1、簡答題（20分）存儲管理的主要功能是什么？答：存儲管理的主要功能是解決多道作業(yè)的主存空間的分配問題。主要包括：（1）內(nèi)存區(qū)域的分配和管理：設(shè)計(jì)內(nèi)存的分配結(jié)構(gòu)和調(diào)入策略，保證分配和回收。（2）內(nèi)存的擴(kuò)充技術(shù)：使用虛擬存儲或自動覆蓋技術(shù)提供比實(shí)際內(nèi)存更大的空間。（3）內(nèi)存的共享和保護(hù)技術(shù)。除了被允許共享的部分之外，作業(yè)之間不能產(chǎn)生干擾和破壞，須對內(nèi)存中的數(shù)據(jù)實(shí)施保護(hù)。分頁式和分段式內(nèi)存管理有什么區(qū)別？怎樣才能實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)?答：段式與頁式存儲管理的比較如下表所示。段式頁式分段由用戶設(shè)計(jì)劃分，每段對應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的的程序 模塊，有完整的邏輯意義。分頁用戶看不見，由操作系統(tǒng)為內(nèi)存管理劃分。段面是信息的邏輯

2、單位頁面是信息的物理單位便于段的共享，執(zhí)行時(shí)按需動態(tài)鏈接裝入。頁一般不能共享段長不等，可動態(tài)增長，有利于新數(shù)據(jù)增長。頁面大小相同，位置不能動態(tài)增長。二維地址空間：段名、段中地址；段號、段內(nèi)單元 號一維地址空間管理形式上象頁式，但概念不同往往需要多次缺頁中斷才能把所需信息完整地 調(diào)入內(nèi)存實(shí)現(xiàn)頁（段）的共享是指某些作業(yè)的邏輯頁號（段號）對應(yīng)同一物理頁號（內(nèi)存中該段的起始地址）。頁（段）的保護(hù)往往需要對 共享的頁面（段）加上某種訪問權(quán)限的限制，如不能修改等；或設(shè)置地址越界檢查，對于頁內(nèi)地址（段內(nèi)地址）大于頁長（段長） 的存取，產(chǎn)生保護(hù)中斷。多用戶操作系統(tǒng)離開了多終端的硬件支持，能否安裝和使用?答：多

3、用戶系統(tǒng)與多終端系統(tǒng)是不同的概念。多用戶系統(tǒng)為多個(gè)用戶使用，是一個(gè)軟件系統(tǒng)的概念，它強(qiáng)調(diào)用戶之間的安全保密； 而多終端系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有多個(gè)用戶終端，是硬件設(shè)備的描述，即使一個(gè)終端也可以為多個(gè)用戶使用。因此，多用戶操作系統(tǒng)不一 定需要多終端的硬件支持，完全可以安裝和使用。操作系統(tǒng)為什么引入進(jìn)程的概念?答：為了實(shí)現(xiàn)并發(fā)進(jìn)程中的合作和協(xié)調(diào)，以及保證系統(tǒng)的安全，操作系統(tǒng)在進(jìn)程管理方面要做哪些工作？答： 為了從變化角度動態(tài)地分析研究可以并發(fā)執(zhí)行的程序，真實(shí)的反應(yīng)系統(tǒng)的獨(dú)立性、并發(fā)性、動態(tài)性和相互制約，操作系統(tǒng)中 不得不引入進(jìn)程的概念。為了防止操作系統(tǒng)及其關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如：PCB等，受到用戶程序破壞，將處

