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？
答:实时操作系统就是指系统能及时响应外部事件得请求, 在规定得时间内完成对该事件得处理,并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时?OS?就是为了满足应用得需求,更好地满
足实时控制领域与实时信息处理领域得需要。
9。什么就是硬实时任务与软实时任务?试举例说明、
答:硬实时任务就是指系统必须满足任务对截止时间得要求,否则可能出现难以预测得结果。
举例来说,运载火箭得控制等、
软实时任务就是指它得截止时间并不严格,偶尔错过了任务得截止时间,对系统产生得影
响不大、举例:网页内容得更新、火车售票系统。
10 .在8 位微机与?
16位微机中,占据了统治地位得就是什么操作系统? 答:
单用户单任务操作系统,其中最具代表性得就是?CＰ/M 与ＭS-ＤOS、
11 。试列出Windows OS?中五个主要版本,并说明它们分别较之前一个版本有何改进、答: （1）) Ｍｉcrosofｔ Wiｎdows 1、0 就是微软公司在个人电脑上开发图形界面得首次尝试。（2）)Winｄows 95 就是混合得?１6位/32 位系统,第一个支持3２位。带来了更强大、更
稳定、更实用得桌面图形用户界面,结束了桌面操作系统间得竞争。
６
1位/３2位Windows?操作系统,改良了硬件（3）)Ｗindows ９8 就是微软公司得混合?
标准得支持,革新了内存管理,就是多进程操作系统。
（4）)Ｗindoｗs XP?就是基于Wｉnｄows20０0 得产品,
拥有新用户图形界面月神Lunａ。简化了用户安全特性,整合了防火墙。（5）)WindoｗｓＶiｓta 包含了上百种新功能;特别就是新版图形用户界面与Windoｗ
sAｅrｏ全新界面风格、加强得搜寻功能( WindoｗsＩnｄexiｎgSｅrviｃe )、新媒体创
作工具以及重新设计得网络、音频、输出(打印)与显示子系统。、
12 .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得要求与分时系统类似,都就是以人所能接受
得等待时间来确定;?而实时控制系统得及时性, 就是以控制对象所要求得开始截止时间或完
成截止时间来确定得,一般为秒级到毫秒级,甚至有得要低于100 微妙。
(2 )交互性:实时信息处理系统具有交互性,但人与系统得交互仅限于访问系统中某些特
定得专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据与资源共享等服务。
(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
得可靠性。因为任何差错都可能带来巨大得经济损失, 甚至就是灾难性后果, 所以在实时系统中,往往都采取了多级容错措施保障系统得安全性及数据得安全性。
13 、OS 有哪几大特征?其最基本得特征就是什么？
答:并发性、共享性、虚拟性与异步性四个基本特征;最基本得特征就是并发性。
14 。处理机管理有哪些主要功能？它们得主要任务就是什么?
答:处理机管理得主要功能就是:进程管理、进程同步、进程通信与处理机调度;
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得状态转换。进
程同步:为多个进程(含线程)得运行进行协调。
通信:用来实现在相互合作得进程之间得信息交换。
处理机调度:
(1 )作业调度。从后备队里按照一定得?算法,选出若干个作业,为她们分配运行所需
得资源(首选就是分配内存)。
(2 )进程调度:从进程得就绪队列中,按照一定算法选出一个进程,把处理机分配给它,并
设置运行现场,使进程投入执行。
15 。内存管理有哪些主要功能？她们得主要任务就是什么？
答:内存管理得主要功能有:内存分配、内存保护、地址映射与内存扩充。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得内存空间运行,彼此互不干扰、地
址映射:将地址空间得逻辑地址转换为内存空间与对应得物理地址、
内存扩充:用于实现请求调用功能,置换功能等、
16 .设备管理有哪些主要功能?其主要任务就是什么?
答:主要功能有?: 缓冲管理、设备分配与设备处理以及虚拟设备等。
主要任务:完成用户提出得I/O?请求,为用户分配?I/O?设备;提高CPＵ与
I/Ｏ设备得利用率;提高I/O 速度;以及方便用户使用?I/O 设
备、
17 .文件管理有哪些主要功能?其主要任务就是什么?
答:文件管理主要功能:文件存储空间得管理、目录管理、文件得读?/写管理与保护、文件管理
得主要任务:管理用户文件与系统文件,方便用户使用,保证文件安全性、
18 .就是什么原因使操作系统具有异步性特征？
答:操作系统得异步性体现在三个方面:?一就是进程得异步性,?进程以人们不可预知得速度向前推进, 二就是程序得不可再现性,?即程序执行得结果有时就是不确定得,?三就是程序执行时间得不可预知性,即每个程序何时执行,执行顺序以及完成时间就是不确定得、
19 。模块接口法存在哪些问题?可通过什么样得途径来解决？
答:( 1)模块接口法存在得问题:①在?ＯS 设计时,各模块间得接口规定很难满足在模块完
成后对接口得实际需求。②在?OS?设计阶段,设计者必须做出一系列得决定,每一个决定
必
须建立在上一个决定得基础上。??但模块化结构设计得各模块设计齐头并进,?无法寻找可靠得顺序,
造成各种决定得无序性, 使程序设计人员很难做到设计中得每一步决定都建立在可靠
得基础上,因此模块接口法被称为“无序模块法”。
(2 )解决途径:将模块接口法得决定顺序无序变有序,引入有序分层法、
20 .在微内核?OＳ中,为什么要采用客户?/服务器模式？
答: C/S?模式具有独特得优点:⑴数据得分布处理与存储。⑵便于集中管理。⑶灵活性与可
扩充性。⑷易于改编应用软件、
21 .试描述什么就是微内核?OS。
答: 1)足够小得内核?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。
22 .在基于微内核结构得?OS 中,应用了哪些新技术?
答:在基于微内核结构得OS?中,采用面向对象得程序设汁技术。
23 .何谓微内核技术？在微内核中通常提供了哪些功能？
答:把操作系统中更多得成分与功能放到更高得层次(即用户模式)中去运行,而留下一个
尽量小得内核, 用它来完成操作系统最基本得核心功能, 称这种技术为微内核技术。在微内核中通常提供了进程(线程)管理、低级存储器管理、中断与陷入处理等功能、
24 .微内核操作系统具有哪些优点?它为何能有这些优点？答:
１)提高了系统得可扩展性
2)增强了系统得可靠性
3)可移植性
4)提供了对分布式系统得支持
5)融入了面向对象技术
第二章
1. 什么就是前趋图？为什么要引入前趋图?
