域
1、访问权：一个进程对系统中的某个对象操作的权利。
2、保护域：进程对一组对象访问权的集合，进程只能在指定的域内执行操作。
进程与保护域之间，可以是静态的一对一关系：P244，也可以是动态一对多关系：P245。
三、文件存取控制方法
1、存取控制矩阵
(1) 数据结构：存取控制矩阵，整个系统一张，常驻内存。
(2) 存取控制步骤：
当用户向文件系统提出访问文件的要求时，由OS的存取控制验证模块根据该矩阵的内容对比本次存取要求，如果不匹配，系统拒绝本次访问请求。
(3) 优缺点：
?概念上比较简单；
?当文件数、用户数多的时候，存取控制矩阵将很庞大，检索效率低，浪费存储资源。
2、存取控制表
(1) 数据结构：存取控制表，每个文件一张。表的地址或表本身存放在文件说明(FCB)中，文件打开时被读入内存。
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 业从外存调入内存，取决于采用的调度算法。最简单的是先来服务调度算法，较常 用的是短作业优先调度算法和基于作业优先级的调度算法。 7．试说明低级调度的主要功能。 【解】（1）保存处理机的现场信息（2）按某种算法选取进程（3）把处理机分配给进程。8、在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？ 【解】剥夺原则有：（1）时间片原则各进程按时间片运行，当一个时 间片用完后，便停止该进程的执行而重新进行调度。这种原则适用于分时系统、大多数实时系统，以及要求较高的批处理系统。（2）优先权原则通常是对一些重要的和紧急的作业赋予较高的优先权。当这种作业到达时，如果其优先权比正在执行进程的优先权高，便停止正在执行的进程，将处理机分配给优先权高的进程， 使之执行。（3）短作业（进程）优先原则当新到达的作业（进程）比正在执 行的作业（进程）明显地短时，将剥夺长作业（进程）的执行，将处理机分配给短 作业（进程），使之优先执行。 9、选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？ 【解】应遵循的准则有（1）面向用户的准则：周转时间短，响应时间快， 截止时间的保证，优先权准则。（2）面向系统的准则：系统吞吐量高，处理机 利用率好，各类资源的平衡利用。 10、在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种进程（作业）调度算法？ 【解】批处理系统：FCFS算法、最小优先数优先算法、抢占式最小优先数优先算法分时系统：可剥夺调度、轮转调度实时系统：时间片轮转调度算法、非抢占优先权调度算法、基于时钟中断抢占的优先权调度算法、立即抢占的优先权调度。 11、何谓静态和动态优先权？确定静态优先权的依据是什么？ 【解】静态优先权是在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不 变。动态优先权是指，在创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其 等待时间的增加而改变的，以便获得更好的调度性能。确定静态优先权的依据是：（1）进程类型，通常系统进程的优先权高于一般用户进程的优先权。（2）进程对资源的需要。（3）用户要求，用户进程的紧迫程度及用户所付费用的多少来 确定优先权的。 12、试比较FCFS和SPF两种进程调度算法。 【解】FCFS算法按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序，分派CPU。当前作业或进程占有CPU，直到执行完或阻塞，才让出CPU。在作业或进程唤醒后，并不立即恢复执行，通常等到当前作业或进程让出CPU。FCFS比较有利于长作业，而不利于短作业；有利于CPU繁忙的作业，而不利于I/O繁忙的作业。SPF有利于短进程调度，是从就绪队列中选出一估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时，再重 新调度。比FCFS改善了平均周转时间和平均带权周转时间，缩短了作业的等待时
第七章 一．选择题 1.FAT能描述文件的_B__特征。 A.文件逻辑 B.文件物理结构 C.文件共享 D.文件保护 2.文件的符号名与物理地址的转换是通过_C__来实现的。 A.索引 B.索引节点 C.文件目录 D.二级索引 3.在UNIX文件系统中，为了对磁盘空间的空闲块进行有效的管理，采用的方法是_B__。 A.空闲表 B.成组链接法 C.FAT D.位示图法 4.为了实现对文件的共享访问，在读写文件时需对文件加锁。现在已有一个用户对某文件进行了读加锁，则另一个用户对该文件的_B__加锁操作可以成功。 A.加读锁和写锁均不能成功 B.加读锁能成功 C. 加读锁和写锁均能成功 D. 加写锁能成功 5.操作系统实现文件管理后，允许用户对流式文件进行存取的最小单位是___D__。 A.数据项 B.记录 C.文件 D.字符 6. 操作系统采用多级目录结构可以__A__。 A.解决命令冲突 B.节省存储空间 C.缩短文件传送时间 D.减少系统开销 7.下述有关文件管理的叙述中，_C__是正确的。 A.一个文件不能同时多次建立 B.在一级目录结构中，不同用户可以用相同的文件名 C.文件系统主要是实现按名存取 D.逻辑记录的大小与存储介质块的大小必须一一对应 8.文件系统是指___D__。 A.文件的集合 B.实现文件管理的一组软件 C.文件的目录 D.文件及其属性、管理文件的软件和文件系统接口 9.文件系统的主要目的是__A__。 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 10.操作系统实现文件管理后，用户对记录式文件进行存取的最小单位是_C__。 A.扇区 B.字节 C.目录 D.记录 11.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以下_B__方法。 A.约定的方法 B.多级目录 C.路径 D.索引 12.文件的绝对路径是指_C__。 A.文件名和文件扩展名 B.一系列的目录文件名和该文件的文件名 C.从根上到该文件所经历的路径中各符号名的集合 D.目录文件名和文件名的集合 13.文件的相对路径名从__A__开始，逐步沿着各级子目录追溯，最后到指定文件的整个路径上所有子目录名组成的一个字符串。
