操作系统第6章 输入输出系统
以ppt为主，上课没讲的，不会考！！！
计算机系统的一个重要组成部分是I/O系统。
操作系统，仅给出设备驱动程序接口！！！
下面一段，记住，背过！！！
在该系统中包括（1）、有用于实现信息1）、输入、2）、输出和3）、存储功能的设备
（2）、相应的设备控制器，
而设备管理的基本任务是完成用户提出的I/O请求，提高I/O速率以及改善I/O设备的利用率。
设备管理的主要功能有缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备及实现设备独立性等。我们主要对I/O设备和设备控制器等硬件作一扼要的阐述。
“6.1 6.2 较零碎，会考选择、填空！！！小题。”
6.1 I/O系统的功能、模型和接口
（1）、I/O系统的主要任务P178
完成用户提出的I/O请求，提高I/O的速率，以及提高设备的利用率，并能为更高层的进程方便地使用这些设备提供手段。
（2）、I/O系统的层次结构P180
1)用户层I/O软件
2)设备独立性软件
3)设备驱动程序
4)中断处理程序
（3）、I/O系统接口P181
根据设备类型的不同，可分为若干个接口。
6.2 I/O设备和设备控制器（重点！！！需要记住！！！！），会出题
将分为以下两部分来了解I/O设备：
（1）I/O设备的类型
（2）设备与控制器之间的接口
（1）、I/O设备的类型（很重要！！每种分类标准，分为哪些类，都记住！！！）
I/O设备的类型繁多，从OS观点看，其重要的性能指标有：数据传输速率、数据的传输单位、设备共享属性等。因而从以下不同角度进行分类。
1)按传输速率分类P183“会填空！！”
1.低速设备：传输速率仅为每秒钟几个字节至数百个字节的一类设备。如键盘、鼠标、语音输入和
输出设备等。
2.中速设备：传输速率为每秒钟数千个字节至数万个字节的一类设备。如行式打印机、激光打印机
等。
3.高速设备：传输速率为每秒钟数百千个字节至数十兆字节的一类设备。如磁带机、磁盘机、光盘
机等。
2)按信息交换的单位分类P182，记住！！！要会填空！！
1.块设备：用于存储信息。对于信息的存取总是以数据块为单位。典型例子是磁盘。该类设备基
本特征是传输速率较高，另一特征是可寻址。工作方式常采用DMA方式。
2.字符设备：用于数据的输入和输出。基本单位是字符。如交互式终端、打印机等。其基本特征是
传输速率较低，另一特征是不可寻址。工作方式常采用中断方式。
3)按设备的共享属性分类记住！！课本上没有！！
1.独占设备：指在一段时间内只允许一个用户（进程）访问的设备，即临界资源。应互斥的访问之。
如，打印机。
2.共享设备：指在一段时间内允许多个进程同时访问的设备。对每一时刻而言仍然是一个进程访问。
如，磁盘。
3.虚拟设备：指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个用户（进程）同时
使用。“纯说打印机是独占设备，若使用某技术，可以变成虚拟设备！！！！”
4)按设备的使用特性
1.存储设备
2.输入设备
3.输出设备
（2）、设备与控制器之间的接口P183
通常设备并不是直接与CPU进行通信，而是与设备控制器通信，因此，在设备与设备控制器之间有一接口，在该接口中有三种类型的信号，各对应一条信号线。（如图）
1.数据信号线
用于在设备和设备控制器之间传送数据信号。对输入设备而言，由外界输入的信号经转换器转换后所形成的数据，通常先送入缓冲区中，当数据量达到一定量时，在从缓冲器通过一组数据信号线传送给设备控制器。对输出设备而言，则是将从设备控制器经过数据信号线传送来的一批数据，先暂存于缓冲器中，经转换器作适当转换后逐个字符的输出。
2.控制信号线
作为设备控制器向I/O设备发送控制信号的通路。该信号规定了设备将要执行的操作，如读（指由设备向控制器传送数据）或写操作（从控制器接收数据），或执行磁头移动等操作。
3.状态信号线
用于传送指示设备当前状态的信号。设备的当前状态有正在读（或写）；设备已读（写）完成，并准备好新的数据传送。
设备控制器的组成——课本P185 图6-4
6.2.4I/O通道P186
（1）、I/O通道设备的引入
尽管有了设备控制器，已能大大减少CPU对I/O的干预，但当主机的外设很多时，CPU的负担仍然很重。为此又在CPU和设备控制器之间增设了通道。其主要目的是为了建立独立的I/O操作，去解放CPU。在设置通道后，CPU只需向通道发送一条I/O指令。通道完成任务后向CPU发中断信号。
I/O通道是一种特殊的处理机。与一般处理机不同于两方面：
指令类型单一，只用于I/O操作；
通道没有内存，它与CPU共享内存。
（2）、通道类型
根据信息交换方式可分为以下三种类型：
1)字节多路通道
2)数组选择通道
3)数组多路通道
（3）、“瓶颈”问题P188
由于通道价格昂贵，致使数量较少，使它成为I/O系统的瓶颈，进而造成系统吞吐量的下降。
例：课本P188 图6-7，图6-8
解决“瓶颈”问题最有效的办法——便是增加设备到主机间的通路而不增加通道。“加通路！！”
6.1、6.2复习总结：
（1）、I/O设备的分类：
1）、按传输速率分类：低速设备、中速设备、高速设备
2）、按信息交换的单位分类：块设备、字符设备
3）、按设备的共享属性分类：独占设备（打印机！！！）、共享设备、虚拟设备
（打印机使用某种技术，使打印机可共享，此时打印机属于虚拟设备！！！）4）、按设备的使用特性：输入设备、输出设备、存储设备！！！
（2）、操作系统包括，I/O设备、设备控制器、I/O通道（在大中型计算机中才会有！！！）
操作系统中包括（1）、有用于实现信息1）、输入、2）、输出和3）、存储功能的设备
（2）、相应的设备控制器，
（3）、在有的大中型机中，还有I/O通道或I/O处理机。
6.3中断机构和中断处理程序P189 “下来自己看，不讲，也不会考！！！可以不看！”
6.4设备驱动程序P192
1、设备驱动程序引入——P192
设备处理程序通常又称为设备驱动程序，它是I/O系统的高层与设备控制器之间的通信程序。
由于驱动程序与硬件密切相关，故通常应为每一类设备配置一种驱动程序。比如打印机和显示器需要不同的驱动程序。
2、对I/O设备的控制方式“4种！！！”——P195出选择、填空！！！
掌握程度：1）、4种控制方式是什么要知道？
2）、4种控制方式要理解！！！
（1）、使用轮询的可编程I/O方式（也称作程序查询方式或轮询方式）“每个环节CPU均干预！！！”
课本P195 图6-13（a）
（2）、使用中断的可编程I/O方式P196
当某进程要启动某个I/O设备时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回继续执行原来的任务。设备控制器于是按照命令的要求去控制指定I/O设备。这时CPU与I/O设备并行操作。
特点：1）、CPU利用率比第1种高；
2）、以字为单位，效率低！！！
（3）、直接存储器访问方式
1）、DMA（Direct Memory Access）控制方式的引入
虽然中断方式比程序I/O方式更有效，但它仍是以字（节）为单位进行I/O的，每当完成一个字（节）的I/O时，控制器便要请求一次中断。显然是极其低效的。由此便引入了直接存储器访问方式。
2）、该方式的特点是：P196
a)数据传输的基本单位是数据块；
b)所传送的数据是从设备直接送入内存的，或者相反；
c)仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需CPU干预，整块数据的传送是在控制器的控
制下完成的。可见DMA方式又是成百倍的减少了CPU对I/O的干预，进一步提高了CPU与
I/O设备的并行操作程度。
3）、DMA方式示意图P195 图6-13 （c）
DMA工作过程P197 图6-15
（4）、I/O通道控制方式P198
1）、I/O通道控制方式是DMA方式的发展，它可进一步减少CPU的干预，即把对一个数据块的读（写）为单位的干预，减少为对一组数据块的读（写）及有关的控制和管理为单位的干预。同时又可实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作，从而更有效的提高整个系统的资源利用率。
2）、通道程序