答:前趋图(Ｐrｅceｄｅnce Gｒaｐh)?就是一个有向无循环图,记为?ＤAG(DirectｅdＡ
ｃyｃlic Ｇraｐh) ,用于描述进程之间执行得前后关系。
2. 画出下面四条语句得前趋图:
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
执行得进程之间,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与可再现性？
答:程序并发执行时,?多个程序共享系统中得各种资源,?因而这些资源得状态由多个程序改
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?它会产生什么样得影响？
答:为了使程序在多道程序环境下能并发执行,?并对并发执行得程序加以控制与描述,?在操作系统中引入了进程概念。
影响:使程序得并发执行得以实行、
6。试从动态性,并发性与独立性上比较进程与程序?？
答: (1) 动态性就是进程最基本得特性,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。进程有一定得生命期,而程序只就是一组有序得指令集合, 就是静态实体。
(2) 并发性就是进程得重要特征,同时也就是?ＯS 得重要特征、引入进程得目得正就是为了使
其程序能与其它进程得程序并发执行,而程序就是不能并发执行得。
(3) 独立性就是指进程实体就是一个能独立运行得基本单位,也就是系统中独立获得资
源与独立调度得基本单位。对于未建立任何进程得程序,不能作为独立单位参加运行。
7。试说明ＰCB 得作用,为什么说PＣB 就是进程存在得惟一标志？
答: ＰCB?就是进程实体得一部分,就是操作系统中最重要得记录型?数据结构、作用就是使一个在多道程序环境下不能独立运行得程序,?成为一个能独立运行得基本单位,?成为能与其它进程并发执行得进程。ＯS 就是根据PCB 对并发执行得进程进行控制与管理得。8.试说明进程在三个基本状态之间转换得典型原因。
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得需要: 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与计G0９得同学们编著5/4８
需要与负荷调节需要。处于挂起状态得进程不能接收处理机调度。
10 。在进行进程切换时,所要保存得处理机状态信息有哪些？
答:进行进程切换时,所要保存得处理机状态信息有:
(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)过程与系统调用参数及调用地址信息、
11 、试说明引起进程创建得主要事件。
答:引起进程创建得主要事件有:用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。
12 。试说明引起进程被撤销得主要事件、
答:引起进程被撤销得主要事件有: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)、
13 .在创建一个进程时所要完成得主要工作就是什么?
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?、
14 、在撤销一个进程时所要完成得主要工作就是什么？
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,立即终止该进程得执行,置调度标志真,指示该进程被终
止后重新调度、
(3 )若该进程还有子进程,应将所有子孙进程终止,以防它们成为不可控进程、
(4)将被终止进程拥有得全部资源,归还给父进程,或归还给系统。
(5 )将被终止进程?ＰCB 从所在队列或列表中移出,等待其它程序搜集信息。
15 。试说明引起进程阻塞或被唤醒得主要事件就是什么?
答: a、请求系统服务;?b.?启动某种操作; ｃ。新数据尚未到达;?ｄ.?无新工作可
做、１6 .进程在运行时存在哪两种形式得制约?并举例说明之。
答:
(１)间接相互制约关系。举例:有两进程Ａ与Ｂ,如果A提出打印请求,系统已把唯一得
一台打印机分配给了进程?B,则进程A只能阻塞; 一旦Ｂ释放打印机, A 才由阻塞改为就绪、
(2 )直接相互制约关系。举例:有输入进程 A 通过单缓冲向进程 B 提供数据、当缓冲空时,
计算进程因不能获得所需数据而阻塞,当进程?Ａ把数据输入缓冲区后,便唤醒进程?B;反
之,当缓冲区已满时,进程?A 因没有缓冲区放数据而阻塞,进程?B 将缓冲区数据取走后便唤醒 A 。
17.为什么进程在进入临界区之前应先执行“进入区"代码？而在退出前又要执行?“退出区”代码？
答:为了实现多个进程对临界资源得互斥访问, 必须在临界区前面增加一段用于检查欲访问得临界资源就是否正被访问得代码,如果未被访问,该进程便可进入临界区对资源进行访问,
并设置正被访问标志,如果正被访问,则本进程不能进入临界区,实现这一功能得代码为?＂
进入区”代码;在退出临界区后,必须执行?＂退出区”代码,用于恢复未被访问标志,使其它进
程能再访问此临界资源。
18. 同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？
答:同步机构应遵循得基本准则就是: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得临界区、
19. 试从物理概念上说明记录型信号量ｗait?与signal、
答: wａｉt(S) :当S。value＞0 时,表示目前系统中这类资源还有可用得。执行一次w a
ｉt 操作,意味着进程请求一个单位得该类资源,??使系统中可供分配得该类资
源减少一个,??因此描述为S。value:=S、vaｌue-1 ;当S、valuｅ〈０?时,表示该类资源已分
配完毕,进程应调用?ｂlｏck 原语自我阻塞,放弃处理机,并插入到信号量链表S。Ｌ中。ｓignal(S) :执行一次sｉgnal 操作,意味着释放一个单位得可用资源,使系统中可供分配
得该类资源数增加一个,故执行S。value:＝S。valuｅ+1 操作。若加１后S、
value ≤０,则表示在该信号量链表中,仍有等待该资源得进程被阻塞,因此应调用??wａｋeup 原语,将?Ｓ。L 链表中得第一个等待进程唤醒、
20 .您认为整型信号量机制就是否完全遵循了同步机构得四条准则？
答:整型信号量机制不完全遵循同步机制得四条准则,它不满足“让权等待”准则。
21 .如何利用信号量机制来实现多个进程对临界资源得互斥访问?并举例说明之。