第一章 1．设计现代OS的主要目标是什么 答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2．OS的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的接口（2）OS 作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象 3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象 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。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，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4．试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。5．何谓脱机I/O和联机I/O 答：脱机I/O 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，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。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。而联机I/O 方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6．试说明推劢分时系统形成和収展的主要劢力是什么
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，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设臵多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配臵缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。针对及时处理问题，应使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，更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。 9．什么是硬实时任务和软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果。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：网页内计算机操作系统第三版答案 2 / 47 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，将分时系统不实时系统迚行比较。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，都是以人所能接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
计算机操作系统 主讲教师：王晓晔 E-mail:wangxye@https://www.doczj.com/doc/d514969991.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
第一章 1．设计现代OS的主要目标是什么？ 答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2．OS的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的接口（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象 3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？ 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。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，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4．试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么？ 答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。5．何谓脱机I/O和联机I/O？ 答：脱机I/O 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，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。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。而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6．试说明推劢分时系统形成和収展的主要劢力是什么？ 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，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设臵多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配臵缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。针对及时处理问题，应使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，更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。 9．什么是硬实时任务和软实时任务？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果。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：网页内计算机操作系统第三版答案 2 / 47 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，将分时系统不实时系统迚行比较。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，都是以人所能接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来巨大的经济损失，甚至是灾难性后果，所以在实时系统中，往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性。 11．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。14．是什么原因使操作系统具有异步性特征？ 答：操作系统的异步性体现在三个方面：一是进程的异步性，进程以人们不可预知的速度向前推进，二是程序的不可再现性，即程序执行的结果有时是不确定的，三是程序执行时间的不可预知性，即每个程序何时执行，执行顺序以及完成时间是不确定的。