通道是通过执行通道程序，并与设备控制器共同实现对I/O设备的控制的。通道程序由一系列通道指令所构成的。通道指令一般包含下列信息：
操作码。规定指令所执行的操作。
内存地址。
计数。表示本指令所要操作的字节数。
通道程序结束位。用以表示程序是否结束。
记录结束标志。表示该指令是否与下条指令有关。
6.5 与设备无关的I/O 软件需掌握：设备如何分配！！！
为了方便用户和提高OS 的可适应性与可扩展性，在现代OS 的I/O 系统中都无一例外地增加了与设备无关的I/O 软件，以实现设备独立性，也称为设备无关性。 6.5.3 设备分配
在进行设备分配时，通常都要借助一些表格的帮助。在表格中记录了相应设备或控制器的状态及对设备或控制器进行控制所需的信息。
（1）、对于配备通道的计算机中，在进行设备分配时所需的数据结构有：
要求：“需借助表格4类表格要理解到位！！！”4类表格的简称，要有意识的 对应！！！ 1）、设备控制表（简称 DCT ） 特点：每个 设备一张设备控制表；
操作系统中 该类表一般数量最多！！因
为操作系统 中设备数量较多！
2）、控制器控制表（简称 COCT ） 特点：每个 控制器 一张控制器控制表；
操作系统中 该类表一般数量第二多！！
仅次于 设备控制表数量！！！
3）、通道控制表（简称 CHCT ） 特点：每个 通道一张通道控制表；
操作系统中 该类表一般数量第三多！！
因为操作系统 中通道数量较少！
4）、系统设备表（简称 SDT ）
特点：每个 系统 只有 一张系统设备表；
一个操作系统，仅一张系统设备表！！！
（2）、设备分配时应考虑的因素P202 1）、设备的固有属性
在分配设备时，首先应考虑与设备分配有关的设备属性。设备的固有属性可分为三种：独占性、共享性和虚拟性设备。
a) 独占设备在一段时间内只能由一个进程使用。 b) 共享设备允许多个进程共享。
c) 虚拟设备是经过某种处理由独占设备变为虚拟设备。
2）、设备分配算法
a) 先来先服务：根据请求的先后次序排成一个队列，设备总是分配给队首进程。
b)
优先级高者优先：利用该算法形成队列时，将优先权高的进程安排在设备队列前面，优先级相同的先来先服务。
3）、设备分配中的安全性
从进程运行的安全性上考虑，设备分配有以下两种方式。
a) 安全分配方式：每当进程发出I/O 请求后便阻塞，直到I/O 完成后被唤醒。虽安全但缓慢。 b) 不安全分配方式：不断发出I/O 请求，直到所请求的设备已经被另一进程占用才阻塞。虽迅速但
不安全。
（3）、独占设备的分配程序算法！！ P203 考试考过 设备分配算法，文字描述！！！！重要！！！ 基本的设备分配程序（背过 理解！！！3步！！！）
1) 分配设备: 根据物理设备名在SDT 中找出该设备的DCT ，若设备忙，便将请求I/O 的进程PCB 挂在设备队列上；否则，便按照一定的算法来计算本次设备分配的安全性，若不会导致系统进入不安全状态，便将设备分配给请求进程；否则，仍将其PCB 插入设备队列。
2) 分配控制器: 分配设备给进程后，再到其DCT 中找出与该设备连接的控制器的COCT 。若控制器忙，便将请求I/O 进程的PCB 挂在该控制器的等待队列上；否则，将该控制器分配给进程。
3) 分配通道: 分配控制器后，再在COCT 中找到与该控制器连接的CHCT 。若通道忙，便将请求I/O 的进程挂在该通道的等待队列上；否则，将该通道分配给进程。
只有在设备、控制器和通道三者都分配成功时，这次的设备分配才算成功；之后便可启动该I/O 设备进行数据传送。
6.6 用户层的I/O 软件
6.6.2 假脱机（SPOOLing ）系统 P205期末考试重点！！
！考察形式：1）、简答！ 2）、填空、选择！！！ 假脱机系统：使设备 从 独占设备 →虚拟设备
复习回顾：真脱机（在 1.2 脱机I/O 方式讲！！！），先由 外围机 →磁盘（磁盘 速度比外围机稍快！！） 再使 磁盘 和 主机 传输！！！
如前所述，虚拟性是OS的四大特征之一。如果说通过多道程序技术将一台物理CPU虚拟为多台逻辑CPU，从而允许多个用户共享一台主机，那么，通过SPOOLing技术便可将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑I/O设备，同样允许多个用户共享一台物理I/O设备。
（1）、定义P205
1、什么是SPOOLing？
为缓和CPU的高速性与I/O设备低速性间的矛盾而引入了脱机输入、脱机输出技术。该技术是利用专门的外围控制机，将低速设备上的数据传送到高速磁盘上；或者相反。这样就可以在主机的直接控制下实现脱机输入输出。此时外围操作与CPU对数据的处理同时进行，我们把这种在联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLing（Simultaneaus Periphernal Operating On—Line），或称为假脱机操作。
（2）、4个组成部分P207
SPOOLing系统的组成，主要有四大部分：
1)输入井和输出井。是磁盘上开辟的两个大存储空间。输入井模拟脱机输入的磁盘设备，输出井模拟脱
机输出时的磁盘。
2)输入缓冲区和输出缓冲区。在内存中开辟两个缓冲区，输入缓冲区暂存由输入设备送来的数据，后送
输入井；输出缓冲区暂存从输出井送来的数据，后送输出设备。
3)输入进程和输出进程。利用两个进程模拟脱机I/O时的外围处理机。
4)井管理程序。用于控制作业与磁盘井之间信息的交换。
（3）、过程，即工作原理！P207 “4个组成部分的扩展描述！！！”记得看书！！！
进程SPi模拟脱机输入时的外围控制机，将数据从输入机，通过输入缓冲区再送到输入井。CPU直接从输入井读数据入内存。
进程SPo模拟脱机输出时的外围控制机，把输出的数据从内存送到输出井，再待输出设备空闲时，将输出井中的数据，经过输出缓冲区送到输出设备上。
（4）、特点“3个”P207
1)提高了I/O的速度。利用输入输出井模拟成脱机输入输出，缓和了CPU和I/O设备速度不匹配
的矛盾。
2)将独占设备改造为共享设备。并没有为进程分配设备，而是为进程分配一存储区和建立一张I/O
请求表。
3)实现了虚拟设备功能。多个进程同时使用一台独占设备，虚拟成了多台设备。
要求：1、四种缓冲区要知道！（单、双、环形、缓冲池）
2、四种缓冲区是什么要了解！！
为了缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾，提高CPU和I/O设备的并行性，在现代OS中，几乎所有的I/O设备与处理机交换数据时，都用了缓冲区。
6.7.1 缓冲的引入“引入缓冲区，解决速度差的问题。”
（1）、引入缓冲区的主要原因归结为以下几点：
1)缓和CPU与I/O设备间不匹配的矛盾。
2)减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制
3)解决数据粒度不匹配的问题；（ppt上没有这一条！）
4)提高CPU和I/O设备之间的并行性。
6.7.2 单缓冲区与多缓冲区
（1）、单缓冲区（Single Buffer）
在单缓冲情况下，每当用户进程发出一I/O请求时，OS便在主存中为之分配一缓冲区。
在字符设备输入时，缓冲区用于暂存用户输入的一行数据，在输入期间，用户进程被挂起以等待数据输入完毕；在输出时，用户进程将一行数据输入到缓冲区后，继续执行处理。当用户进程已有第二行数据输出时，如果第一行数据尚未被提取完毕，则此时用户进程应阻塞。
（2）、双缓冲区（Double Buffer）
为了加快输入和输出速度，提高设备利用率，人们又引入了双缓冲区机制，也称为缓冲对换（Buffer Swapping）。在设备输入时，先将数据送入第一缓冲区，装满后便转向第二缓冲区。此时OS可以从第一缓冲区中移出数据，并送入用户进程。接着由CPU对数据进行计算。
双机通讯时缓冲区的设置
若我们在实现两台机器之间的通信时，仅为它们配置了单缓冲，那么它们之间任意时刻都只能实现单方向的数据传输，而绝不允许双方同时向对方发送数据。为了实现双向数据传输，必须在两台机器中都设置两个缓冲区，一个用作发送缓冲区，另一个用作接受缓冲区。
当输入与输出或生产者与消费者的速度基本相匹配时，采用双缓冲能获得较好的效果，可使生产者和消费者基本上能并行操作。但若两者的速度相差甚远，双缓冲的效果不够理想，但随着缓冲区数量的增加，情况有所改善。因此，又引入了多缓冲机制。可以将缓冲区组织成循环缓冲形式。
