计算机操作系统课后答案

第七章 设备管理 思考与练习题

1． 数据传输控制方式有哪几种？试比较它们的优缺点。 2． 何为设备的独立性？如何实现设备的独立性？

3． 什么是缓冲？为什么要引入缓冲？操作系统如何实现缓冲技术？ 4． 设备分配中为什么可能出现死锁？

5． 以打印机为例说明SPOOLing技术的工作原理。

6． 假设一个磁盘有200个柱面，编号为0~199，当前存取臂的位置是在143号柱面上，并

刚刚完成了125号柱面的服务请求，如果存在下列请求序列：86、147、91、177、94、150、102、175、130，试问：为完成上述请求，采用下列算法时存取的移动顺序是什么？移动总量是多少？

（1） 先来先服务（FCFS）。

（2） 最短寻道时间优先（SSTF）。 （3） 扫描算法（SCAN）。

（4） 循环扫描算法（C-SCAN）。

7． 磁盘的访问时间分成三部分：寻道时间、旋转时间和数据传输时间。而优化磁盘磁道上

的信息分布能减少输入输出服务的总时间。例如，有一个文件有10个记录A,B,C,??,J存放在磁盘的某一磁道上，假定该磁盘共有10个扇区，每个扇区存放一个记录，安排如表所示。现在要从这个磁道上顺序地将A~J这10个记录读出，如果磁盘的旋转速度为20ms转一周，处理程序每读出一个记录要花4ms进行处理。试问： （1） 处理完10个记录的总时间为多少？

（2） 为了优化分布缩短处理时间，如何安排这些记录？并计算处理的总时间。

8． 假设一个磁盘有100个柱面，每个柱面有10个磁道，每个磁道有15个扇区。当进程的

要访问磁盘有12345扇区时，计算该扇区在磁盘的第几柱面、第几磁道、第几扇区？ 9． 一个文件记录大小为32B，磁道输入输出以磁盘块为单位，一个盘块的大小为512B。当

用户进程顺序读文件的各个记录时，计算实际启动磁盘I/O占用整个访问请求时间的比例。

10．如果磁盘扇区的大小固定为512B，每个磁道有80个扇区，一共有4个可用的盘面。假设磁盘旋转速度是360rpm。处理机使用中断驱动方式从磁盘读取数据，每字节产生一次终端。如果处理中断需要2.5ms，试问：

（1）处理机花费在处理I/O上的时间占整个磁盘访问时间的百分比是多少（忽略寻道时间）？

（2）采用DMA方式，每个扇区产生一次中断，处理机话费在处理I/O上的时间占整个磁盘访问时间的半分比是多少？

答案

1.答：数据转送控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、DMA控制方式和通道方式四种。

2. 答：设备的独立性是指应用程序独立于具体使用的物理设备。此时，用户使用逻辑设备名申请使用某列物理设备。当系统中有多台该烈性的设备是，系统可将其中的任意一台分配给请求进程，而不局限于某一台制定的设备。这样，可显著的改善资源的利用率即可使用性。设备独立使用用户独立于设备的烈性。如进行输出时，亦可以使用现实终端，也可以使用打印机。有了这种独立性，就可以很方便的进行输入/输出重定向。

3. 答：缓冲是在两个不同速度设备之间传输信息时，用于平滑传输过程的一种手段。 （1）换届CPU与I/O设备之间的速度不匹配的矛盾。 （2）减少中断CPU的次数。

（3）提高CPU与I/O设备之间的并行性。

4. 答：在某些操作系统中，一个进程只能提供一个I/O请求。也就是说，执行进程向系统提出I/O请求后边立即进入等待状态，直到I/O请求完成后才被唤醒。这样系统对设备的分配比较安全，不会出现死锁。但这种方式对进程来说，因CPU与I/O设备是串行工作的，这使得该进程的推进速度缓慢。为了加快进程执行时的推进速度，是能喜剧执行，当需要是有可能接着发出第二个、第三个I/O请求，精当锁清秋的I/O设备已被另一个进程占用是，进程才进入等待状态。这种一个进程同时可以使用多个I/O设备的方式提高了系统的资源里欧你过来，但也带来了一种危险，即如果两个进程都提出请求使用对方占有的I/O设备时，就会出现死锁。

5. 答：当用户进程请求打印输出时，操作系统接受用户的打印请求，但并不真正把打印机分配给该用户进程，二十为进城再次攀上输出井中分配一空闲块区，并将要打印的数据送入其中，同时还为用户进程申请一张用户请求打印表，将用户的打印要求填入其中，再将该表挂在请求打印队列上。如果还有进程要求打印输出，系统仍可以接受请求，也可以进城完成上述操作。

6. （1）先来先服务（FCFS）。

答：移动顺序是：143、86、147、91、177、94、150、102、175、130 移动总量是：

（143-86）+（147-86）+）（147-91）+（177-91）+（177-94）+（150-94）+（150-102）

+（175-102）+（175-130）=565 （2）最短寻道时间优先（SSTF）。

答：移动顺序：143、147、150、130、102、94、91、86、175、177 移动总量是：

（147-143）+（150-147）+（150-130）+（130-102）+（102-94）+（94-91）+（91-86）+（175-86）+（177-175）=162

（3）扫描算法（SCAN）。

答：移动顺序：143、147、150、175、177、130、102、94、91、86 移动总量是：

（147-143）+（150-147）+（175-150）+（177-175）+（177-130）+（130-102）+（102-94）+（94-91）+（91-86）=125

（4）循环扫描算法（C-SCAN）。

答：移动顺序是：143、147、150、175、177、86、91、94、102、130 移动总量是：

（147-143）+（150-147）+（175-150）+（177-175）+（177-86）+（91-86）+（94-91）

+（102-94）+（130-102）=169.

