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第4章存储管理“练习与思考”解答1．基本概念和术语逻辑地址、物理地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、碎片紧缩、虚拟存储器、快表、页面抖动用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为相对地址或逻辑地址。
内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址开始顺序编址的，这种地址称为绝对地址或物理地址。
由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间，或简称为地址空间。
由内存中一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间，也称物理空间或绝对空间。
程序和数据装入内存时，需对目标程序中的地址进行修改。
这种把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。
静态重定位是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改，即把程序的逻辑地址都改成实际的内存地址。
动态重定位是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。
这种变换是靠硬件地址转换机构实现的。
内存中这种容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”或“零头”。
为解决碎片问题，移动某些已分配区的内容，使所有进程的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端。
这种技术称为紧缩（或叫拼凑）。
虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。
为了解决在内存中放置页表带来存取速度下降的矛盾，可以使用专用的、高速小容量的联想存储器，也称作快表。
若采用的置换算法不合适，可能出现这样的现象：刚被换出的页，很快又被访问，为把它调入而换出另一页，之后又访问刚被换出的页，……如此频繁地更换页面，以致系统的大部分时间花费在页面的调度和传输上。
此时，系统好像很忙，但实际效率却很低。
这种现象称为“抖动”。
2．基本原理和技术（1）存储器一般分为哪些层次？各有何特性？存储器一般分为寄存器、高速缓存、内存、磁盘和磁带。
CPU内部寄存器，其速度与CPU一样快，但它的成本高，容量小。
第4章存储管理“练习与思考”解答1．基本概念和术语逻辑地址、物理地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、碎片紧缩、虚拟存储器、快表、页面抖动用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为相对地址或逻辑地址。
内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址开始顺序编址的，这种地址称为绝对地址或物理地址。
由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间，或简称为地址空间。
由内存中一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间，也称物理空间或绝对空间。
程序和数据装入内存时，需对目标程序中的地址进行修改。
这种把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。
静态重定位是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改，即把程序的逻辑地址都改成实际的内存地址。
动态重定位是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。
这种变换是靠硬件地址转换机构实现的。
内存中这种容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”或“零头”。
为解决碎片问题，移动某些已分配区的内容，使所有进程的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端。
这种技术称为紧缩（或叫拼凑）。
虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。
为了解决在内存中放置页表带来存取速度下降的矛盾，可以使用专用的、高速小容量的联想存储器，也称作快表。
若采用的置换算法不合适，可能出现这样的现象：刚被换出的页，很快又被访问，为把它调入而换出另一页，之后又访问刚被换出的页，……如此频繁地更换页面，以致系统的大部分时间花费在页面的调度和传输上。
此时，系统好像很忙，但实际效率却很低。
这种现象称为“抖动”。
2．基本原理和技术（1）存储器一般分为哪些层次？各有何特性？存储器一般分为寄存器、高速缓存、内存、磁盘和磁带。