（1）、循环缓冲的组成
1)多个缓冲区。循环缓冲有多个大小相同的缓冲区，作为输入的缓冲区有三种类型：用于装输入数据的
空缓冲区R、已装满数据的缓冲区G以及计算进程正在使用的现行工作缓冲区C。
2)多个指针。作为输入的缓冲区可设置三个指针：用于指示计算进程下一个可用缓冲区G的指针Nextg、
指示输入进程下次可用的缓冲区R的指针Nexti，以及用于指示计算进程正在使用的缓冲区C的指针Current。如下图。
6.7.4 缓冲池（Buffer Pool）
上述的缓冲区仅适用于某特定的I/O进程和计算进程（单一进程），因而它们属于专用缓冲。当系统较大时，将会有许多这样的循环缓冲，这不仅消耗大量内存空间，而且利用率不高。为提高缓冲区的利用率，目前广泛流行缓冲池，在池中设置了多个可供若干个进程共享的缓冲区。
缓冲池的组成，对于既可输入又可输出的公用缓冲池，至少应含有下列三种类型的缓冲区：
1)空缓冲区；
2)装满输入数据的缓冲区；
3)装满输出数据的缓冲区；
总结6.7缓冲区管理：
1、引入缓冲区原因，ppt上3点！！！
2、4种方法，即4种缓冲区：
1)单缓冲区（特点：会不断阻塞，效率低）“只有1个水桶用来浇水！！”
2)双缓冲区（特点：效率比单缓冲区高。当输入与输出速率不匹配时，效率会受影响！！！）
“有2个水桶用来浇水！！输入阻塞减少，但当输入、输出不匹配时，仍会阻塞！！”
3)环形缓冲区（解决输入与输出速率不匹配，即速率相差甚远的影响！！！）
注意：前3种，均是针对单一进程的输入、输出！！！
4)缓冲池（解决多进程缓冲过程中内存利用率的问题。）“针对多个进程！！！”
6.8磁盘存储器的性能和调度（必考！！！出大题！！！出计算！！着重讲！！要求程度高！！！）
磁盘即硬盘！！！
6.8.1 磁盘性能简述
（1）、数据的组织和格式（需要记忆！！！）
磁盘包含一或多个盘片，每片分两面，每面又可分成若干条磁道，磁道之间留有必要的空隙。
为简单起见，在每条磁道上存储相同数目的二进制位。因而，内层磁道的存储密度（每英寸所存储的位数）较外层磁道的密度高。每条磁道又分成若干个扇区，每个扇区的大小相当于一个盘块，各扇区之间保留一定的间隙。
在磁盘存储数据前要格式化磁盘。
编址方式为：盘面号，磁道号，扇区号。三项均从0开始编址。
（2）、磁盘的类型
磁盘可以从不同的角度进行分类：硬盘和软盘、单片盘和多片盘、固定头磁盘和活动头磁盘等。
固定头磁盘：每条磁道都有一个读/写磁头，可对磁道并行读/写，I/O速度快，适用于大容量磁盘。
移动头磁盘：每个盘面一个磁头，该磁头能移动以进行寻道。只能进行串行读/写，I/O速度较慢，但结构简单，曾经广泛用于中、小型磁盘设备中。
（3）、磁盘的访问时间T “分为3部分！！”
T=T s+T r+T t
1)寻道时间T s：把磁臂从当前位置移到指定磁道上所经历的时间（可长可短！！）
2)旋转延迟时间T r：指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。（可长可短！！）
3)传输时间T t：数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间“即读数据，这部分时间不可省！！”
在磁盘的访问时间中，寻道时间和旋转延迟时间，基本上都与所读/写数据的多少无关，通常是占据访问时间的大头。适当地集中数据（不要太零散）传输，将有利于提高传输效率。
磁盘调度算法，“6种！！！”（会挑2到3种算法考！！！）“大表格是需要画的！！”
6.8.2 早期的磁盘调度算法
当有多个进程都请求访问磁盘时，应使各进程对磁盘的平均访问时间（主要是看寻道时间）最小。因此，磁盘调度的目标应是使磁盘的平均寻道时间最少。目前常用的磁盘调度算法有：
（1）、先来先服务（FCFS）
根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。
优点：公平、简单，且每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。
缺点：未对寻道进行优化，致使平均寻道时间可能较长。仅适用于请求磁盘I/O的进程数目较少的场合。
（2）、最短寻道时间优先（SSTF）,也叫最短查找时间优先算法。
算法选择要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近的进程，以使每次的寻道时问最短。
存在的问题：可能导致某些进程发生“饥饿”。因为只要不断有所要访问的磁道与磁头当前所在磁道的距离较近的新进程到达，就会出现“老进程饥饿”现象。这种调度算法不能保证平均寻道时间最短。
6.8.3 基于扫描的磁盘调度算法
（3）、基于扫描的磁盘调度算法（SCAN）
SCAN算法不仅考虑欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑磁头的当前移动方向。在磁头正在自里向外移动时，所选择的下一个访问对象应是其欲访问的磁道既在当前磁道之外，又是距离最近的。这样自里向外地访问，直至再无更外的磁道需要访问时，才将磁臂换向，自外向里移动。这时，每次选择要访问的磁道，在当前磁道之内且距离最近者这样的进程来调度。
SCAN算法中磁头移动的规律似电梯的运行，又称为电梯调度算法。
优点：算法既能获得较好的寻道性能，又能防止进程饥饿，被广泛用于大、中、小型机和网络中的磁盘调度。
存在的问题：当磁头刚从里向外移动过某一磁道时，恰有一进程请求访问此磁道，这时该进程必须等待，待磁头从里向外，然后再从外向里扫描完所有要访问的磁道后，才处理该进程的请求，致使该进程的请求被严重地推迟。
（4）、循环扫描算法CSCAN
为了减少请求进程的延迟，CSCAN算法规定磁头单向移动。若规定只自里向外移动，当磁头移到最外的被访问磁道时，磁头立即返回到最里的欲访磁道，即将最小磁道号紧接着最大磁道号构成循环，进行扫描。（注意：从外往里走的过程，不会读取内容！！！）
采用循环扫描方式后，上述请求进程的请求延迟，将从原来的2T减为T+S max，其中，T为由里向外（或相反）扫描完所有要访问的磁道所需的寻道时间，而S max是将磁头从最外面被访问的磁道直接移到最里边欲访问的磁道所需的寻道时间。
优点：进程的延迟变小了！
缺点：磁道粘着（SCAN、CSCAN、SSTF均存在磁道粘着问题。FCFS不存在此问题！）
N-Step-SCAN和FSCAN调度算法（这两种算法，一般不会出计算！！！）
（5）、N-Step-SCAN算法：
SSTF、SCAN、CSCAN几种调度算法都可能出现磁臂停留在某处不动的情况，称为磁臂粘着。在高密度盘上更容易出现此情况。N-Step-SCAN算法将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列。磁盘调度将按FCFS算法依次处理这些子队列，而每处理一个队列时，又是按SCAN算法。这样就可避免出现粘着现象。N值取得很大时，其性能接近SCAN算法；N=1时，则退化为FCFS算法。
总结：N-Step-SCAN算法子队列之间，采用FCFS；
每个子队列内，采用SCAN。
特别注意：N的取值和此算法性能的关系。
（6）、FSCAN算法：
本算法是N-Step-SCAN算法的简化。它只将磁盘请求访问队列分成两个子队列。一是当前所有请求磁盘I/O的进程形成的队列，由磁盘调度按SCAN算法进行处理；另一个则是在扫描期间，新出现的所有请求磁盘I/O进程组成的等待处理的请求队列。从而使所有的新请求都将被推迟到下一次扫描时处理。
ppt上例子：（注意：平均寻道长度= 移动距离之和/进程数；柱面即磁道！！）
9个进程先后提出读盘请求，访问的磁道号为：55；58；39；18；90；160；150；38；184。目前磁头停留在100道。此时开始磁盘调度；其调度序列为：
（1）、先来先服务调度算法之例（2）、最短寻道时间优先调度算法之例（3）、扫描（SCAN）算法之例（4）、循环扫描CSCAN算法之例
磁盘调度算法之例，ppt上的例子。“没讲！！！”
例：假设磁盘访问序列：98，183，37，122，14，124，65，67。读写头起始位置：53，安排磁头服务序列，计算磁头移动总距离（道数）。按访问请求到达的先后次序服务。
（用的另一种表示，试试画表格）
（1）先来先服务：