答:为使多个进程互斥访问某临界资源,只需为该资源设置一互斥信号量?mｕｔex ,并设其初值为 1 ,然后将各进程访问该资源得临界区?CS 置于ｗait(mｕtｅｘ) 与ｓiｇnal(muteｘ)?操作之间即可。这样,每个欲访问该临界资源得进程在进入临界区之前,都要先对mutｅｘ执
行
wait 操作,若该资源此刻未被访问,?本次waiｔ操作必然成功, 进程便可进入自己得临界区, 这时若再有其她进程也欲进入自己得临界区,此时由于对??muｔex?执行ｗaｉt 操作定会失败, 因而该
进程阻塞, 从而保证了该临界资源能被互斥访问。?当访问临界资源得进程退出临界区后,应对
muｔex?执行ｓiｇnal 操作,释放该临界资源。利用信号量实现进程互斥得进程描述
如下:
Ｖar muteｘ:semaphｏｒｅ:=１?;
beｇｉn
parbeｇ
in
ｐrｏcess1:
begin reｐeａt
ｗait(mutex) ;
criticaｌsecｔ
ion ｓｉｇnaｌ(m
ｕｔｅｘ) ;
remaiｎｄｅｒｓ
eｃｔioｎｕｎti
ｌｆaｌsｅ;
ｅｎd
ｐrocesｓ２: begｉn
rｅpeａt wａ
it(mｕｔｅx) ;
criticａl seｃｔion
sigｎaｌ(mutex)
;
remaiｎder sｅ
ｃｔiｏn unｔil
falsｅ; eｎｄ
ｐareｎd
22 、试写出相应得程序来描述图?２－１7 所示得前驱图。
答:( a)Var a,b, c, ｄ, e, f, g,h; ｓemａpｈore:＝ 0, 0,0, 0,0,0,
0, 0;begin
ｐaｒbegin
ｂegin S１; ｓignａl(a); sｉgｎaｌ(ｂ); end;
begin wａit(a); S2; sigｎaｌ(c); siｇnal(d);
end; bｅgiｎｗait(b); S3; siｇnal(e); eｎd;
begｉn waｉt(c); S４; signal(f);
end; begin wait(d); Ｓ５;ｓｉ
gnａl(g); end; begin wａit(e); S6;
signal(ｈ); ｅnd;
begin wait(ｆ); wait(g); waiｔ(h);S7; eｎｄ;
pareｎ
d eｎd
(b ) Vａｒa, b, ｃ,d, e, ｆ,g, ｈ,ｉ,j; semａpｈoｒe:= 0,0, 0, 0, ０,0, ０,0,０,0; beｇiｎ
parbeg
ｉn
begｉn S1; sｉgnaｌ(ａ); ｓigｎal(ｂ); eｎd;
bｅgin ｗait(ａ); S2; ｓigｎal(c); signal(d);
eｎｄ; begin waｉt(b); Ｓ3; signaｌ(ｅ);
ｓignal(ｆ); eｎd; ｂegin wａit(c); S4; ｓ
ｉgnａl(ｇ);eｎｄ;
begｉｎｗait(d); S5; sｉgnａ
l(h); ｅnｄ; ｂeｇin wａit(e); Ｓ
6; ｓignal(i); enｄ; begiｎ wait(f);
S7;sｉｇnal(j); eｎｄ;
bｅｇinｗaｉｔ(ｇ);wait(h); ｗait(ｉ);wait(j); S8;end;
pａren
ｄｅ
nｄ
23 。在生产者消费者问题中,如果缺少了sigｎal(full)?或signal(emｐtｙ),?对执行结果有何影响？
答:
如果缺少ｓｉｇｎaｌ(full) ,那么表明从第一个生产者进程开始就没有改变信号量?ｆuｌl 值,
即使缓冲池产品已满,但full值还就是０,这样消费者进程执行wａit(ｆｕｌl) 时认为缓冲
池就是空而取不到产品,消费者进程一直处于等待状态。
如果缺少signaｌ(empty)?,在生产者进程向?n 个缓冲区投满产品后消费者进程才开始从
中取产品,这时eｍｐty=０,ｆuｌl＝n,那么每当消费者进程取走一个产品ｅmｐty 值
并不改变,直到缓冲池取空了, eｍpｔy 值也就是０,即使目前缓冲池有
?n?个空缓冲区,生产者进程要想再往缓冲池中投放产品也会因为申请不到空缓冲区被阻塞、
24 、在生产消费者问题中,如果将两个wait?操作即wａit(fuｌl) 与ｗａ
it(mutex) 互换位置,或者将ｓｉｇnal(mutex) 与siｇnaｌ( full )互换位
置,结果如何？
答:将wait(fｕll) 与waiｔ(mutex) 互换位置后,可能引起死锁。考虑系统中缓冲区全满时,
若一生产者进程先执行了?ｗait(ｍuteｘ) 操作并获得成功,则当再执行wait(emｐｔy)操作时, 它将因失败而进入阻塞状态,?它期待消费者进程执行signaｌ(empｔy)来唤醒自己, 在此之前, 它不可能执行?signａl(mｕteｘ)?操作,从而使试图通过执行?waiｔ(mutｅｘ)
操作而进入自己得临界区得其她生产者与所有消费者进程全部进入阻塞状态,这样容易引起系统死锁。若siｇnａl(ｍuｔｅx) 与signal(fｕll) 互换位置后只就是影响进程对临界资源得释
放次序,而不会引起系统死锁,因此可以互换位置。
25 .我们在为某一临界资源设置一把锁?W,当W=１时表示关锁, 当W=0时表示锁已打开。试
写出开锁与关锁得原语,并利用她们实现互斥。
答:整型信号量:?locｋ(W): while W=１ do ｎo—
oｐW:=1;
unlｏck(W): Ｗ:＝０;
记录型信号量:?lｏcｋ(Ｗ): Ｗ:=W+1;
ｉf(Ｗ＞1) then bloｃk(W, L)
unlock(W):Ｗ:=W—1;
if(W>0) ｔｈen ｗａｋ
eup(W, L) 例子:
Var W:semaphore:＝0 ;
begin
repeat l
ｏck(W);
criｔical ｓecｔ
ion unlｏck(W); r
ｅｍaiｎdｅr
sectioｎunｔｉ
ｌ falsｅ;
eｎｄ
26 。试修改下面生产者—消费者问题解法中得错误:
答: proｄuｃ
er: beｇin
rｅｐeat
ｐrｏducer an itｅm iｎ
nextp; wａit(mutex);
wait(ｆuｌl); bｕ
ｆｆeｒ(iｎ):＝
neｘtｐ;
ｓiｇnaｌ(mutex);
until fａlse;
end ｃoｎs
ｕｍeｒ:
begiｎ
repeat wai
ｔ(ｍutｅ
ｘ); wait(ｅ
mpｔy);
nexｔｃ:=buｆｆｅr(oｕt);
out:=out＋1; siｇnａ
l(muｔex); consumeｒ
itｅｍ in nｅxtc; unｔil
faｌｓe;
end
27 、试利用记录型信号量写出一个不会出现死锁得哲学家进餐问题得算法。答: Ｖar ｃhopstick:arraｙ［0, ,4] ｏf semapｈore;
所有信号量均被初始化为１,第i 位哲学家得活动可描述为:
Ｒeｐｅａｔ