CPU内部寄存器，其速度与CPU一样快，但它的成本高，容量小。
第一章1.下面不属于操作系统的是（C ）A、OS/2B、UCDOSC、WPSD、FEDORA2.操作系统的功能不包括（B ）A、CPU管理B、用户管理C、作业管理D、文件管理3.在分时系统中，当时间片一定时，（B ），响应越快。
A、内存越大B、用户越少C、用户越多D、内存越小4.分时操作系统的及时性是指（ B ）A、周转时间B、响应时间C、延迟时间D、A、B和C5.用户在程序设计的过程中，若要得到系统功能，必须通过（D ）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（ C ）A、CPU使用效率低B、无并发性C、无交互性D、都不是第二章1、若信号量的初值为2，当前值为-3，则表示有（C ）个进程在等待。
A、1B、2C、3D、52、在操作系统中，要对并发进程进行同步的原因是（B ）A、进程必须在有限的时间内完成B、进程具有动态性C、并发进程是异步的D、进程具有结构性3、下列选项中，导致创进新进程的操作是（C ）I用户成功登陆II设备分配III启动程序执行A、仅I和IIB、仅II和IIIC、仅I和IIID、I，II，III4、在多进程系统中，为了保证公共变量的完整性，各进程应互斥进入临界区。
所谓的临界区是指（D ）A、一个缓冲区B、一个数据区C、一种同步机构D、一段程序5、进程和程序的本质区别是（B ）A、内存和外存B、动态和静态特征C、共享和独占计算机资源D、顺序和非顺序执行计算机指令6、下列进程的状态变化中，（A ）的变化是不可能发生的。
A、等待->运行B、运行->等待C、运行->就绪D、等待->就绪7、能从1种状态变为3种状态的是（D ）A、就绪B、阻塞C、完成D、执行8、下列关于进程的描述正确的是（A ）A、进程获得CPU是通过调度B、优先级是进程调度的重要依据，一旦确定就不能改变C、在单CPU系统中，任何时刻都有一个进程处于执行状态D、进程申请CPU得不到满足时，其状态变为阻塞9、CPU分配给进程的时间片用完而强迫进程让出CPU，此时进程的状态为（C ）。
第四章互斥、同步与通讯答案一、单项选择题1.B2.D3.B4.B5.D6.A7.C8.B9.D 10.C11.D 12.C 13.C 14.B 15.B 16.B 17.A 18.B 19.D 20.B21.B 22.A 23.C 24.B 25.B 26.B 27.A 28.C二、多项选择题1．[分析]任何一台CPU在每一时刻只能解释执行一条指令，因而，不可能在同一时刻为多个进程服务。
进程可同时执行的含义是一个进程的工作没有全部完成之前另一进程就可开始工作。
所以，实际上多个进程是轮流占用CPU运行的。
到底哪个进程能占用处理器不仅与进程自身有关，且受外界因素的影响；当多个进程竞争CPU时，必须由进程调度来决定当前哪个进程可以占用CPU；故每个进程都是走走停停的，进程执行的速度不能完全由进程自己来控制。
并发进程相互之间可能是无关的，即它们是各自独立的，这些进程中每一个进程的执行既不依赖于其它进程也不会影响其它进程的执行。
但是，有些并发进程需使用共享资源，为保证进程执行的正确性，对共享资源的使用必须加以限制。
同步就是并发进程中的一种制约关系，一个进程能否使用共享资源取决于其它进程的消息，只有指定的消息到达才可使用共享资源。
如果无约束地使用共享资源，则可能出现多个进程交替地访问共享资源，于是就可能会出现与时间有关的错误。
故本题的答案为C、D、E。
[题解]C、D、E。
2．[分析]根据P操作的定义，当调用P操作时, P操作把信号量S减去1，若结果小于0则调用者将等待信号量，否则可继续运行。
因而，若调用P(S）后S的值为＞=0则进程可以继续运行，故应选择A和D。
要注意不能选择C，因S<>0包含了S＞0和S＜0，当S＜0时进程将成为等待状态而不能运行。
[题解]A，D。
3．[题解]A，C，E。
三、判断题1. [题解]是。
2．［分析］如果不控制并发进程执行的相对速度，则它们在共享资源时可能会出现两种情况：一种是并发进程交替使用共享资源，这样就可能会发生与时间有关的错误；另一种是并发执行的速度没有致使它们交替使用共享资源，这时就不会出现与时间有关的错误。
第4章存储管理“练习与思考”解答1．基本概念和术语逻辑地址、物理地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、碎片紧缩、虚拟存储器、快表、页面抖动用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为相对地址或逻辑地址。
内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址开始顺序编址的，这种地址称为绝对地址或物理地址。
由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间，或简称为地址空间。
由内存中一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间，也称物理空间或绝对空间。
程序和数据装入内存时，需对目标程序中的地址进行修改。