（2）最短寻道时间优先
（SSTF算法选择与当前磁头位置最近的请求作为下一个服务对象，即寻道时间最短的请求。）
（3）SCAN调度
磁臂从磁盘的一端向另一端移动，同时当磁头移过每个柱面时，处理位于该柱面上的服务请求。当到达另一端时，磁头改变移动方向，处理继续进行。磁头在整个磁盘上来回扫描。
（4）C-SCAN调度算法
C-SCAN将磁头从磁盘一端移到磁盘的另一端，随着移动而不断地请求处理。不过，当磁头移到另一端时，它会马上返回到磁盘开始处，返回时并不处理任何请求。
第六章作业(OS)答案
第六章作业 1．存放在某个磁盘上的文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，第0~9个地址项为直接地址，第10个地址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址项为三次间接地址。如果每个盘块的大小为512字节，若盘块号需要用3个字节来描述，而每个盘块最多存放170个盘块地址： (1)该文件系统允许文件的最大长度是多少？ (2)将文件的字节偏移量5000、15000、转换为物理块号和块内偏移量。 答：（1）该文件系统中一个文件的最大长度可达：10+170+170*170+170*170*170=块=*512字节=KB （2）5000/512得到商为9，余数为392，即字节偏移量5000对应的逻辑块号为9，块内偏移量为392。由于9<10，故可直接从该文件的FCB的第9个地址项处得到物理盘块号，块内偏移量为392。 15000/512得到商为29，余数为152，即字节偏移量15000对应的逻辑块号为29，块内偏移量为152。由于10≤29<10+170，而29-10=19，故可从FCB的第10个地址项，即一次间址项中得到一次间址的地址；并从一次间址块的第19项（即该块的第57~59这3个字节）中获得对应的物理盘块号，块内偏移量为152。 /512得到商为292，余数为496，即字节偏移量对应的逻辑块号为292，块内偏移量为496。由于10+170≤292<10+170+170*170,而292-(10+170)=112，112/170得到商为0，余数为112，故可从FCB的第11个地址项，即二次间址项中得到二次间址块的地址，并从二次间址块的第0项中获得一个一次间址块的地址，再从该一次间址块的第112项中获得对应的物理盘块号，块内偏移量为496。（3）由于文件的FCB已在内存，为了访问文件中某个位置的内容，最少需要1次访问磁盘（即可通过直接地址直接读文件盘块），最多需要4次访问磁盘（第一次是读三次间址块，第二次是读二次间址块，第三次是读一次间址块，第四次是读文件盘块）。 2.在某个文件系统中，每个盘块为512个字节，文件控制块占64个字节，其中文件名占8个字节。如果索引结点编号占2个字节，对于一个存放在磁盘上的256个目录项的目录，试比较引入索引结点前喉，为找到其中一个文件的FCB，平均启动磁盘的次数？ 答：在引入索引结点前，每个目录项中存放的是对应文件的FCB，故256个目录项的目录总共需要占用256*64/512=32个盘块。因此，在该项目录中检索到一个文件，平均启动磁盘的次数为（1+32）/2=16.5。 在引入索引结点之后，每个目录项中只需存放文件名和索引结点的编号，因此256个目录项的目录总共需要占用256*(8+2)/512=5个盘块。因此，找到匹配的目录项平均需要启动(1+5)/2，即3次磁盘；而得到索引结点编号后，还需启动磁盘将对应文件的索引结点读入内存，故平均需要启动磁盘4次。可见，引入索引结点后，可大大减少启动磁盘的次数，从而有效地提高检索文件的速度。 第五章作业 1．有一移动臂磁盘，共100个磁道，每个磁道分8个扇区，磁盘转速为500r/s （转/秒），磁头每移动一个磁道需要10ms,有一用户请求访问第25磁道第3扇区，
《操作系统》习题集参考答案：第6章 死锁
第6章死锁-习题集 一、选择题 1. C 2. C 3. C 4. C //产生死锁的原因是系统资源不足及进程推进顺序不正确 5. B 6. D 7. B 8. C 9. C 10. D //有序资源分配法的实现思想是将系统中的所有资源都按类型赋予一个编号（如打 印机1，磁带机为2等），要求每一个进程均严格按照编号递增的次序来申请资源，同类资源一次申请完。这样不会造成循环等待。 11. A //互斥条件是资源本身固有的特性。 12. B //当每个都获得2台打印机且系统中剩余打印机不少于1台时，系统不会发生死锁， 即11-2N>=1，由此知N<=5。 //本注： N=1，空闲11-3*1=8，不死锁 N=2，空闲11-3*2=5，不死锁 N=3，空闲11-3*3=2，不死锁 N=4，每个2台，空闲11-2*4=3，不死锁 N=5，每个2台，空闲11-2*5=1，不死锁 N=6，5个进程2台，1个进程1台，无空闲，死锁！ 13. C //同上例。8-2K>=1，K<=3.5，向上取整为4。 14. B 15. B
16. B //本注：破坏了死锁必要条件“环循等待”，属于“死锁预防” 17. C 18. D //本注：P2和P3无法满足资源需要，都需资源R2三个。 二、综合应用题 1.所谓死锁是指多个进程因竞争系统资源或相互通信而处于永久阻塞状态，若无外力作 用，这些进程都将无法向前推进。 产生死锁的原因是：一是由多进程共享的资源不足而引起竞争资源；二是由于进程在运行过程中具有异步性，进程推进顺序非法。 2.必要条件如下： ●互斥条件。指在一段时间内某资源仅为一个进程所占有。 ●不剥夺条件。指进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走， 而只能由该进程自己释放。 ●部分已分配条件(Hold and Wait)：指进程每次申请它所需要的一部分资源，在等待 分配新资源的同时，进程继续占有已分配到的资源。 ●环路等待条件。指存在一种进程资源的循环等待链，链中每一个进程已获得的资源 同时被链中下一个进程所请求。 解决死锁问题常采用的措施有： ●死锁预防。通过破坏死锁产生的四个必要条件中之一来预防死锁的发生。 ●死锁避免。在资源动态分配进程中，用某种方法防止系统进程不安全状态，从而避 免死锁。 ●死锁的检测及解除。通过系统的检测机构及时地检测出死锁的发生，然后采取某种 措施解除死锁。 3.有可能。例如在系统死锁的状态下，进程处于占有等待资源的状态，应当即不属于运行 态也不属于就绪态，即都处于阻塞状态时。 4.在资源分配系统中，死锁发生的原因是由于多个进程共享有限的独占型资源。当多个进 程占有了部分资源又需要更多的资源时，就可能形成循环等待链而导致死锁。 死锁情况分析：每个进程都占有W-1个资源，需再分配1个资源，为保证不死锁，系统必须至少有一个可分配的资源，取M满足： M>=N(W-1)+1 因此保证系统不发生死锁的最小M什可以从下面公式获得： M=N(W-1)+1 1)2*0+1=1，而M=3，不会死锁 2)2*1+1=3，而M=3，不会死锁 3)2*2+1=5，而M=3，可能死锁。出现死锁情况是：一个进程占有2个资源，另一占 1个资源 4)3*1+1=4，而M=5，不会死锁 5)3*2+1=7，而M=7，可能死锁。出现死锁情况是：3个进程各占2个资源
操作系统第六章答案