4、理機(jī)分為核心態(tài)和用戶態(tài)。對進(jìn)程進(jìn)行創(chuàng)建、撤銷以及 在某些進(jìn)程狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換控制。打開文件原語主要做一些什么工作？可變分區(qū)管理方式中拼接技術(shù)的作用是什么？分頁管理中頁面的大小根據(jù)什么決定？頁表的長度又是根據(jù)什么決定的？答：頁面的大小是由地址結(jié)構(gòu)決定的。頁表的長度是由作業(yè)的信息量決定的，作業(yè)有多少頁，頁表中就有多少個(gè)記錄項(xiàng)。固定分區(qū)管理和可變分區(qū)管理的區(qū)別是什么？答：區(qū)別就是動態(tài)的劃分分區(qū)。存儲管理應(yīng)實(shí)現(xiàn)哪些功能？答：存儲管理的主要功能是解決多道作業(yè)的主存空間的分配問題。主要包括：（1）內(nèi)存區(qū)域的分配和管理：設(shè)計(jì)內(nèi)存的分配結(jié)構(gòu)和調(diào)入策略，保證分配和回收。（2）內(nèi)存的擴(kuò)充技術(shù)：使用虛擬存儲或自動覆蓋

5、技術(shù)提供比實(shí)際內(nèi)存更大的空間。（3）內(nèi)存的共享和保護(hù)技術(shù)。除了被允許共享的部分之外，作業(yè)之間不能產(chǎn)生干擾和破壞，須對內(nèi)存中的數(shù)據(jù)實(shí)施保護(hù)。什么是邏輯地址空間？什么是絕對地址空間？什么是重定位？答：1.邏輯地址空間是指一個(gè)源程序在編譯或 者連接裝配后指令和數(shù)據(jù)所 用的所有相對地址的空間。它 是作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存， 其程序、數(shù)據(jù) 在內(nèi)存中定位的參數(shù)。什么是線程?它與進(jìn)程有什么關(guān)系？答：進(jìn)程是由線程組成的，同一個(gè)進(jìn)程的所有線程共享該進(jìn)程的資源，在cpu上運(yùn)行的是線程，其他有資源的分配是以進(jìn)程為單位進(jìn)行 的。進(jìn)程的互斥和同步有什么異同點(diǎn)？ 答：進(jìn)程的同步和互斥是指進(jìn)程在推進(jìn)時(shí)的相互制約關(guān)系。同步源于進(jìn)程合作

6、，互斥源于資源競爭。13 .作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度各自的特點(diǎn)答：作業(yè)調(diào)度的主要功能是：1.記錄系統(tǒng)中各個(gè)作業(yè)的情況；2.按照某種調(diào)度算法從后備作業(yè)隊(duì)列中挑選作業(yè)3.為選中的作業(yè)分配 內(nèi)存和外設(shè)等資源。4.為選中的作業(yè)建立相應(yīng)的進(jìn)程。5.作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行善后處理工作。進(jìn)程調(diào)度的主要功能是：1.保存當(dāng)前運(yùn) 行進(jìn)程的現(xiàn)場2.從就緒隊(duì)列中挑選一個(gè)合適進(jìn)程3.為選中的進(jìn)程恢復(fù)選現(xiàn)場.14.什么是請求頁式管理?能滿足用戶哪些需要？答：請求頁式管理的基本原理是將邏輯地址空間分成大小相同的頁，將存儲地址空間分塊，頁和塊的大小相等，通過頁表進(jìn)行管理。 頁式系統(tǒng)的邏輯地址分為頁號和頁內(nèi)位移量。頁表包括頁號和塊號數(shù)據(jù)項(xiàng)，

7、它們一一對應(yīng)。根據(jù)邏輯空間的頁號，查找頁表對應(yīng)項(xiàng) 找到對應(yīng)的塊號，塊號乘以塊長，加上位移量就形成存儲空間的物理地址。每個(gè)作業(yè)的邏輯地址空間是連續(xù)的，重定位到內(nèi)存空間 后就不一定連續(xù)了。此外，頁表中還包括特征位（指示該頁面是否在內(nèi)存中）、外存地址、修改位（該頁的內(nèi)容在內(nèi)存中是否修改過）等。頁式存儲管理在動態(tài)地址轉(zhuǎn)換過程中需要確定某一頁是否已經(jīng)調(diào)入主存。若調(diào)入主存，則可直接將虛地址轉(zhuǎn)換為實(shí)地址，如果該頁 未調(diào)入主存，則產(chǎn)生缺頁中斷，以裝入所需的頁。頁式存儲管理將不常用的頁面調(diào)出內(nèi)存，使內(nèi)存的利用率高；虛擬的容量大，用戶不必?fù)?dān)心內(nèi)存不夠；不要求作業(yè)連續(xù)存放，有效 地解決了 “碎片”問題。15 .按照