15．处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？ 答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度；进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。处理机调度：（1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需的资源（首选是分配内存）。（2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机分配给它，并设臵运行现场，使进程投入执行。 16．内存管理有哪些主要功能?他们的主要任务是什么？ 答：内存管理的主要功能有：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。内存分配：为每道程序分配内存。内存保护：确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行，彼此互不干扰。计算机操作系统第三版答案 3 / 47 地址映射：将地址空间的逻辑地址
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1章引论 一.单项选择题 1.操作系统是对（C ）进行管理的软件。 A. 软件 B. 硬件 C. 计算机资源 D. 应用程序 2. 如果分时操作系统的时间片一定，那么（B），则响应时间越长。 A. 用户数越少 B. 用户数越多 C. 内存越少 D. 内存越多 3. 操作系统是一种（B）。 A. 应用软件 B. 系统软件 C. 通用软件 D. 工具软件 4. 操作系统的（D）管理部分负责对进程进行调度。 A. 存储器 B. 设备 C. 文件 D. 处理机 5. （A）要保证系统有较高的吞吐能力。 A. 批处理系统 B. 分时系统 C. 网络操作系统 D. 分布式操作系统 6. 操作系统的基本类型主要有（C ） A. 批处理系统、分时系统和多任务系统 B. 单用户系统、多用户系统和批处理系统 C. 批处理操作系统、分时操作系统及实时操作系统 D. 实时系统、分时系统和多用户系统 7. 所谓（B ）是指将一个以上的作业放入内存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机和外围设备等其他资源。 A. 多重处理 B. 多道程序设计 C. 实时处理 D. 共同执行 8. 下面关于操作系统的叙述中正确的是（A ） A. 批处理作业必须具有作业控制信息 B. 分时系统不一定都具有人机交互能力 C. 从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多 D. 由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源 9. 分时操作系统通常采用（C ）策略为用户服务。 A. 时间片加权分配 B. 短作业优先 C. 时间片轮转 D. 可靠性和灵活性 10. 若把操作系统看作计算机资源的管理者，下列的（D ）不属于操作系统所管理的资源。 A. 磁盘 B. 内存 C. CPU D. 中断 11. 在下列的操作系统的各个功能组成部分中，（A ）不需要硬件支持。 A. 进程调度 B. 时钟管理 C. 地址映射 D. 中断系统 12. 在指令系统中只能由操作系统使用的指令称为（D ）。 A. 系统指令 B. 设备指令 C. 非特权指令 D. 特权指令 13. 下列说法中错误的是（D ） A. 操作系统是一种软件 B. 计算机是资源的集合体，包括软件资源和硬件资源 C. 计算机硬件是操作系统工作的实体，操作系统的运行离不开硬件的支持 D. 操作系统是独立于计算机系统的，它不属于计算机系统 14. 分时系统的及时性是相对（B ）而言。 A. 周转时间 B. 响应时间 C. 延迟时间 D. A、B和C
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. 画出下面四条语句的前趋图: S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a – b； S4=w：=c+1; 答：其前趋图为： 3. 什么程序并发执行会产生间断性特征？ 答：程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，为完成同一项任务需要相互合作，致使这些并发执行的进程之间，形成了相互制约关系，从而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？ 答：程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态由多个程序改变，致使程序运行失去了封闭性，也会导致其失去可再现性。 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? 答：为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并对并发执行的程序加以控制和描述，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? 答：(1)动态性是进程最基本的特性，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，由撤销而消亡。进程有一定的生命期，而程序只是一组有序的指令集合，是静态实体。 (2)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 其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。 (3)独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资源和独 立调度的基本单位。对于未建立任何进程的程序，不能作为独立单位参加运行。 7．试说明PCB 的作用，为什么说PCB 是进程存在的惟一标志？ 答：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。作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。 8．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 9．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，对换北京石油化工学院信息工程学院计算机系5/48 《计算机操作系统》习题参考答案余有明与计07和计G09的同学们编著 5/48 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。