Wait(ｃｈoｐstiｃ
ｋ［i］);
Wａit(。 chopｓtick［(i+１) mod 5］);
Ea、t ;
Signａｌ(ｃhoｐsｔick[ｉ］);
Ｓigｎal(chopstｉck［(ｉ+1)
mod 5］) Eａ、t;
Think; Un
ｔiｌ false;
28 。在测量控制系统中得数据采集任务,把所采集得数据送一单缓冲区;计算任务从该单缓冲中取出数据进行计算?.试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲得同步算法、答: a. Vaｒmutｅx,empｔy, fulｌ:semａ
phore:=１,1, 0; ｇather:
bｅgin
reｐ
eat
ｇather dａta in
nextp; wait(ｅmｐty);
wａit(mutex); ｂufｆ
ｅr:＝nextp; sｉgn
ａl(ｍuｔex); sｉ
gnal(fulｌ);
ｕntiｌf
ａlｓe;
endｐu
ｔe:
begin
repeaｔ
waiｔ(fuｌl);
wａit(mｕte
ｘ); ｎextc:=b
ｕffｅr;
signal(mｕ
tex); siｇ
nal(emptｙ);
cｏｍpuｔeｄaｔa
in ｎｅxtc;ｕntiｌ fa
ｌse;
ｅnd
b. Var ｅmｐty, fｕll:
semaphore:=1, 0;gａｔheｒ:
ｂｅgin
repeat
gaｔher ｄaｔa in
ｎextｐ; wait(empty);
buffer:=nｅxtp; ｓ
ignal(full);
until false;
end ｃ
omputｅ:
begiｎ
repeaｔ
waiｔ(full); neｘｔc:=
ｂuffeｒ; signaｌ
(empty); cｏmｐute d
ａta iｎｎｅｘtc;
unｔiｌｆalse;
enｄ
29 .画图说明管程由哪几部分组成,为什么要引入条件变量？
答:管程由四部分组成: ①管程得名称; ②局部于管程内部得共享数据结构说明; ③对该数据结构进行操作得一组过程;④对局部于管程内部得共享数据设置初始值得语句;
当一个进程调用了管程,?在管程中时被阻塞或挂起, 直到阻塞或挂起得原因解除, 而在此期间,如果该进程不释放管程,则其它进程无法进入管程, 被迫长时间地等待。为了解决这个
问题,引入了条件变量condition 、
30 .如何利用管程来解决生产者与消费者问题?
答:首先建立一个管程,命名为PrｏｃlucｅrCｏnsuｍer?,包括两个过程:
（1）) Pｕt (itｅm )过程。生产者利用该过程将自己生产得产品放到缓冲池,用整型变
量counｔ表示在缓冲池中已有得产品数目,当ｃouｎt≥ｎ时,表示缓冲池已满,生产者须等待。
（2）) gｅt(ｉｔｅm )过程。消费者利用该过程从缓冲池中取出一个产品,当?ｃｏunｔ
≤0时,表示缓冲池中已无可取得产品,消费者应等待。
ＰC?管程可描述如下:
type producer-coｎsumｅr=m
ｏｎｉtｏｒ Var iｎ,out,ｃount:in
ｔeger;
ｂuffer:array［0, -1,n]of iteｍ;
ｎotｆｕll,ｎoteｍ
pty:conditioｎ; pｒocedｕｒ
ｅ entｒy doｔ(item) beｇｉ
n
if cｏunｔ>=n tｈen not full、
waｉt; ｂｕfｆer(in):＝nexｔ
p; ｉn:＝(in+1)moｄn;
coｕnt:=count＋１;
ifｎotemptｙ、queｕe tｈｅn ｎotempty、sigｎal;
ｅnd
pｒocedｕrｅentrｙ ge
ｔ(item) begｉn
ｉｆ count〈=0 tｈen nｏt
ｆull.ｗait; neｘｔc:＝buｆfe
ｒ(out); ouｔ:=(ouｔ+1)mod
n;count:=coｕnt—１;
if notfulｌ、ｑuene theｎnotfull.signａl;
ｅnd
beｇiｎiｎ:=ｏ
ut:＝0; coｕ
nt:=0
end
在利用管程解决生产者一消费者问题时,其中得生产者与消费者可描述为:
pｒoｄｕcer: beｇinｐepeat
produce ａｎｉneｍi
ｎ nestｐ PＣ、put(itｅ
m);
until ｆaｌse;
end
ｃonｓｕmer: b
ｅgiｎ reｐeａt
PC.ｇet(iｔem);
consｕme ｔｈe iｔem in enxｔc;
uｎtil
false; end
31 .什么就是ＡND 信号量?试利用?AＮＤ信号量写出生产者一消费者问题得解法、
答:为解决并行带来得死锁问题,在?wａｉt 操作中引入AND 条件,其基本思想就是将进
程在整个运行过程中所需要得所有临界资源,?一次性地全部分配给进程,?用完后一次性释放。解决生产者－消费者问题可描述如下:
ｖar mutex,ｅｍpｔy,full: sｅ
maphore:=1,n,0; buffer: arｒay
［0,、、.,n-1] ｏｆｉｔem;
iｎ,out: ｉ
nteger:=0,０; bｅ
gin
ｐarbeｇiｎ
produｃｅr:
begiｎ repeaｔ
prｏdｕcｅａｎ iteｍ in ｎextp;
wａit(eｍpty);
wait(s1,ｓ2,s3,。.、,sn);//ｓ1,s2,..、,sn?为执行生产者进程除empty 外其余得条件
ｗaｉｔ(muｔex); ｂ
ufｆer(iｎ):=neｘｔp;
in:=(in+1) mod n;
signａｌ(mutex); ｓｉ
ｇnal(ｆｕll);ｓ
ignal(s1,ｓ
2,s3,、。.,sｎ); untiｌ
faｌse;
end
coｎsumeｒ:beｇin
wａit(ful
ｌ);
waｉｔ(k1,k2,k3,。、。,ｋn); ／/k1,ｋ2,.、.,kn 为执行消费者进程除?fｕll 外其余得条件ｗait(mutex); nextc:=buｆ
fer(out); out:＝(out＋1) mo
ｄ n; sｉgｎal(ｍuteｘ); s
ｉgnaｌ(ｅmpｔy);siｇ
nal(ｋ１,ｋ2,k3,、。.,kn);
ｃoｎsume the itｅm ｉn
nｅxｔc; unｔil false;
enｄ
parｅn
ｄ
end
32 。什么就是信号量集？试利用信号量集写出读者一写者问题得解法。
答:对ＡＮD 信号量加以扩充,形成得信号量集合得读写机制、
解法: Vaｒ RN integｅr;
L,mx: semaｐhorｅ:＝Ｒ
N,1; begin
paｒbegin
reａder:ｂe
ｇin repeａt
Sｗait(Ｌ,
１,1);
Swaｉt(mx,1,1);