这种把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。
静态重定位是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改，即把程序的逻辑地址都改成实际的内存地址。
动态重定位是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。
这种变换是靠硬件地址转换机构实现的。
内存中这种容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”或“零头”。
为解决碎片问题，移动某些已分配区的内容，使所有进程的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端。
这种技术称为紧缩（或叫拼凑）。
虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。
为了解决在内存中放置页表带来存取速度下降的矛盾，可以使用专用的、高速小容量的联想存储器，也称作快表。
若采用的置换算法不合适，可能出现这样的现象：刚被换出的页，很快又被访问，为把它调入而换出另一页，之后又访问刚被换出的页，……如此频繁地更换页面，以致系统的大部分时间花费在页面的调度和传输上。
此时，系统好像很忙，但实际效率却很低。
这种现象称为“抖动”。
2．基本原理和技术（1）存储器一般分为哪些层次？各有何特性？存储器一般分为寄存器、高速缓存、内存、磁盘和磁带。
CPU内部寄存器，其速度与CPU一样快，但它的成本高，容量小。
⒈计算机系统中存储器一般分为哪两级？各有什么特点？答：计算机系统中存储器一般分为主存储器和辅助存储器两级。
主存储器简称主存，又称为内存，它由自然数顺序编址的单元(通常为字或字节)所组成，是处理机直接存取指令和数据的存储器，它速度快，但容量有限。
辅助存储器简称辅存，又称为外存，它由顺序编址的“块”所组成，每块包含若干个单元，寻址与交换以块为单位进行，处理机不能直接访问它，它须经过专门的启动入出过程与内存交换信息，它存取速度较慢，但容量远大于内存，实际上，现代计算机系统中用户的数据(或信息)都是保存在外存中。
⒉存储管理的目的是什么？答：存储管理要实现的目的是：为用户提供方便、安全和充分大的存储空间。
所谓方便是指将逻辑地址和物理地址分开，用户只在各自逻辑地址空间编写程序，不必过问物理空间和物理地址的细节，地址的转换由操作系统自动完成；安全则是指同时驻留在内存的多道用户程序相互之间不会发生干扰，也不会访问操作系统所占有的空间。
充分大的存储空间是指利用虚拟存储技术，从逻辑上对内存空间进行扩充，从而可以使用户在较小内存里运行较大程序。
⒊存储管理的任务是什么？答：存储管理是计算机操作系统软件的一部分，它负责完成对主存储器的地址转换，对主存储器进行分配与去配，解决多用户对主存储器的共享和保护，通过软件手段，实现对主存储器容量的扩充。
⒋地址转换可分为哪三种方式？比较这三种方式的优缺点。
答：由逻辑地址转化为物理地址的地址转换过程，按照转换的时间不同，可以分为3种方式：①绝对装入方式②静态重定位方式③动态重定位方式（第二问略）⒌可变分区常用的分区算法有哪几种？它们各自的特点是什么？答：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法（第二问略）⒍试用类C语言写首次适应算法的分配过程。
答：firstmatch(n){p=Free;while(p!=NULL){if(p->size>=n){if(p->size-n>=size)p->size=p->size-n;a=p;p=p+n;elsea=p;remove(Free,p);}elsep=p->next}return a}⒎什么叫紧凑？为什么要进行紧凑？答：为了解决碎片问题，可采用的一种方法是，将内存中的所有作业进行移动，使它们相邻接。
《操作系统》习题集：第4章文件系统第4章文件系统-习题集一、选择题1.文件系统是指（）。
【＊，联考】A. 文件的集合B. 文件的目录C. 实现文件管理的一组软件D. 文件、管理文件的软件及数据结构的总体2.文件系统的主要目的是（）。
【＊，★，联考】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3.目录文件所存放的信息是（）。
【＊＊，★，联考】A. 某一文件存放的数据信息B. 某一文件的文件目录C. 该目录中所有数据文件目录D. 该目录中所有子目录文件和数据文件的目录4.在文件系统中，文件访问控制信息存储的合理位置是（）。
【＊＊，★，09考研】A. 文件控制块B. 文件分配表C. 用户口令表D. 系统注册表5.索引文件由逻辑文件和（）组成。
【＊＊，联考】A. 符号表B. 索引表C. 交叉访问表D. 链接表6.文件系统在创建一个文件时，为它建立一个（）。
【＊＊，联考】A. 文件目录项B. 目录文件C. 逻辑结构D. 逻辑空间7.通常对文件系统来说，文件名及属性可以集中在（）中，以便查找。
【＊＊，★，联考】A. 目录文件B. 索引文件C. 字典D. 作业控制块8.文件绝对路径名是指（）。