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。
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？
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
第一章答案 1.操作系统负责管理计算机系统的（③），其中包括处理机、内存、外围 设备和文件。 ①、程序；②、文件；③、资源；④、进程 2.（③）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可 以通过各自的终端同时交互的使用计算机。 ①、网络；②、分布式；③、分时；④、实时 3.操作系统的四大功能是处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理 4.批处理系统主要解决吞吐量问题，分时系统主要解决 交互性问题。（华中理工大2001） 5.操作系统的基本特征是并发、共享、虚拟、异步。 6.如果操作系统具有交互性强、可供多个用户同时使用及响应较及时的特 点，则属于分时类型，如果操作系统可靠，响应及时但仅有简单的交互能力则属于实时类型，如果操作系统在用户提交作业后，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，则属于批处理类型。 7.用户和操作系统之间的接口主要分为 命令接口、图形接口、程序接口。 8.多道程序（multiprogramming）和多重处理(multiprocessing)有何区别答：多道程序是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正的同时执行多个作业；而多重处理系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。 9.设计操作系统与哪些硬件器件有关 答：计算机操作系统的重要功能之一是对硬件资源的管理，因此设计计算机操作系统时应考虑下述计算机硬件资源： ①CPU与指令的长度及执行方式； ②内存、缓存和高速缓存等存储装置；
③各类寄存器，包括各种通用寄存器、控制寄存器和状态寄存器等； ④中断机构； ⑤外部设备与I/O控制装置； ⑥内部总线与外部总线； ⑦对硬件进行操作的指令集。 10.多用户系统于网络操作系统有什么区别 答：网络操作系统的工作，用户必须知道网址，而多用户操作系统是面向用户的，可以不必知道计算机的详细确切地址，多用户技术的关键是在用户之间有保密安全措施，网络操作系统强调的是客户机和服务器之间的通信。以单机多用户系统为例，说明它与网络操作系统的比较。 11.分时系统和实时系统有何不同 答： 系统设计目标不同。分时系统于与实时系统中的信息处理系统相似，都能为多个用户服务，系统按分时原则为多个终端用户服务； 而实时系统则表现为经常对多路现场信息进行采集，以及对多个对象或多个执行机构进行控制。因此，分时系统的目标是提供一种通用性强的系统，而实时系统大多具有某种特殊用途，是一种专用系统。 响应时间要求不同。分时系统与实时信息处理系统对象应时间的要求都是以人所能接受的等待时间来确定的。而实时控制系统的响应时间是以控制对象所能接受的时延来确定的，实时性要求更强。 交互性强弱不同。分时系统主要用于运行终端用户程序，因此具有较强
第一章绪论 一、选择题 1．计算机的操作系统是一种（）。 A.应用软件 B.系统软件 C.工具软件 D.字表处理软件 2．UNIX属于一种（）操作系统。 A.分时系统 B.批处理系统 C.实时系统 D.分布式系统 3.操作系统是一组（）程序。 A.文件管理 B.中断处理 C.资源管理 D.设备管理 4.下里四个操作系统中，是分时系统的为（）。 A.CP/M B.MS-DOS C.UNIX D.WINDOWS NT 5.用户要在程序获得系统帮助，必须通过（）。 A.进程调度 B.作业调度 C.键盘命令 D.系统调用 6.批处理系统的主要缺点是（）。 A.CPU的利用率不高 B.失去了交互性 C.不具备并行性 D.以上都不是 7.DOS操作系统主要功能是（）。 A.文件管理程序 B.中断处理程序 C.作业管理程序 D.打印管理程序 8.在Pascal程序中调用的sin（x）是（）。 A.系统调用 B.标准子程序 C.操作系统命令 D.进程 9.计算机操作系统的功能是（）。 A.把源程序代码转换为标准代码 B.实现计算机用户之间的相互交流 C.完成计算机硬件与软件之间的转换 D.控制、管理计算机系统的资源和程序的执行 10. 在分时系统中。时间片一定时，（），响应时间越长。 A.内存越多 B.用户数越多 C.内存越少 D.用户数越少 11．操作系统的（）管理部分负责对进程进行调度。 A.主存储器 B.控制器 C.运算器 D.处理机
12．操作系统是对（）进行管理的软件。 A.软件 B.硬件 C.计算机资源 D.应用程序 13.从用户的观点看，操作系统是（）。 A.用户与计算机之间的接口 B.控制和管理计算机资源的软件 C.合理地组织计算机工作流程的软件 D.由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体 14.操作系统的功能是进行处理机管理（）管理、设备管理及信息管理。 A.进程 B.存储器 C.硬件 D.软件 15.操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的（）。 A.利用率 B.可靠性 C.稳定性 D.兼容性 16.操作系统是现代计算机系统不可缺少的组成部分，是为了提高计算机的( ）和方便用户使用计算机而配备的一种系统软件。 A.CPU的利用率不高 B.失去了交互性 C.不具备并行性 D.以上都不是 17.操作系统的基本类型主要有（）。 A.批处理系统、分时系统及多任务系统 B.实时操作系统、批处理操作系统及分时操作系统 C.单用户系统、多用户系统及批处理系统 D.实时系统、分时系统和多用户系统 18.所谓（）是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源。 A.多重处理 B.多道程序设计 C.实时处理 D.共行执行 19.多道批处理系统的硬件支持是20世纪60年代初发展起来的（）。 A.RISC技术 B.通道和中断机构 C.集成电路 D.高速内存 20. 下面关于操作系统的叙述中正确的是（）。 A.批处理作业必须具有作业控制信息 B.分时系统不一定都具有人机交互功能。 C.从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多。 D.由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源。 21．（）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机。