8、文件用途，文件如何分類？答：按文件的用途分類：主文件、處理文件、 工作文件、周轉(zhuǎn)文件（存放、其 他文件）O16.文件系統(tǒng)中采用的邏輯結(jié)構(gòu)文件有哪幾種？答：文件的邏輯結(jié)構(gòu)一般可分為兩大類：一是有結(jié)構(gòu)文件，它是由一個(gè)以上的記錄構(gòu)成的文件，故又稱為記錄式文件；二是無結(jié)構(gòu) 文件，它是指由字符流構(gòu)成的文件，故又稱為流式文件.通過文件復(fù)制（給新復(fù)制的文件起一個(gè)新名字，然后刪除舊文件）來達(dá)到給文件重命名的目的，舉例說明這種方法與真正的文 件重命名在實(shí)現(xiàn)上有什么不同？.文件系統(tǒng)中采用的物理結(jié)構(gòu)文件有哪幾種？答：連續(xù)結(jié)構(gòu)、鏈接結(jié)構(gòu)和索引結(jié)三種.文件的組織形式有哪幾種？用的文件組織方式有三種基本形式:順序組織、隨

9、機(jī)組織和鏈組織。.通常文件的存取方法有哪幾種？常用的存取方法有三種：順序存取法/隨機(jī)存取法（直接存取法）/按關(guān)鍵字存取法.文件系統(tǒng)中常采用哪些物理結(jié)構(gòu)？1）順序文件它是按照邏輯文件中的記錄順序，依次把邏輯記錄存儲到連續(xù)的物理塊中而形成的文件。2） 鏈接文件它的物理塊不是連續(xù)的，也不必順序排列，但每個(gè)物理塊中設(shè)置一個(gè)指針，指向下一個(gè)物理塊的地址，這樣，所有的物理塊被鏈接起來，形成一個(gè)物理文件，稱為鏈接文件或串聯(lián)文件。3）索引文件 它是文件系統(tǒng)為每個(gè)文件另外建立一張指示邏輯記錄和物理塊之間的對應(yīng)關(guān)系表，此表稱為索引表，文件本身和索引表組成的文件稱為索引文件。組織成循環(huán)鏈表的可利用空間表附加什么條件

10、時(shí)，首次適配策略就轉(zhuǎn)變?yōu)樽罴堰m配策略？答：組織成循環(huán)鏈表的可利用空間表的結(jié)點(diǎn)大小按遞增序排列時(shí)，首次適配策略就轉(zhuǎn)變?yōu)樽罴堰m配策略。實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的硬件條件是什么？操作系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)哪些功能程序?答：硬件條件是：配置大容量的磁盤，要有中斷裝置和通道。操作系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)好“預(yù)輸入”程序，“井管理”程序，“緩輸出”程序。什么叫臨界資源和臨界區(qū)？進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)的調(diào)度原則是什么？臨界資源：同一時(shí)間只準(zhǔn)一個(gè)進(jìn)程使用的資源。硬件、軟件臨界區(qū)：進(jìn)程訪問臨界資源期間所執(zhí)行的那段程序。進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)的調(diào)度原則是：如果有若干進(jìn)程要求進(jìn)入空閑的臨界區(qū)，一次僅允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入。任何時(shí)候，處于臨界區(qū)內(nèi)的進(jìn)程不可多于一個(gè)。如已有進(jìn)程