第六章文件管理 1、何谓数据项、记录和文件？P203 P204 答：数据项：数据项是最低级的数据组织形式，是数据组中可以命名的最小逻辑数据单位，若干个基本数据项组成的。记录：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属性。文件：文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，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；而无结构文件则被看成是一个字符流。文件在文件系统中是一个最大的数据单位，它描述了一个对象集。 2、文件系统的模型可分为三层，试说明其每一层所包含的基本内容。P206图答：1、对象及其属性：文件、目录、硬盘（磁带）存储空间；2、对对象操纵和管理的软件集合：文件管理系统的核心部分； 3、文件系统的接口：命令接口、程序接口； 3、试说明用户可以对文件施加的主要操作有哪些。P207 答：1、最基本的文件操作：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、文件的“打开”和“关闭”操作；3、其它文件操作； 4、何谓逻辑文件？何谓物理文件？P208 答：逻辑文件：这是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织。物理结构：又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储介质的存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。 5、如何提高对变长记录顺序文件的检索速度？P210 答：对于变长记录的顺序文件，在顺序读或写时的情况相似，但应分别为它们设置读或写指针，在每次读或写完一个记录后，须将读或写指针加上Li。Li 是刚读或刚写完的记录的长度。 6、试说明对索引文件和索引顺序文件的检索方法。P211 P212 答：在对索引文件进行检索时，首先是根据用户（程序）提供的关键字，并利用折半查找法去检索索引表，从中找到相应的事项；再利用该表项中给出的指向记录的指针值，去访问所需的记录。在对索引顺序文件进行检索时，首先也是利用用户（程序）所提供的关键字以及某种查找算法去检索索引表，找到该记录所在记录组中第一个记录的表项，从中得到该记录组第一个记录在主文件中的位置；然后，再利用顺序杳找法去查找主文件，从中找到所要求的记录。 7、试从检索速度和存储费用两方面来比较两级索引文件和索引顺序文件。P212 答：两级索引文件：存储费用高，检索速度较快。 索引顺序文件：存储费用不高，检索速度快。 8、试说明顺序文件的结构及其优点。P209 P210 答：第一种是结构：各记录之间的顺序与关键字无关。第二种情况是顺序结构：指文件中的所有记录按关键字（词）排列。可以按关键词的长短从小到大排序，也可以从大到小排序；或按其英文字母顺序排序。顺序文件的最佳应用场合是对诸记录进行指存取时，即每次要读或写一大批记录时。此时，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。 9、在链接式文件中常用哪种链接方式？为什么？p215 答：采取离散分配方式：链接方式又可分为隐式链接和显式链接两种形式，。在
操作系统第六章
第六章 一、问答题 1、磁盘容错技术可以分为哪三级？ 2、目前最广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？ 3、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？ 4、简述文件控制块中包含的内容。 5、假设多个用户共享一个文件目录系统，用户甲要用文件A、B、C、E，用户乙要用文件A、D、E、F。已知用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一个文件；用户甲的文件C与用户乙的文件F实际上是同一个文件；甲、乙两用户的文件E是同一个文件。试问你是否可以拟定一种文件目录组织方案，使得甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱？ 6、比较电梯调度算法和最短寻找时间优先调度算法。 7、简述一种实现文件共享的方法。 8、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？ 9、为了能够查找到文件的位置，在采用连续文件、链接文件和索引文件时，在目录中需要登记哪些内容？ 10、什么是文件的逻辑结构？什么是文件的物理结构？ 11、一个比较完善的文件系统应该具备哪些功能？ 12、什么叫文件？ 13、什么是文件的逻辑结构？常用的逻辑结构有哪几种？有何特点？ 14、文件目录的主要内容和作用是什么？ 15、总结文件的物理结构和文件存取方法间的关系。
16、文件的保护和保密措施有哪些？ 二、计算题 1、假定有一个磁盘组共有100个柱面，每个柱面上有8个磁道，每个盘面被划分成8个扇区。现有一个含有6400个逻辑记录的文件，逻辑记录的大小与扇区大小一致，该文件以顺序结构的形式被存放到磁盘上。柱面、磁道、扇区的编号均从“0”开始，逻辑记录的编号也从“0”开始。文件信息从0柱面、0磁道、0扇区开始存放，试问： ①该文件的第3680个逻辑记录应存放在哪个柱面的第几磁道的第几个扇区? ②第78柱面的第6磁道的第6扇区中存放了该文件的第几个逻辑记录? 2、有一计算机系统采用如下图所示的位示图（行号、列号都从0开始编号）来管理空闲盘块。如果盘块从1开始编号，每个盘块的大小为4KB。 ⑴现要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程。 ⑵若要释放磁盘的第100块，应如何处理？ 0123456789101112131415 1 2 3 4 5 6 3、采用UNIX操作系统的某系统的专用块内容为：空闲块数3，然后依次登记
(完整版)操作系统课后答案——第六章
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。
操作系统第6章练习题_复习专用
第6章文件管理 6.1 典型例题解析 【例1】什么是文件？什么是文件系统？ 答：文件是在逻辑上具有完整意义的信息集合，它有一个名字作标识。文件具有三个基本特征：文件的内容为一组相关信息、文件具有保存性、文件可按名存取。 文件系统是操作系统中负责管理和存取文件的程序模块，也称为信息管理系统。它是由管理文件所需的数据结构（如文件控制块、存储分配表）和相应的管理软件以及访问文件的一组操作所组成。 【例2】什么是文件的物理结构和逻辑结构？ 答：文件的逻辑结构是从用户观点出发所看到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构。文件的逻辑结构有两种形式：有结构的记录文件和无结构的流式文件。 文件的物理结构是指文件在外存上的存储组织形式。文件的物理结构有三种形式：顺序结构、链接结构和索引结构。 【例3】假定盘块的大小为1KB，硬盘的大小为500MB，采用显示链接分配方式时，其FAT 需要占用多少存储空间？ 答：FAT的每个表项对应于磁盘的一个盘块，其中用来存放分配给文件的下一个盘块的块号，故FAT的表项数目由物理盘块数决定，而表项的长度则由磁盘系统的最大盘块号决定（即它必须能存放最大的盘块号）。为了地址转换的方便，FAT表项的长度通常取半个字节的整数倍，所以必要时还必须由最大盘块号获得的FAT表项长度作一些调整。 由题意可知，该硬盘共有500K个盘块，故FAT中共有500K个表项；如果盘块从1开始编号，为了能保存最大的盘块号500K，该FAT表项最少需要19位，将它扩展为半个字节的整数倍后，可知每个FAT表项需20位，即2.5个字节。因此，FAT需占用的存储空间的大小为： 2.5×500K=1250KB 【例4】存放在某个磁盘上的文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，第0～9个地址项为直接地址，第10个地址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址项为三次间接地址。如果每个盘块的大小为4K字节，若盘块号需要用4个字节来描述，请问该系统中允许的文件的最大长度是多少？ 答：由题意可得，每个盘块最多存放4K/4＝1K个盘块地址。 在混合索引分配方式中，文件的FCB的直接地址中登记有分配给文件的前n块（0到n-1）的物理块号（本题中为10）；一次间接地址中登记有一个一次间接块的块号，而在一次间接块中则登记有分配给文件的第n到第n＋k－1块的块号（本题中k的值为1k）；二次间接地址中登记有一个二次间接块的块号，其中可给出k个一次间接块的块号，而这些一次间接块被用来登记分配给文件的第n＋k块到第n＋k＋k2－1块的块号；三次间接地址中则登记有一个三次间接块的块号，其中可给出k个二次间接块的块号，这些二次间接块有可给出k2个一个间接块的块号，而这些一次间接块则用来登记分配给文件的第n＋k＋k2块到n ＋k＋k2＋k3－1块的物理块号。 则该系统中一个文件的最大长度是： 4K×（10＋1K＋1K×1K＋1K×1K×1K）＝40K ＋4M ＋4G ＋4T 【例5】什么是文件控制块？文件控制块中包含哪些信息？ 答：文件系统在创建每个文件时设置用于文件描述和文件控制的数据结构，它与文件一一对