【＊，★，联考】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. 从根目录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9.设置当前工作目录的主要目的是（）。
【＊＊，★，10考研】A. 节省外存空间B. 节省内存空间C. 加快文件的检索速度D. 加快文件的读写速度10.文件系统可以采用两级目录结构，这样可以（）。
【＊，★，联考】A. 缩短访问文件存储器的时间B. 实现文件共享C. 节省内存空间D. 解决不同用户之间的文件名冲突问题11.文件系统采用多级目录结构后，对于不同用户的文件，其文件名（）。
【＊，联考】A. 应该相同B. 应该不同C. 可以相同也可以不同D. 受系统约束12.设文件F1的当前引用计数值为1，先建立F1的符号链接（软链接）文件F2，再建立F1的硬链接文件F3，然后删除F1。
CH4 应用题参考答案1 在一个请求分页虚拟存储管理系统中，一个程序运行的页面走向是：1、2、3、4、2、1、5、6、2、1、2、3、7、6、3、2、1、2、3、6。
分别用FIF O、OPT和LRU算法，对分配给程序3个页框、4个页框、5个页框和6个页框的情况下，分别求出缺页中断次数和缺页中断率。
答：只要把表中缺页中断次数除以20，便得到缺页中断率。
2 在一个请求分页虚拟存储管理系统中，一个作业共有5页，执行时其访问页面次序为：(1) 1、4、3、1、2、5、1、4、2、1、4、5。
(2) 3、2、1、4、4、5、5、3、4、3、2、1、5。
若分配给该作业三个页框，分别采用FI FO和LR U面替换算法，求出各自的缺页中断次数和缺页中断率。
答：(1) 采用FIFO为9次，9/12=75%。
采用LRU为8次，8/12=67%。
(2) 采用FIFO和LRU均为9次，9/13=69%。
3 一个页式存储管理系统使用FIFO、OPT和LR U页面替换算法，如果一个作业的页面走向为：(1) 2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2。
(2) 4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5。
(3 )1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5。
当分配给该作业的物理块数分别为3和4时，试计算访问过程中发生的缺页中断次数和缺页中断率。
答：(1) 作业的物理块数为3块，使用FIFO为9次，9/12=75%。
使用LRU为7次，7/12=58%。
使用OPT为6次，6/12=50%。
作业的物理块数为4块，使用FIFO为6次，6/12=50%。
使用LRU为6次，6/12=50%。
使用OPT为5次，5/12=42%。
(2) 作业的物理块数为3块，使用FIFO为9次，9/12=75%。
使用LRU为10次，10/12=83%。
⒈计算机系统中存储器一般分为哪两级？各有什么特点？
答：计算机系统中存储器一般分为主存储器和辅助存储器两级。
主存储器简称主存，又称为内存，它由自然数顺序编址的单元(通常为字或字节)所组成，是处理机直接存取指令和数据的存储器，它速度快，但容量有限。
辅助存储器简称辅存，又称为外存，它由顺序编址的“块”所组成，每块包含若干个单元，寻址与交换以块为单位进行，处理机不能直接访问它，它须经过专门的启动入出过程与内存交换信息，它存取速度较慢，但容量远大于内存，实际上，现代计算机系统中用户的数据(或信息)都是保存在外存中。
⒉存储管理的目的是什么？
答：存储管理要实现的目的是：为用户提供方便、安全和充分大的存储空间。
所谓方便是指将逻辑地址和物理地址分开，用户只在各自逻辑地址空间编写程序，不必过问物理空间和物理地址的细节，地址的转换由操作系统自动完成；安全则是指同时驻留在内存的多道用户程序相互之间不会发生干扰，也不会访问操作系统所占有的空间。
充分大的存储空间是指利用虚拟存储技术，从逻辑上对内存空间进行扩充，从而可以使用户在较小内存里运行较大程序。
⒊存储管理的任务是什么？
答：存储管理是计算机操作系统软件的一部分，它负责完成对主存储器的地址转换，对主存储器进行分配与去配，解决多用户对主存储器的共享和保护，通过软件手段，实现对主存储器容量的扩充。
⒋地址转换可分为哪三种方式？比较这三种方式的优缺点。
答：由逻辑地址转化为物理地址的地址转换过程，按照转换的时间不同，可以分为3种方式：
①绝对装入方式②静态重定位方式③动态重定位方式
（第二问略）
⒌可变分区常用的分区算法有哪几种？它们各自的特点是什么？
答：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法（第二问略）
⒍试用类C语言写首次适应算法的分配过程。
答：firstmatch(n)
{
p=Free;
while(p!=NULL)
{
if(p->size>=n)
{
if(p->size-n>=size)
p->size=p->size-n;
a=p;
p=p+n;
else
a=p;
remove(Free,p);
}
else
p=p->next
}
return a
}
⒎什么叫紧凑？为什么要进行紧凑？
答：为了解决碎片问题，可采用的一种方法是，将内存中的所有作业进行移动，使它们相邻接。