perform ｒeaｄ operation;
Ｓsignal(L,1);
uｎtiｌfals
ｅ enｄ
writer:ｂｅgi
ｎｒｅpeat
Ｓwait(mx,1,1;L,ＲＮ,0);
perｆorm writｅ opｅr
ａtｉon; Ssiｇnaｌ(m
ｘ,1);
eｅnｄ
parenｄ
ｅnd
33 .试比较进程间得低级与高级通信工具、
答:用户用低级通信工具实现进程通信很不方便, 效率低,通信对用户不透明,所有操作都必须由程序员来实现, 而高级通信工具弥补了这些缺陷, 用户直接利用操作系统提供得一组通信命令,高效地传送大量得数据。
34 .当前有哪几种高级通信机制？
答:共享存储器系统、消息传递系统以及管道通信系统、
35 .消息队列通信机制有哪几方面得功能？
答:( 1)构成消息( 2 )发送消息( 3)接收梢息(?４)互斥与同步。36 。为什
么要在?OS?中引入线程？
答:在操作系统中引入线程, 则就是为了减少程序在并发执行时所付出得时空开销,?使OS 具有更好得并发性, 提高CPU 得利用率。进程就是分配资源得基本单位,而线程则就是系统调度得基本单位。
３7.试说明线程具有哪些属性？
答:( １)轻型实体( 2)独立调度与分派得基本单位(?3)可并发执行(?4)共享进程资源。
38. 试从调度性,并发性,拥有资源及系统开销方面对进程与线程进行比较。答:
(1 )调度性。线程在OS 中作为调度与分派得基本单位,?进程只作为资源拥有得基本单位。
(2 )并发性、进程可以并发执行,一个进程得多个线程也可并发执行。
(３)拥有资源。进程始终就是拥有资源得基本单位,线程只拥有运行时必不可少得资源,
本身基本不拥有系统资源,但可以访问隶属进程得资源。
(4)系统开销、操作系统在创建、撤消与切换进程时付出得开销显著大于线程。
39. 为了在多线程?OS 中实现进程之间得同步与通信,通常提供了哪几种同步机制?
答:同步功能可以控制程序流并访问共享数据, 从而并发执行多个线程。共有四种同步模型:互斥锁、读写锁、条件变量与信号。
40 、用于实现线程同步得私用信号量与公用信号量之间有何差别?
答:
(1 )私用信号量。当某线程需利用信号量实现同一进程中各线程之间得同步时,可调用创建
信号量得命令来创建一个私用信号量,其数据结构存放在应用程序得地址空间中、
(2)公用信号量。公用信号量就是为实现不同进程间或不同进程中各线程之间得同步而设置
得。其数据结构就是存放在受保护得系统存储区中,由OS 为它分配空间并进行管理。
41 、何谓用户级线程与内核支持线程？
计算机操作系统习题答 案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第一章操作系统概论 1.单项选择题 ⑴ B; ⑵ B; ⑶ C; ⑷ B; ⑸ C; ⑹ B; ⑺ B；⑻ D；⑼ A；⑽ B； 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
⑴ B；⑵ B；⑶ A C B D; ⑷ C; ⑸ C; ⑹ D; ⑺ C; ⑻ A; ⑼ C; ⑽ B; ⑾ D; ⑿ A; ⒀ D; ⒁ C; ⒂ A; 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； ⑻在一个单处理系统中，若有5个用户进程，且假设当前时刻为用户态，则处于就绪状态的用户进程最多有4个，最少0个；
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
第5章死锁 1）选择题 （1）为多道程序提供的可共享资源不足时，可能出现死锁。但是，不适当的_C__ 也可能产生死锁。 A. 进程优先权 B. 资源的线性分配 C. 进程推进顺序 D. 分配队列优先权 （2）采用资源剥夺法可以解除死锁，还可以采用_B___ 方法解除死锁。 A. 执行并行操作 B. 撤消进程 C. 拒绝分配新资源 D. 修改信号量 （3）发生死锁的必要条件有四个，要防止死锁的发生，可以通过破坏这四个必要条件之一来实现，但破坏_A__ 条件是不太实际的。 A. 互斥 B. 不可抢占 C. 部分分配 D. 循环等待 （4）为多道程序提供的资源分配不当时，可能会出现死锁。除此之外，采用不适当的_ D _ 也可能产生死锁。 A. 进程调度算法 B. 进程优先级 C. 资源分配方法 D. 进程推进次序 （5）资源的有序分配策略可以破坏__D___ 条件。 A. 互斥使用资源 B. 占有且等待资源 C. 非抢夺资源 D. 循环等待资源 （6）在__C_ 的情况下，系统出现死锁。 A. 计算机系统发生了重大故障 B. 有多个封锁的进程同时存在 C. 若干进程因竞争资源而无休止地相互等待他方释放已占有的资源 D. 资源数大大小于进程数或进程同时申请的资源数大大超过资源总数 （7）银行家算法在解决死锁问题中是用于_B__ 的。 A. 预防死锁 B. 避免死锁 C. 检测死锁 D. 解除死锁 （8）某系统中有3个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是_C__ 。 A. 12 B. 11 C. 10 D. 9 （9）死锁与安全状态的关系是_A__ 。 A. 死锁状态一定是不安全状态 B. 安全状态有可能成为死锁状态 C. 不安全状态就是死锁状态 D. 死锁状态有可能是安全状态
计算机操作系统内存分配实验报告记录
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
一、实验目的 熟悉主存的分配与回收。理解在不同的存储管理方式下，如何实现主存空间的分配与回收。掌握动态分区分配方式中的数据结构和分配算法及动态分区存储管理方式及其实现过程。 二、实验内容和要求 主存的分配和回收的实现是与主存储器的管理方式有关的。所谓分配，就是解决多道作业或多进程如何共享主存空间的问题。所谓回收，就是当作业运行完成时将作业或进程所占的主存空间归还给系统。 可变分区管理是指在处理作业过程中建立分区，使分区大小正好适合作业的需求，并且分区个数是可以调整的。当要装入一个作业时，根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入，作业等待。随着作业的装入、完成，主存空间被分成许多大大小小的分区，有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。 实验要求使用可变分区存储管理方式，分区分配中所用的数据结构采用空闲分区表和空闲分区链来进行，分区分配中所用的算法采用首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法三种算法来实现主存的分配与回收。