操作系统第六章答案
精品文档 第六章文件管理 1、何谓数据项、记录和文件？P203 P204 答：数据项：数据项是最低级的数据组织形式，是数据组中可以命名的最小逻辑数据单位，若干个基本数据项组成的。记录：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属性。文件：文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，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；而无结构文件则被看成是一个字符流。文件在文件系统中是一个最大的数据单位，它描述了一个对象集。 2、文件系统的模型可分为三层，试说明其每一层所包含的基本内容。P206图答：1、对象及其属性：文件、目录、硬盘（磁带）存储空间；2、对对象操纵和管理的软件集合：文件管理系统的核心部分； 3、文件系统的接口：命令接口、程序接口； 3、试说明用户可以对文件施加的主要操作有哪些。P207 答：1、最基本的文件操作：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、文件的“打开”和“关闭”操作；3、其它文件操作； 4、何谓逻辑文件？何谓物理文件？P208 答：逻辑文件：这是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织。物理结构：又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储介质的存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。 5、如何提高对变长记录顺序文件的检索速度？P210 答：对于变长记录的顺序文件，在顺序读或写时的情况相似，但应分别为它们设置读或写指针，在每次读或写完一个记录后，须将读或写指针加上Li。Li 是刚读或刚写完的记录的长度。 6、试说明对索引文件和索引顺序文件的检索方法。P211 P212 答：在对索引文件进行检索时，首先是根据用户（程序）提供的关键字，并利用折半查找法去检索索引表，从中找到相应的事项；再利用该表项中给出的指向记录的指针值，去访问所需的记录。在对索引顺序文件进行检索时，首先也是利用用户（程序）所提供的关键字以及某种查找算法去检索索引表，找到该记录所在记录组中第一个记录的表项，从中得到该记录组第一个记录在主文件中的位置；然后，再利用顺序杳找法去查找主文件，从中找到所要求的记录。 7、试从检索速度和存储费用两方面来比较两级索引文件和索引顺序文件。P212 答：两级索引文件：存储费用高，检索速度较快。 索引顺序文件：存储费用不高，检索速度快。 8、试说明顺序文件的结构及其优点。P209 P210 答：第一种是结构：各记录之间的顺序与关键字无关。第二种情况是顺序结构：指文件中的所有记录按关键字（词）排列。可以按关键词的长短从小到大排序，也可以从大到小排序；或按其英文字母顺序排序。顺序文件的最佳应用场合是对诸记录进行指存取时，即每次要读或写一大批记录时。此时，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。
第六章 计算机操作系统作业
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
操作系统-第6章复习题答案
操作系统第六章复习题 一、选择题 1、（ C ）的物理结构对文件随机存取时必须按指针进行，但效率较低。 A 连续文件 B 索引文件 C 链接文件 D 多级索引文件 2、在用户使用完文件后必须做文件的关闭操作，这是为了（D ）。 A 把文件的内容写到存储介质上去 B 释放使用文件时所占用的内存 C 切断进程与用户的联系 D 把文件控制块的有关内容写到文件的目录项中去 3、相同名字的文件应允许在一个系统中同时存在，解决这个问题的办法是（C ）。 A 采用索引文件 B 通过文件共享 C 采用多级目录管理D利用文件分级安全管理 4、设某文件系统采用两级目录结构，主目录中有10个子目录，每个子目录中有10个目录项。在如此同样多目录情况下，最多时，单级目录结构所需的目录项数是两级目录结构检索的目录项数的（ C ）倍。 A 10 B 8 C 5 D 2 5、下列哪一个选项的描述不是树型目录的优点( C )。 A 解决了文件重名问题 B 提高了文件的检索速度 C 根目录到任何文件有多条通路 D 便于进行存储权限控制 6、下列选项中，（ D ）不是删除文件中所需要完成的工作。 A 释放文件所占用的存储空间 B 在目录中删除该文件相应的目录项，即文件控制块。 C 若文件为共享文件，还要对共享设置进行处理。 D 对文件原存储单元全部清零。 7、下面对顺序文件描述不正确的选项是（）。 A 对记录进行批量存取是顺序文件的最佳应用场合，此时对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的。 B 顺序文件的一个缺点是增加或删除一个记录都比较困难。 C 查找一个记录，定长记录的顺序文件比变长记录的顺序文件开销大。 D 磁带只适合存放顺序文件。 8、某系统中，一个FCB占用64B，盘块大小为1KB，文件目录中共有3200个FCB，故查找一个文件平均启动磁盘次数为（ C ）。 A 50 B 64 C 100 D 200 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 提高对外存的读写速度 D 用于存储系统文件 10、下列文件中属于逻辑结构的文件是（ D ）文件。 A 连续文件B系统文件C 库文件D 流式文件 11、文件系统用（ C ）组织文件。 A 堆栈 B 指针 C 目录 D 路径 12、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（Ｂ）。 A 约定的方法 B 多级目录 C 路径 D 索引
操作系统 第六章 习题答案
文件管理 ? 一、单项选择题 1．逻辑文件的组织结构是由（）确定的。 A．操作系统 B．存储容量 C．用户 D．文件长度 2．逻辑文件存放到存储介质上时，采用的结构形式是与（）有关的。 A．文件的逻辑结构 B．存储介质的性质 C．存储空间管理方式 D．逻辑文件长度 3．实现按名存取后，允许用户对记录式文件进行存取的最小单位是（）。 A．文件 B．记录 C．数据项 D．字符串 4．（）结构的文件最适合于随机存取的应用场合。 A．流式 B．顺序 C．链接 D．索引 5．物理文件的组织形式是与（）无关的。 A．文件长度 B．文件的存取方法 C．存储介质特性 D．文件系统采用的管理方式 6．在文件管理中可以利用位示图来实现（）。 A．磁盘的驱动调度 B．磁盘空间的管理 C．文件的存取 D．文件目录的查找 7．文件系统采用多级目录结构可以（）。 A．减少系统开销 B．节省存储空间 C．解决命名冲突 D．缩短信息传送时间 8．同一文件在不同存储介质上（）的组织形式。 A. 可采用用户指定 B．应该用相同 C．必定采用不同 D．可以采用不同
9．为了允许不同的用户可以使用相同的文件名，通常在文件系统中采用（）。 A．重名转换机制 B．存取控制方式 C．多级目录结构 D．标识符对照表 10．采用多级目录结构的系统中，允许多个用户共享某些文件。因此，各用户（）文件名访问共享文件。 A．可以按自定义的 B．必须用系统规定的 C．应该用相同的 D．只能用不同的 11．用户要求访问一个存放在存储介质上的文件时，首先要调用操作系统提供的（）文件操作。 A．打开 B．建立 C．读 D．关闭 12．用户可以调用（）文件操作来归还文件的使用权。 A．打开 B．建立 C．关闭 D．删除 13．用户可以要求文件系统删除一个不再需要使用的文件，但提出删除要求前应先调用（）文件操作。 A．写 B．打开 C．建立 D. 关闭 14．为防止系统故障造成文件被破坏，通常可采用（）方法来保护。 A．存取控制矩阵 B．定时转储文件 C．设置口令 D．密码转换 15．为防止用户使用共享文件时可能造成文件被破坏，通常可采用（）方法来保护文件。 A．建立多个副本 B．定时转储文件 C．设置口令 D．规定使用权限 16、有一个200M的硬盘，其盘块的大小为1K，若一个FA T表项为19位，则FA T表占用的内存空间为（）。 A.200KB B.500KB C.2.5MB D.200MB 答案：C C A D A B C D C A A C D B D