11、進(jìn)入自己的臨界區(qū)，則其它所有試圖進(jìn)入 臨界區(qū)的進(jìn)程必須等待。進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程要在有限時(shí)間內(nèi)退出，以便其它進(jìn)程能及時(shí)進(jìn)入自己的臨界區(qū)。如果進(jìn)程不能進(jìn)入自己的臨界區(qū)，則應(yīng)讓出CPU，避免進(jìn)程出現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象。簡述死鎖的防止與死鎖的避免的區(qū)別。答：死鎖的防止是系統(tǒng)預(yù)先確定一些資源分配策略，進(jìn)程按規(guī)定申請資源，系統(tǒng)按預(yù)先規(guī)定的策略進(jìn)行分配從而防止死鎖的發(fā)生。而死鎖的避免是當(dāng)進(jìn)程提出資源申請時(shí)系統(tǒng)測試資源分配僅當(dāng)能確保系統(tǒng)安全時(shí)才把資源分配給進(jìn)程，使系統(tǒng)一直處于安全狀態(tài)之 中，從而避免死鎖。26死鎖的必要條件。答：（1）互斥條件：一個(gè)資源每次只能被一個(gè)進(jìn)程使用。（2）請求與保持條件：一個(gè)進(jìn)程因請求資源而

12、阻塞時(shí)，對已獲得的資源保持不放。不剝奪條件:進(jìn)程已獲得的資源，在末使用完之前，不能強(qiáng)行剝奪。循環(huán)等待條件:若干進(jìn)程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。論述題(20)1.有一個(gè)閱覽室，共有50個(gè)座位，讀者進(jìn)入時(shí)必須先在一張登記表上登記，該表為每一座位列一表目，包括座號和讀者姓名等， 讀者離開時(shí)要消掉登記的信息，試問：(1)為描述讀者的動作，應(yīng)編寫幾個(gè)程序，設(shè)置幾個(gè)進(jìn)程?(2)試用PV操作描述讀者進(jìn)程之間的同步關(guān)系。答：答：讀者的動作有兩個(gè)，一是填表進(jìn)入閱覽室，這時(shí)要考慮閱覽室里是否有座位；一是讀者閱讀完畢，離開閱覽室，這時(shí)的操 作要考慮閱覽室里是否有讀者。讀者在閱覽室讀書時(shí)，由于沒有引起資源

13、的變動，不算動作變化。算法的信號量有三個(gè)：seats表示閱覽室是否有座位(初值為50，代表閱覽室的空座位數(shù))；readers表示閱覽室里的讀者 數(shù)，初值為0;用于互斥的mutex，初值為1。讀者進(jìn)入閱覽室的動作描述getin：while(TRUE)P (seats); /* 沒有座位則離開*/P (mutex) /*進(jìn)入臨界區(qū)*/填寫登記表；進(jìn)入閱覽室讀書；(mutex) /*離開臨界區(qū)*/(readers)讀者離開閱覽室的動作描述getout：while(TRUE)P (readers) /*閱覽室是否有人讀書*/P (mutex) /*進(jìn)入臨界區(qū)*/消掉登記；離開閱覽室；(mutex) /

14、*離開臨界區(qū)*/(seats) /*釋放一個(gè)座位資源*/某虛擬存儲器的用戶編程空間共32個(gè)頁面，每頁為1KB，內(nèi)存為16KB。假定某時(shí)刻一用戶頁表中已調(diào)入內(nèi)存的頁面的頁號和物 理塊號的對照表如下:物理塊號 TOC o 1-5 h z 051047則邏輯地址0D3C(H)所對應(yīng)的物理地址是什么？并說明地址變換的過程。答：1、答：邏輯地址0A5C(H)所對應(yīng)的二進(jìn)制表示形式是：0000 1010 0101 1100，由于1K=210下劃線部分前的編碼為000010， 表示該邏輯地址對應(yīng)的頁號為3。查頁表，得到物理塊號是4 (十進(jìn)制)，即物理塊地址為：0001 0010 0000 0000，拼接塊內(nèi)