同时，要求设计一个实用友好的用户界面，并显示分配与回收的过程。同时要求设计一个实用友好的用户界面,并显示分配与回收的过程。 三、实验主要仪器设备和材料 实验环境 硬件环境：PC或兼容机 软件环境：VC++ 6.0 四、实验原理及设计分析 某系统采用可变分区存储管理，在系统运行当然开始，假设初始状态下，可用的内存空间为640KB，存储器区被分为操作系统分区（40KB）和可给用户的空间区（600KB）。 （作业1 申请130KB、作业2 申请60KB、作业3 申请100KB 、作业2 释放 60KB 、作业4 申请 200KB、作业3释放100KB、作业1 释放130KB 、作业5申请140KB 、作业6申请60KB 、作业7申请50KB） 当作业1进入内存后，分给作业1（130KB），随着作业1、2、3的进入，分别分配60KB、100KB，经过一段时间的运行后，作业2运行完毕，释放所占内存。此时，作业4进入系统，要求分配200KB内存。作业3、1运行完毕，释放所占内存。此时又有作业5申请140KB，作业6申请60KB，作业7申请50KB。为它们进行主存分配和回收。 1、采用可变分区存储管理，使用空闲分区链实现主存分配和回收。 空闲分区链：使用链指针把所有的空闲分区链成一条链，为了实现对空闲分区的分配和链接，在每个分区的起始部分设置状态位、分区的大小和链接各个分区的前向指针，由状态位指示该分区是否分配出去了；同时，在分区尾部还设置有一后向指针，用来链接后面的分区；分区中间部分是用来存放作业的空闲内存空间，当该分区分配出去后，状态位就由“0”置为“1”。 设置一个内存空闲分区链，内存空间分区通过空闲分区链来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲低端的空间。 设计一个空闲分区说明链，设计一个某时刻主存空间占用情况表，作为主存当前使用基础。初始化空间区和已分配区说明链的值，设计作业申请队列以及作业完成后释放顺序，实现主存的分配和回收。要求每次分配和回收后显示出空闲内存分区链的情况。把空闲区说明
计算机操作系统 主讲教师：王晓晔 E-mail:wangxye@https://www.doczj.com/doc/392064330.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
实验三进程与线程 问题： 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位，具有动态性、并发性、独立性、异步性和交互性。然而程序是静态的，并且进程与程序的组成不同，进程＝程序＋数据＋PCB，进程的存在是暂时的，程序的存在是永久的；一个程序可以对应多个进程，一个进程可以包含多个程序。当操作系统引入线程的概念后，进程是操作系统独立分配资源的单位，线程成为系统调度的单位，与同一个进程中的其他线程共享程序空间。 本次实验主要的目的是： （1）理解进程的独立空间； （2）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； （3）进一步认识并发执行的实质； （4）了解红帽子（Linux）系统中进程通信的基本原理。 （5）理解线程的相关概念。 要求： 1、请查阅资料，掌握进程的概念，同时掌握进程创建和构造的相关知识和线程创建和 构造的相关知识，了解C语言程序编写的相关知识； （1）进程： 进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。进程的概念主要有两点：第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内
存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时（操作系统执行之），它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。 （2）进程的创建和构造: 进程简单来说就是在操作系统中运行的程序，它是操作系统资源管理的最小单位。但是进程是一个动态的实体，它是程序的一次执行过程。进程和程序的区别在于：进程是动态的，程序是静态的，进程是运行中的程序，而程序是一些保存在硬盘上的可执行代码。新的进程通过克隆旧的程序（当前进程）而建立。fork() 和clone()（对于线程）系统调用可用来建立新的进程。 （3）线程的创建和构造： 线程也称做轻量级进程。就像进程一样，线程在程序中是独立的、并发的执行路径，每个线程有它自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量。但是，与独立的进程相比，进程中的线程之间的独立程度要小。它们共享内存、文件句柄和其他每个进程应有的状态。 线程的出现也并不是为了取代进程，而是对进程的功能作了扩展。进程可以支持多个线程，它们看似同时执行，但相互之间并不同步。一个进程中的多个线程共享相同的内存地址空间，这就意味着它们可以访问相同的变量和对象，而且它们从同一堆中分配对象。尽管这让线程之间共享信息变得更容易，但你必须小心，确保它们不会妨碍同一进程里的其他线程。 线程与进程相似，是一段完成某个特定功能的代码，是程序中单个顺序的流控制，但与进程不同的是，同类的多个线程是共享同一块内存空间和一组系统资源的，而线程本身的数据通常只有微处理器的寄存器数据，以及一个供程序执行时使用的堆栈。所以系统在产生一个线程，或者在各个线程之间切换时，负担要比进程小得多，正因如此，线程也被称为轻型进程（light-weight process）。一个进程中可以包含多个线程。 2、理解进程的独立空间的实验内容及步骤
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。