第六章习题(文件系统)
一、单项选择题 1．操作系统中对数据进行管理的部分叫做B。 A. 数据库系统 B．文件系统 C．检索系统 D．数据存储系统 2．文件系统是指 D 。 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 3．从用户角度看，引入文件系统的主要目的是 D 。 A. 实现虚拟存储 B. 保存系统文档 C. 保存用户和系统文档 D. 实现对文件的按名存取 4．文件的逻辑组织将文件分为记录式文件和 B 文件。 A. 索引文件 B．流式文件 C. 字符文件 D．读写文件 5．文件系统中用 C 管理文件。 A. 作业控制块 B．外页表 C．目录 D. 软硬件结合的方法 6．为了对文件系统中的文件进行安全管理，任何一个用户在进入系统时都必须进行注册，这一级安全管理是 A 安全管理。 A. 系统级 B．目录级 C．用户级 D．文件级 7．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 B 。 A．约定的方法 B．多级目录 C. 路径 D．索引 8．一个文件的绝对路径名是从 B 开始，逐步沿着每一级子目录向下追溯，最后到指定文件的整个通路上所有子目录名组成的一个字符串。 A. 当前目录 B．根目录 C．多级目录 D．二级目录 9．对一个文件的访问，常由 A 共同限制。 A. 用户访问权限和文件属性 B．用户访问权限和用户优先级 C. 优先级和文件属性 D．文件属性和口令 10．磁盘上的文件以 A 单位读写。 A. 块 B．记录 C. 柱面 D．磁道 11. 磁带上的文件一般只能 A 。 A．顺序存取 B．随机存取 C．以字节为单位存取 D．直接存取 12．使用文件前必须先 C 文件。 A. 命名 B. 建立 C. 打开 D．备份 13．文件使用完毕后应该 B 。 A. 释放 B．关闭 C. 卸下 D．备份 14．位示图可用于 B 。 A. 文件目录的查找 B. 磁盘空间的管理 C. 主存空间的共享 D．实现文件的保护和保密 15．一般来说，文件名及属性可以收纳在 A 中以便查找。 A. 目录 B．索引 C. 字典 D．作业控制块 16．最常用的流式文件是字符流文件，它可看成是 A 的集合。 A. 字符序列 B．数据 C. 记录 D. 页面 17．按物理结构划分，文件主要有三类：① A 、② C 和③ D 。
操作系统 第六章作业习题解答
第六章作业习题解答 3.某操作系统的磁盘文件空间共有500块，若用字长为32位的位示图管理盘空间，试问： (1)位示图需多少个字? (2)第i字第j位对应的块号是多少? (3)并给出申请/归还一块的工作流程。 答： (1)位示图占用字数为向上取整)个字。 (2)第i字第j位对应的块号为： N=32×i+j。 (3)申请时自上至下、自左至右扫描位示图跳过为1的位，找到第一个遇到的0位，根据它是第i字第j位算出对应块号，并分配出去。归还时已知块号，块号/32算出第i字第j位并把位示图相应位清0。 9.一个UNIX/Linux文件，如果一个盘块的大小为1KB，每个盘块占4个字节，那么，若进程欲访问偏移为263168字节处的数据，需经过几次间接寻址？ 答： UNIX/Linux文件系统中，一个盘块的大小为1KB，每个盘块号占4个字节，即每块可放256个地址。直接寻址为10块，一次间接寻址为256块，二次间接寻址为2562块，三次间接寻址为2563块。 首先将逻辑文件的字节偏移量转换为文件的逻辑块号和块内偏移。方法是： 将逻辑文件的字节偏移量/盘块大小，商为文件的逻辑块号，余数是块内偏移；再将文件的逻辑块号转换为物理块号，使用多重索引结构，在索引节点中根据逻辑块号通过直接索引或间接索引找到对应物理块号。
偏移为263168字节的逻辑块号是： 。块内偏移量=263168-257×1024=0。由于10<257<256+10，故263168字节在一次间接寻址内。 11设文件ABCD为定长记录的连续文件，共有18个逻辑记录。如果记录长为512B，物理块长为1024B，采用成组方式存放，起始块号为12，叙述第15号逻辑记录读入内存缓冲区的过程。 答： 采用成组方式存放，块因子为2。由于共有18个逻辑记录，故占用了9个物理块，而第15号逻辑记录占用的是第向上取整)物理块。因为，是连续文件物1 理块也是连续的，所以，该逻辑记录占用的是12+8-1=19块。所以，第15号逻辑记录读入内存缓冲区的过程如下： 根据块因子，计算占用的相对物理块号8；根据起始块号为12，计算出绝对物理块号19；把物理块号19读入内存缓冲区，把所要的逻辑记录分解出来。 15.磁盘共有100个柱面，每个柱面有8个磁头，每个盘面分4个扇区。若逻辑记录与扇区等长，柱面、磁道、扇区均从0起编号。现用16位的200个字(0-199)来组成位示图来管理盘空间。现问： (1)位示图第15个字的第7位为0而准备分配给某一记录，该块的柱面号、磁道号、扇区号是多少? (2)现回收第56柱面第6磁道第3扇区，这时位示图的第几个字的第几位应清0?答： (1)位示图第15个字的第7位对应的块号=15×16(字长)+7=247，而块号247对应的： 柱面号=247/(8×4)=7(从0编号，向下取整) 磁头号=(247 MOD 32)/4=5
操作系统第6章习题带答案
第六章 一、问答题 1、什么是文件的逻辑结构？什么是文件的物理结构？ 2、为了能够查找到文件的位置，在采用连续文件、链接文件和索引文件时，在目录中需要登记哪些内容？ 3、磁盘容错技术可以分为哪三级？ 4、目前最广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？ 5、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？ 物理结构顺序结构链接结构索引结构直接文件 存取方法顺序 顺序（显 式\隐式） 顺序顺序随机（显 式） 随机随机 按键 6、简述以下移臂调度算法的思想：先来先服务调度算法、最短查找时间优先算法、电梯调度算法。 7、简述文件控制块中包含的内容。 8、假设多个用户共享一个文件目录系统，用户甲要用文件A、B、C、E，用户乙要用文件A、D、E、F。已知用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一个文件；用户甲的文件C与用户乙的文件F实际上是同一个文件；甲、乙两用户的文件E是同一个文件。试问你是否可以拟定一种文件目录组织方案，使得甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱？ 答：采用多级目录结构，文件目录分解为基本目录和符号目录，只要在不同文件符号目录中使用相同文件内部标识符，甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱。 画图并简要说明 二、计算题
1、假定盘块的大小为1KB，硬盘的大小为10GB，采用显示链接分配方式时，请问文件分配表只是占用多大空间? 磁盘块数：10GB/1KB=10M 表达10M盘块，FAT每项至少需要24位，即3个字节 所以文件分配表至少占用3B*10M=30M 2、系统中磁头停留在磁道号为70的磁道上，这时先后有4个进程提出了磁盘访问请求，要访问磁盘的磁道号按申请到达的先后顺序依次为：45，68，28，90。移动臂的运动方向：沿磁道号递减的方向移动。若分别采用FCFS磁盘调度算法、SSTF算法，SCAN算法时，所需寻道长度分别为多少（走过多少柱面）？0号磁道是最里面还是最外面的一个磁道？ 提示：FCFS磁盘调度算法：70->45->68->28->90 SSTF算法：70->68->90->45->28 SCAN算法：70->68->->45->28->90 3、某系统采用UNIX操作系统的专用块内容为：空闲块数3，然后依次登记的空闲块号为77,89,60，问此时若一个文件A需要5个盘块，系统进行分配后有个文件B被删除，它占用的盘块块号为100,101,109,500，则回收这些盘块后专用块的内容是什么？写出整个分析过程。 空闲块数2，然后依次登记的空闲块数为109、500 4、在实现文件系统时，为了加快文件目录的检索速度，可利用“FCB分解法”。假设目录文件存放在磁盘上，每个盘块512B。FCB占64B，其中文件名占8B，通常将FCB分解为符号目录项和基本目录项两部分，其中符号目录项大小为10B： ⑴基本目录项大小为多少字节？ ⑵假设某一目录文件共有254个FCB，试分别给出采用分解法之前和之后，对该目录文件分别的平均访问磁盘次数： ⑶一般地，若目录文件分解前占用N个盘块，分解后符号目录文件占用M个盘块，请给出访问磁盘次数减少的条件：