7.

某文件10个记录在磁盘上的存放情况 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 扇区号 记录号 A B C D E F G H I J （1）处理完10个记录的总时间为多少？

答：有题目所列条件可知，磁盘的旋转速度为20ms转一周，每个此道有10个记录，因此读出1个记录的时间为20ms/10=2ms。

对于表中记录的初始分布，读出并处理记录A需要20ms+4ms=60ms。6ms后读/写头急转到了记录D出，为了读出记录B必须再转8个山区，急需要8*2ms=16ms，记录B的读取时间为2ms，处理时间为4ms，股处理记录B共花时间为：16ms+2ms+4ms=22ms。后续8个记录的读取时间与记录B相同。所以处理10记录的总时间是：9*22ms+6ms=204ms。 （2）为了优化分布缩短处理时间，如何安排这些记录？并计算处理的总时间。

答：为了缩短处理时间应按图琐事安排这些记录。 经优化处理后，读出并处理记录A后，读/写头刚好转到记录B的开始出，因此立即可读取并处理记录B，后续记录的读取与处理情况相同。股处理10个记录的总时间为10*（2ms+4ms）=60ms。

8.答：有题目一直，磁盘每个柱面有10个磁头，每个此道有15个15个山区。则每个柱面的山区数位10*15=150.13524/150=90余24，故13524所在煮面为90.24/15=1余9，故13524再次头号为1，山区为9。综上所述，13524山区所在的磁盘地址为：第90号柱面，第1号磁头，第9号扇区。

9.答：有题目可知，盘快的大小为512B，一个文件记录大小为32B雇一个盘快包含的记录数为：512/32=16。显然在访问16个记录中，只需要一次激动磁盘，故事集启动磁盘I/O占用整个访问请求的比例为1/16=6.25%

10.（1）处理机花费在处理I/O上的时间占整个磁盘访问时间的百分比是多少（忽略寻道时间）？ 答：（512*2.5）/（（1/12+1/480）+(512*2.5)）*100%=99.9%

（2）采用DMA方式，每个扇区产生一次中断，处理机话费在处理I/O上的时间占整个磁盘访问时间的半分比是多少？

答：2.5/((1/12+1/480)+2.5)*100%=96.7%

第八章 文件管理 思考与练习题

1． 文件系统要解决的问题有哪些？

2． 许多操作系统中提供了文件重命名功能，它能赋予文件一个新的名字。若进行文件复制，

并给复制文件起一个新的名字，然后删除旧文件，也能达到给文件重命名的目的。是问这个方法在实现上有何不同？

3． 使用文件系统时，通常要显式地进行Open（）与Close（）操作。试问：

(1) 这样做的目的是什么？

(2) 能够取消显式地Open（）与Close（）操作么？若能，怎样做？ (3) 取消显式地Open（）与Close（）操作有什么不利影响？ 4． 文件目录的作用是什么？文件目录项通常包含哪些内容？

5． 文件物理结构中的链接分配方式有几种实现方法？各什么特点？

6． 设某文件A由100个物理块组成，现分别用连续文件，链接文件和索引文件来构造。针

对3种不同的结构，执行以下操作时各需要多少次从洗盘I/O？ (1) 将一物理块加到文件头部。 (2) 将一物理块加到文件正中间。 (3) 将一物理块加到文件尾部。

7． 文件系统用混合方式管理存储文件的物理块，设块的大小为512B，每个块号占3B，如

果不考虑逻辑块号在物理块中所占的位置，求二级索引和三级索引时可寻址的文件最大长度。

8． 一个计算机系统中，文件控制块占64B，磁盘块的大小为1KB，采用一级目录，假定目

录中有3200个目录，问查找一个文件平均需要访问磁盘多少次？ 9．假定磁盘块的大小是1KB，对于1GB的磁盘，其文件分配表FAT需要占用多少存储空间？当硬盘的容量为10GB时，FAT需要占用多少空间？

10．UNIX系统中采用索引节点表示文件的组织，在每个索引节点中，假定有12个直接块指针，分别有一个一级、二级和三级间接指针。此外，假定系统盘块大小为8KB。如果盘快指针用32位表示，其中8位用于标识物理磁盘号，24位用于标识磁盘块号。问：

（1） 该系统支持的最大文件长度是多少？ （2） 该系统支持的最大文件系统分别是多少？

（3） 假定主存中除了文件索引节点外没有其他信息，访问位置在12345678字节时，

需要访问磁盘多少次？

11．磁盘文件的物理结构采用链接分配方式，文件A有10个记录，每个记录的长度为256B存放在5个磁盘块中，每个盘块中放2个记录，如表所示。若要访问该文件的第1580字节，问：

（1）应访问那个盘块才能将该字节的内容读出？ （2）要访问几次几盘才能将该字节的内容读出？

12．有一个磁盘共有10个盘面，每个盘面上有100个此道，没个此道有16个山区，每个扇区有512字节。假定文件分配以扇区为单位，若使用位示图来管理磁盘空间，问：

（1）磁盘的容量有多大？

（2）位示图需要占用多少空间？

（3）若空白文件目录的每个表目占5字节，什么时候空白文件目录占用空间大于位示