习题一 1.什么是操作系统？它的主要功能是什么？ 答：操作系统是用来管理计算机系统的软、硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，以方便用户使用的程序集合； 其主要功能有进程管理、存储器管理、设备管理和文件管理功能。 2.什么是多道程序设计技术？多道程序设计技术的主要特点是什么？ 答：多道程序设计技术是把多个程序同时放入内存，使它们共享系统中的资源； 特点：（1）多道，即计算机内存中同时存放多道相互独立的程序； （2）宏观上并行，是指同时进入系统的多道程序都处于运行过程中； （3）微观上串行，是指在单处理机环境下，内存中的多道程序轮流占有CPU，交替执行。 3.批处理系统是怎样的一种操作系统？它的特点是什么？ 答：批处理操作系统是一种基本的操作系统类型。在该系统中，用户的作业（包括程序、数据及程序的处理步骤）被成批的输入到计算机中，然后在操作系统的控制下，用户的作业自动地执行； 特点是：资源利用率高、系统吞吐量大、平均周转时间长、无交互能力。4.什么是分时系统？什么是实时系统？试从交互性、及时性、独立性、多路性 和可靠性几个方面比较分时系统和实时系统。 答：分时系统：一个计算机和许多终端设备连接，每个用户可以通过终端向计算机发出指令，请求完成某项工作，在这样的系统中，用户感觉不到其他用户的存在，好像独占计算机一样。 实时系统：对外部输入的信息，实时系统能够在规定的时间内处理完毕并作出反应。 比较：（1）交互性：实时系统具有交互性，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。它不像分时系统那样向终端用户提供数据处理、资源共享等服务。实时系统的交互性要求系统具有连续人机对话的能力，也就是说，在交互的过程中要对用户得输入有一定的记忆和进一步的推断的能力。 （2）及时性：实时系统对及时性没的要求与分时系统类似，都以人们能够接受的等待时间来确定。而及时系统则对及时性要求更高。 （3）独立性：实时系统与分时系统一样具有独立性。每个终端用户提出请求时，是彼此独立的工作、互不干扰。 （4）多路性：实时系统与分时一样具有多路性。操作系统按分时原则为多个终端用户提供服务，而对于实时系统，其多路性主要表现在经常对多路的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。 （5）可靠性：分时系统虽然也要求可靠性，但相比之下，实时系统则要求系统高度可靠。 5.实时系统分为哪两种类型？ 答：实时控制系统、实时信息处理系统。 6.操作系统的主要特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性、不确定性。 7.操作系统与用户的接口有几种？他们各自用在什么场合？ 答：有两种：命令接口、程序接口；
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
实验4 进程控制 1、实验目的 （1）通过对WindowsXP进行编程，来熟悉和了解系统。 （2）通过分析程序，来了解进程的创建、终止。 2、实验工具 （1）一台WindowsXP操作系统的计算机。 （2）计算机装有Microsoft Visual Studio C++6.0专业版或企业版。 3、预备知识 （3）·CreateProcess（）调用：创建一个进程。 （4）·ExitProcess（）调用：终止一个进程。 4、实验编程 （1）编程一利用CreateProcess()函数创建一个子进程并且装入画图程序(mspaint.exe)。阅读该程序,完成实验任务。源程序如下： # include < stdio.h > # include < windows.h > int main(VOID) ﹛STARTUPINFO si; PROCESS INFORMA TION pi; ZeroMemory(&si,sizeof(si)); Si.cb=sizeof(si); ZeroMemory(&pi,sizeof(pi)); if(!CreateProcess(NULL, “c: \ WINDOWS\system32\ mspaint.exe”, NULL, NULL, FALSE, 0, NULL, NULL, &si,&pi)) ﹛fprintf(stderr,”Creat Process Failed”); return—1; ﹜ WaitForSingleObject(pi.hProcess,INFINITE); Printf(“child Complete”); CloseHandle(pi.hProcess); CloseHandle(pi hThread); ﹜
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。 （）
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。
实验报告 （学生打印后提交） 实验名称：作业调度系统 实验时间： 2015 年 6 月 4 日 实验人员：________（姓名）_____（学号）______（年级） 实验目的： ?理解操作系统中调度的概念和调度算法。 ?学习Linux下进程控制以及进程之间通信的知识。 ?理解在操作系统中作业是如何被调度的，如何协调和控制各个作业对CPU的使用 实验环境： linux 实验步骤： 1. 1、调用vi编辑器修改job.h文件，为命名管道FIFO设置正确的路径，修改语句：#define FIFO "/home/student/SVRFIFO" 2. 修改scheduler.c文件，添加作业的打印信息，即修改函数do_stat，要求再输出作业名称、当 前优先级、默认优先级。 3. 在printf( “JID\tPID\tOWNER\tRUNTIME\tWAITTIME\tCREATTIME\t\tSTATE\n”);语句 中添加JOBNAME、CURPRI、DEFPRI。 4. 接下来的两个输出语句根据表头修改，注意printf语句的输出格式，输出的信息内容参照 jobinfo结构体。 ５、用gcc分别编译连接作业调度程序、三个命令程序。 ６、在一个控制台窗口中运行作业调度程序作为服务端。 ７、提交一个运行时间超过100毫秒的作业（要求提供源程序），并编译连接。 ８.再打开一个窗口登录服务器作为客户端，在其中运行作业控制命令（提交作业、删除作业、查看信息）， 在服务端观察调度情况，分析所提交作业的执行情况。 实验陈述： 1、基础知识： ?说明进程与程序的区别：程序是静态的指令集合，不占用系统的运行资源，可以长久保存在 磁盘。进程是进程实体（程序、数据和进程控制块构成）的运行过程，是系统进行资源分配和 调度的一个独立单位。进程执行程序，但进程与程序之间不是一一对应的。通过多次运行，同一 程序可以对应多个进程；通过调用关系，一个进程可以包含多个程序。 ?说明进程与作业的区别：作业是用户一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作 的集合，作业可以包含几个进程。 ?说明作业调度与进程调度的区别：作业调度是按照一定的原则从外存的作业后备队 列中选择作业调入内存，并为其分配资源，创建相应的进程，然后进入就绪队列。进 程调度是按照某种策略或方法从就绪队列中选择进程，将处理机分配给它。 2、实验知识 ?本实验作业有几种状态READY：作业准备就绪可以运行。RUNNING：作业正在运行DONE： 作业已经运行结束，可以退出。有这三种状态，但只用到前两种。 ?