这样，原来分散的多个小分区便拼接成一个大分区，从而就可以把作业装入运行，这种通过移动，把多个分散的小分区拼接成大分区的方法被称为紧凑。
进行接凑的目的是为了提高内存的利用率。
⒏简述什么是覆盖？什么是交换？覆盖和交换的区别是什么？
答：覆盖，是指同一主存区可以被不同的程序段重复使用。
通常一个作业由若干个功能上相互独立的程序段组成，作业在一次运行时，也只用到其中的几段，利用这样一个事实，我们就可以让那些不会同时执行的程序段共用同一个主存区。
因此，我们把可以相互覆盖的程序段叫做覆盖。
交换，就是系统根据需要把主存中暂时不运行的某个(或某些)作业部分或全部移到外存，而把外存中的某个(或某些)作业移到相应的主存区，并使其投入运行。
覆盖技术的关键是提供正确的覆盖结构。
通常，一个作业的覆盖结构要求编程人员事先给出，对于一个规模较大或比较复杂的程序来说是难以分析和建立它的覆盖结构的。
因此，通常覆盖技术主要用于系统程序的主存管理上。
覆盖技术的主要特点是打破了必须将一个作业的全部信息装入主存后才能运行的限制。
在一定程度上解决了小主存运行大作业的矛盾。
交换技术的关键是设法减少每次交换的信息量。
为此，常将作业的副本保留在外存，每次换出时，仅换出那些修改过的信息即可。
同覆盖技术一样，交换技术也是利用外存来逻辑地扩充主存。
它的主要特点是打破了一个程序一旦进入主存便一直运行到结束的限制。
⒐简述分页存储管理方式的基本思想和页表的作用。
答：基本思想：在分页存储管理中将作业地址空间和存储空间按相同长度为单位进行等划分。
把每个作业的地址空间(逻辑空间)分成一些大小相同的片段，叫做页面或页(Page)。
把内存的存储空间也分成大小与页面相同的片段，叫做物理块或页框(Frame)。
在分配存储空间时，总是以块为单位，按照作业的页数分配物理块。
分配的物理块可以连续也可以不连续
页表的作用：实现从页号到物理块号的地址映射
⒑缺页中断和一般中断有哪些不同？
答：①在指令执行期间产生和处理中断信号
①一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断
⒒简述快表的作用。
答：提高了存取速度，使得指令执行速度大大加快
⒓简述段和页的区别。
答：分页和分段有许多相似之处，但是在概念上两者完全不通，主要表现在：
①页是信息的物理单位，分页是为了系统管理内存的方便而进行的，故对用户而言，分页是不可见的，是透明的；段是信息的逻辑单位，分段是作业逻辑上的要求，对用户而言，分段是可见的。
②页的大小是固定的，由系统决定；段的大小是不固定的，由用户作业本身决定。
③从用户角度看，分页的地址空间是一维的，而段的地址空间是二维的。
⒔什么叫虚拟存储器？
答：所谓虚拟存储器，是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统。
具体地说，所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。
⒕局部性原理可以体现在哪两个方面？
答：时间局部性和空间局部性
⒖在分页虚拟存储管理方式中，常采用哪几种页面置换策略？
答：最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用（LRU）算法、简单Clock 置换算法、改进型Clock置换算法、
⒗某虚拟存储区的用户空间共32个页面，每页1KB，主存16KB。
假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，将逻辑地址0A5CH和093CH变换为物理地址。
答：125CH、113CH
⒘在一个分页虚拟存储管理方式中，采用LRU页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为1、3、2、1、1、3、5、1、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数M分别是3和4时，试计算在访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，并比较所得结果。
答：M是3时，缺页次数是6，缺页率是50％
M是4时，缺页次数是3，缺页率是25％
⒙试说明分页虚拟存储管理方式中缺页中断的处理过程。
答：当用户进程要求访问某一页时，如果该页还没有调入内存，则产生一缺页中断，系统进入相应的缺页中断处理过程。
首先，保存当前进程的CPU现场环境，从外存中找到该页，然后，查看当前内存是否有空闲空间调入该页，如果有则启动I/O，将该页由外存调入内存，同时修改页表，如果内存已满，则按照某种算法选择一页作为淘汰页调出，腾出空间后再调入。
当然如果被淘汰的页在内存中已经被修改过，则需将该页写回外存。
⒚实现LRU算法所需的硬件支持是什么？
答：利用移位寄存器或一个特殊的栈，以便在置换时能找到最近最久没有使用的页。
⒛如何实现分段共享？
答：利用段的动态链接很容易实现段的共享，一个共享段在不同作业中可具有不同的段号。
可通过设立一张共享段表来对段的共享进行集中管理，记录共享段的段号、段长、内存始址、存在位、外存始址等信息，并记录了有共享此分段的每个进程的情况以及进程的个数。