【免费下载】操作系统第六章作业答案
赵盈盈 2011210593 第六章作业 1、什么是文件系统？其主要功能是什么？ 答：文件系统：是操作系统中统一管理信息资源的一种软件。它管理文件的存储、检索、更新，提供安全可靠的共享保护手段，并且方便用户使用。 从用户的角度来看，文件系统是用户在计算机上存储信息、使用信息的接口。 从系统的角度来看，文件系统是负责文件存储空间管理的机构。 主要功能： 从用户角度：实现“按名存取” 从系统角度：是对文件存储器的存储空间进行组织、分配、负责文件的存储并对存入的文件实施保护、检索的一组软件集合。 （1）、统一管理文件的存储空间，实施存储空间的分配和回收。 （2）、实现文件从名字空间到外存地址的映射，即实现文件的按名存取，以对用户透明的方式管理名字空间。 （3）、实现文件的共享，并提供文件的保护和保密措施。 （4）、向用户提供一个方便实用的接口（提供对文件系统操作命令，以及提供对文件的操作命令，信息存取、加工）。 （5）、系统维护及向用户提供相关信息。 （6）、保持文件系统的执行效率。文件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。 （7）、提供I/O统一接口。 2、文件的逻辑结构形式有哪两种？ 答：从用户角度看，按文件的逻辑结构可以把文件分为两大类：无结构的字符流式文件和记录式文件（定长记录文件和不定长记录文件）。 3、对文件的存取有哪两种基本方法？各有什么特点？ 答：文件的存取方法是指读取外存上一个物理块的方法，常用的存取方法有两种：顺序存取和随机存取。 顺序存取特点：严格按照外存中物理记录的排列顺序依次进行存取的，如果当前存取的记录为Ri,则下次存取的记录自动地确定为Ri+1。 随机存取特点：又名为直接存取，它允许用户随意寻去外存文件中的任意一个物理记录，而不管上次存取了哪一个记录。 4、什么是连续文件？设某文件由四个逻辑记录组成，每个逻辑记录的大小与磁盘块大小相等，均为512B。若第一个逻辑记录存放在第100号磁盘块上，试画出此连续文件的结构。 答：连续文件又称为顺序文件，它是按照逻辑文件的记录顺序，一次把逻辑记录存储到连续的物理块中而形成的文件。 连续文件的结构如图所示： 文件
操作系统第二版第六章课后习题答案
第六章文件系统作业答案 1、5、8、14 1、解释以下术语：文件、文件系统、目录项、目录文件 参考答案： 文件——是被命名的相关信息的集合体，通常存放在外存（如磁盘、磁带）上，可以作为一个独立单位存放和实施相应的操作（如打开、关闭、读、写等）。 文件系统——操作系统中负责操纵和管理文件的一整套设施，它实现文件的共享和保护，方便用户“按名存取”。 目录项——为了加快对文件的检索，往往将文件控制块集中在一起进行管理。这种文件控制块的有序集合称为文件目录。当然，文件控制块就是其中的目录项。 目录文件——完全由目录项构成的文件称为目录文件 5、文件的物理组织形式主要有哪几种？分别说明各自的优缺点。参考答案： 文件的物理组织形式主要有：连续文件、链接文件、索引文件和多重索引文件。见下表：
8、文件系统中的目录结构有哪几种基本形式？各有何优缺点？UNIX系统中采用哪种目录结构？ 参考答案： 文件系统中的目录结构有：单级目录结构、二级目录结构、树形目录结构和非循环图目录结构。见下表： UNIX系统中采用非循环图目录结构。 14. 在UNIX系统中，假定磁盘块大小是1KB，每个盘块号占4B，文件索引节点中的磁盘地址明细表如图6-25所示，请将下列文件的字节偏移量转换为物理地址（写出计算过程）。
（1）8 000 （2）13 000 （3）350 000 参考答案： 256个盘块号。 （1） 101＃块内832字节（2）％1024＝712 逻辑块数12超出直接地址范围(10)，但是小于266(10＋256)，利用一次间接。从428＃块中得到相应的物理块号为954。所以，其物理地址是954＃块内712字节。 （3）350 000/1024＝341，350 000％1024＝816 逻辑块数341超出一次间接地址范围(266)，但是小于65802(10+256+2562)，利用二次间接。 341-(10+256)=75，75/256=0，75％256=75 从9156＃块中找到物理块331，再从331块中找到下标为75的项，进而得到物理块号333。所以，其物理地址是：333＃块内816字节。
操作系统第六章复习题-答案
操作系统---------第6章复习题 一、选择题 1、Spooling 技术提高了（ A ）利用率。 A 独占设备 B 共享设备 C 文件 D 主存储器 2、在下面的I/O 控制方式中，需要CPU 干预最少的方式是（ D ）。 A 程序中断方式 B 中断驱动I/O 控制方式 C 直接存储器访问DMA 控制方式 D I/O 通道控制方式 3、利用通道实现了（Ｃ）之间数据的快速传输。 A CPU 和外设 B 内存和CPU Ｃ内存和外设Ｄ外设和外设 4、设备驱动程序是系统提供的一种通道程序，它专门用于在请求I/O 的进程与设备控制器之间传输信息。下面的选项中不是设备驱动程序功能的是（ C ）。 A 检查用户I/O 请求的合法性。 B 及时响应由控制器或由通道发来的中断请求。 C 控制I/O 设备的I/O 操作。 D 了解I/O 设备的状态，传送有关参数，设置设备的工作方式。 5、下表中列出的是一段简单的通道程序（内含 6 条指令），在下面的各个选项中叙述不正确的是（ D ）。 A 该段通道程序包括6 条、2 类通道指令。 B 这些指令涉及的数据内存地址有相邻接的地方。 C 该段通道程序共处理了5 条记录。
D 单记录最大为230 个字节。 6、基本的I/O 设备处理进程一般处于（ C ）状态。 A 就绪 B 执行 C 阻塞 D 死锁 7、缓冲技术的缓冲池在（ A ）中。 A 内存 B 外存 C ROM D 寄存器 8、通过硬件和软件的功能扩充，把原来独占的设备改造成能为若个用户共享的设备，这种设备称为（ D ）。 A 存储设备 B 系统设备 C 用户设备 D 虚拟设备 9、为了使多个进程能有效地同时处理输入和输出，最好使用（ A ）结构的缓冲技术。 A 缓冲池 B 循环缓冲 C 单缓冲 D 双缓冲 10、如果I/O 设备与存储设备进行数据交换不经过CPU 来完成，这种数据交换方式是（ C ）。 A 程序查询 B 中断方式 C DMA 方式 D 无条件存取方式 11、在采用SPOOLING 系统中，用户的打印结果首先被送到（ A ）。 A 磁盘固定区域 B 内存固定区域 C 终端 D 打印机 12、设备管理程序对设备的管理是借助于一些数据结构来进行的，下面的（ A ）不属于设备管理数据结构。 A JC B B DCT C COCT D CHCT 13、大多数低速设备都属于（ A ）设备。 A 独享 B 共享 C 虚拟 D SPOOLING 14、（ B ）用做连接大量的低速或中速I/O 设备。 A 数据选择通道 B 字节多路通道 C 数据多路通道 15、操作系统中SPOOLING 技术，实质是将（ B ）转化为共享设备的技术。 A 虚拟设备 B 独占设备 C 脱机设备 D 块设备 16、（ A ）是操作系统中采用的以空间换取时间的技术。 A SPOOLING 技术 B 虚拟存储技术 C 交换技术 D 通道技术 17、在操作系统中，用户程序申请使用I/O 设备时，通常采用（ B ）。 A 物理设备名 B 逻辑设备名 C 虚拟设备名 D 独占设备名