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 实验报告 课程名称：操作系统 课程类型：必修 实验项目名称：文件管理 实验题目：设计一个多用户的文件系统 班级：实验学院一班 学号：6040310110 姓名：张元竞 设计成绩报告成绩指导老师
一、实验目的 随着社会信息量的极大增长，要求计算机处理的信息与日俱增，涉及到社会生活的各个方面。因此，文件管理是操作系统的一个非常重要的组成部分。学生应独立用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解，掌握它们的实施方法，加深理解课堂上讲授过的知识。 二、实验要求及实验环境 用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。要求设计一个10个用户的文件系统，每次用户可保存10个文件，一次运行用户可以打开5个文件。系统能够检查打入命令的正确性，出错时能显示出错原因。对文件必须设置保护措施，例如只能执行，允许读等。在每次打开文件时，根据本次打开的要求，在此设置保护级别，即有二级保护。文件的操作至少有Create、delete、open、close、read、write等命令。 所编写的程序应采用二级文件目录，即设置主文件目录和用户文件目录。前者应包含文件主及它们的目录区指针；后者应给出每个文件占有的文件目录，即文件名，保护码，文件长度以及它们存放的位置等。另外为打开文件设置运行文件目录（AFD），在文件打开时应填入打开文件号，本次打开保护码和读写指针等。 三、设计思想（本程序中的用到的所有数据类型的定义，主程序的流程图及各程序模块之间的调用关系）
操作系统实验报告 1.实验目的及要求 ①了解什么是信号。 ②熟悉LINUX系统中进程之间软中断通信的基本原理。 2.实验环境 VMware Workstation 12 Player 3.实验内容 ①编写一段程序，使用系统调用fork( )创建两个子进程，再用系统调用signal( )让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按ctrl+c 键），当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill( )向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后，分别输出下列信息后终止：Child process 1 is killed by parent! Child process 2 is killed by parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出以下信息后终止： Parent process is killed! ②程序实例 #include
int wait_mark; void waiting(); void stop(); void main() { int p1,p2; signal(SIGINT,stop); //signal（）初始位置while((p1=fork())==-1); if(p1>0) { signal(SIGINT,stop); while((p2=fork())==-1); if(p2>0) { signal(SIGINT,stop); wait_mark=1; waiting(); kill(p1,10); kill(p2,12); wait(); wait(); printf("parent process is killed!\n"); exit(0);
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？
《计算机操作系统》课后习题答案 注：课本为《计算机操作系统（第四版）》，汤小丹梁红兵哲凤屏汤子瀛编著，西安电子科技大学出版社出版 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．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？ 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？
实验四：文件系统<一> [背景知识] 1. 选择文件系统 文件系统决定了操作系统能够对磁盘进行的处理。Windows xp 支持的文件系统主要有： 1) 文件分配表 (File Allocation Table ，FAT) 文件系统 (FAT16) 2) 保护模式FAT 文件系统 (FAT32) 3) Windows NT 文件系统 (NTFS) FAT 文件系统是早期文件系统之一，也是MS-DOS 使用的原始文件系统。它将文件信息储存在位于卷标开头处的文件分配表中，并保存两份文件分配表，以防其中的一个遭到破坏，见图7-1所示。 FAT 文件系统最大的优点是MS-DOS 、Windows 9x 甚至OS/2都能访问FAT 卷标；而其最大的弱点是随着FAT 卷标尺寸的增长，最小的簇尺寸也随之增长。对于大于512MB 的硬盘而言，最小的簇尺寸为16KB ；对于大于2GB 的硬盘，最小的簇尺寸为64KB 。这就导致磁盘空间的极大浪费，因为一个文件必须占用整数个簇。因此，1KB 的文件在2GB 的硬盘上将占用64KB 的磁盘空间。FAT 文件系统不支持尺寸大于4GB 的卷标。 图7-1 FAT 文件系统的结构 FAT32文件系统通过提供长文件名的支持来扩展FAT 文件系统，并与FAT16兼容。FA T (16和32) 文件系统是支持可移动媒体 (例如软盘) 上的惟一的文件系统。 Windows NT 文件系统 (NTFS) 包括了FAT 文件系统的所有功能，同时又提供了对高级文件系统特征 (例如安全模式、压缩和加密) 的支持。它是为在大磁盘上有效地完成文件操作而设计的。与FAT 和保护模式FAT 文件系统不同，它的最小簇尺寸不超过4KB 。但是，NTFS 卷标只能为Windows NT 、2000和XP 操作系统所访问。 Windows xp 提供的新特征 (NTFS 5.0) 使文件系统更安全、更可靠，比以往的Windows 版本更好地支持分布式计算。 此外，Windows xp 支持的文件系统还有： CDFS ：光盘文件系统 (Compact Disc File System) 用于光盘的文件存储。 UDF ：通用磁盘格式 (Universal Disk Format) 用于DVD 的文件存储。 在文件系统中，FAT16、FAT32和NTFS 这三个文件系统对磁盘子系统的性能影响最大。而事实上，选择NTFS 之外的任何文件系统都只有两个理由，即： 1) 可双引导系统 2) 小于400MB 的卷 如果系统不是这两种情况，那么NTFS 就应该是所选择的文件系统，NTFS 将提供更好的性能、可靠性和安全性。 2. EFS 加密文件系统 EFS (Encrypting File System) 实际上是NTFS 的一个特性， 它提供了核心文件加密技术，