15、地址 0000 0000 0101 1100，得 0001 0010 0101 1100，即 125C(H)。請用p ,v操作來描述生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的同步與互斥關(guān)系。答：生產(chǎn)者和消費(fèi)者進(jìn)程如果使用信號量及p、v操作實(shí)施同步互斥，那么它們執(zhí)行的順序可 分別為：生產(chǎn)者進(jìn)程：while()(produce item;p(space-available);p(buffer-manipulation);depose item in buffer;v(buffer manipulation);v(item-available);消費(fèi)者進(jìn)程：while ()p(item-available);p(buff

16、er-manipulation);extract item from buffer;v(buffer-manipulation);v(space-available);consume item;其中，信號量space-available item-available用于生產(chǎn)者和消費(fèi)者進(jìn)程的同步。當(dāng)它們的值大于或 等于0時(shí)，則分別表示緩存中尚可存放的產(chǎn)品數(shù)以及可用產(chǎn)品數(shù)。當(dāng)它們的值為負(fù)數(shù)時(shí)，則 它們的絕對值分別表示正在等待存放產(chǎn)品的生產(chǎn)者進(jìn)程數(shù)和正在等待取用產(chǎn)品的消費(fèi)者 進(jìn)程數(shù)。它們的初值分別設(shè)置為n和0。信號量buffer-manipulation則被用于臨界區(qū)互斥，以免有 一個(gè)以上進(jìn)程同時(shí)對

17、緩存進(jìn)行存、取操作，其初值設(shè)置為1。生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程的具體工作情況則留待讀者自己分析。進(jìn)程之間有哪些基本的通信方式？它們分別有什么特點(diǎn)?適用于哪些場合？答：進(jìn)程通信根據(jù)交換信息量的多少分為高級通信和低級通信。低級通信一般只傳送一個(gè)或幾個(gè)字節(jié)的信息，以達(dá)到控制進(jìn)程執(zhí)行 速度的作用(如pv操作)；高級通信則要傳送大量數(shù)據(jù)，目的不是為了控制進(jìn)程的執(zhí)行速度，而是為了交換信息。高級進(jìn)程通信方式有很多種，大致可歸并為三類：共享存儲器、管道文件和消息傳遞。共享存儲器：在內(nèi)存種分配一片空間作為共享存儲區(qū)。需要進(jìn)行通信的進(jìn)程把它附加到自己的地址空間中，不需要時(shí)則把它取消。管道文件：它是連接兩個(gè)命令的一個(gè)打

18、開文件。一個(gè)命令向該文件中寫入數(shù)據(jù)，為寫者；另一個(gè)命令從該文件中讀出數(shù)據(jù)，為讀者。消息傳遞：它以消息為單位在進(jìn)程間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。設(shè)某程序的頁面訪問序列為:1， 2， 3,4，5，2，3，1，2，3，4，5，1，2且開始執(zhí)行時(shí)內(nèi)存中沒有頁面，則在分配給該程序的物理塊數(shù)是3，采用FIFO方式時(shí)，缺頁次數(shù)分別為多少？在分配給程序 的物理塊數(shù)是4時(shí)，缺頁次數(shù)又是多少？答：內(nèi)存塊為3時(shí)，缺頁中斷(或稱缺頁次數(shù)、頁面故障)為9；內(nèi)存塊為4時(shí)，缺頁中斷為10。9.有一磁盤組共有20個(gè)盤面，每個(gè)盤面上有100個(gè)磁道，每個(gè)磁道有16個(gè)扇區(qū)。假定磁盤以扇區(qū)為單位進(jìn)行分配，若使用位示圖來管理磁盤空間，請問位示圖需要占用多少空間？答：20*100*16*512=16384000 字節(jié) 15.625GB 字節(jié)10.判斷下面的同步問題的算法是否正確？若有錯(cuò)，請指出錯(cuò)