发布时间 : 星期一 文章操作系统的原理与应用答案 孔宪君更新完毕开始阅读d5e24061a45177232f60a2d7
操作系统复习思考题答案
如图5-44 逻辑地址变换为物理地址的过程
段页式存储管理地址变换具体过程如下：
⑴从段表地址寄存器读取段表始址，找到该进程的段表。 ⑵段号s＋段表始址，得到段描述子地址。
⑶读取段描述子，得到页表始址。页号＋页表始址，得到页描述子地址。 ⑷读取页描述子，得到帧号。 ⑸由帧号f和偏移量拼成物理地址。
18.为什么引入虚拟存储器概念?虚拟存储器的容量由什么决定的?受什么影响?根据什么说一个计算机有虚拟存储系统?
虚拟存储器技术允许进程部分装入内存，如图5-34所示，这种方案的一个很大的优点就是进程的逻辑地址空间可以比物理内存大。虚拟存储器将物理内存和备用外存抽象成一个巨大的、统一的存储空间，虚拟存储器将用户看到的逻辑内存与物理内存分开，这种技术允许程序员不受内存存储的限制，虚拟存储器也允许程序很容易地共享文件和地址空间。
虚拟存储器的容量并非无限大，一个虚拟存储器的容量由以下两个因素决定： ⑴虚拟存储器的容量受CPU的寻址能力的限制，CPU的寻址能力由计算机CPU地址总线结构确定的，它是影响虚拟存储器最大容量的重要参数。例如：某计算机CPU的地址总线长度为32位，则CPU可以寻址范围是0～232-1，即4G。
⑵一般来说，虚拟存储器的容量由内存和外存对换区容量之和所确定；有些虚拟存储器技术还要考虑加上进程文件区的容量。
如果程序员不受内存存储的限制，说明该计算机有虚拟存储系统。 19.什么是工作集，如何利用工作集模型控制抖动？
所谓工作集是指在某段时间间隔△里，进程实际要访问的页面集合。 为了防止抖动，就要控制缺页中断频率。当缺页中断频率太高时，进程需要
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更多页帧；类似地，如果缺页中断频率太低，那么进程可能占有过多的页帧。可以为所期望的缺页中断频率设置上限和下限，如果实际缺页中断频率超过上限，那么要为进程分配更多页帧；如果实际缺页中断频率低于下限，那么可从该进程中移走页帧。因此，可以直接控制缺页中断频率以防止颠簸。如图5-43所示，缺页中断频率与已分配页帧数关系图，M分配帧数的下限，N为进程的总页数，W为工作集的大小，W应该介于M和N之间。
图5-43 缺页中断频率与已分配帧数关系图
与工作集策略一样，如果缺页中断频率增加且没有可用的页帧，也可以挂起一个进程。接着，可将释放的页帧分配给那些具有高缺页中断频率的进程。为进程提供多于活跃页面数的帧数，预防抖动。
20.为什么只需将部分进程和数据装入内存，便能完成整个进程的运行。 根据局部性原理，在进程装入时，不必将其全部装入内存，而只要将当前需要执行的部分页或段装入内存，就可以让进程执行了。在进程执行过程中，如果需要执行的指令或访问的数据尚未在内存(称为缺页或缺段)，则由操作系统将相应的页或段换入内存，然后继续执行进程。同时操作系统可以将内存中暂时不使用的页或段换出，保存在外存上，从而腾出空间存放将要装入的进程以及将要换入的页或段。
21.某虚拟存储器的用户编程空间共32个页，每页1KB，内存为16KB。假定某时刻某用户进程已换入内存的页表如表5-2所示。
页号 帧号 0 5 表5-2 页表
该用户进程长度为6页，将下面的虚拟地址0AEFH、10CDH、1AADH变换成物理地址，并写出地址变换过程。
[分析] 由已知条件“用户编程空间共32个页面”，可知页号部分占5位；由“每页为1KB”。
页式存储管理的逻辑地址分为两部分：页号p（5位）|偏移量d（10位）。 物理地址结构为：帧号f（4位）|偏移量d（10位），
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逻辑地址0AEFH所对应的二进制表示形式是：000 1010 1110 1111 ，根据上面的分析，下划线部分为偏移量d，页号=“000 10”=2（十进制），查页表，得到帧号f =4（十进制），即帧号f=0100 ，拼接帧号f和偏移量d，得01 0010 1110 1111，求得对应的物理地址为12EFH。
逻辑地址10CDH所对应的二进制表示形式是：001 0000 1100 1101 ，根据上面的分析，下划线部分为偏移量d，页号= 00100=4（十进制），查页表，该页不在内存，发生缺页中断。
逻辑地址1AADH所对应的二进制表示形式是：001 1010 1010 1100 ，根据上面的分析，下划线部分为偏移量d，页号=“00110”=6（十进制），由于用户进程长度为6页，发生越界中断。
22.在一个请求页式存储管理系统中，一个进程的页面走向为：6，5，4，3，2，1，5，4，3，6，5，4，3，2，1，6，5。请分别采用FIFO和LRU近似算法，对M=4和M=5的情况，用页面走向分析图求出访问中发生的缺页次数和缺页率，并比较其结果。
23.试讨论了下述几种存储管理技术。单一连续区分配，固定分区，动态分区，分页存储管理，分段存储管理，段页式存储管理，请求分页存储管理。请回答：
⑴给出每一种管理方法存在的主要问题。
⑵把每一种方法与它的前一种方法对比，指出哪些问题得到了解决?
第6章 I/O设备管理
6.1名词解释
I/O设备无关性：用户在编制程序时，应不直接使用实际的设备名而使用逻辑设备名。这样，有利于解决设备的故障和增加设备分配的灵活性。
虚拟设备：通过虚拟技术将一台独占设备改造成能被多个进程共享的设备，虚拟设备提高了设备的利用率。
缓冲技术：CPU与设备之间、设备与设备之间交换信息时，需要利用缓冲区来缓解速度不匹配的矛盾。
SPOOLing：为了克服独占设备的缺点，操作系统提供了联机的外部设备同时在线操作的功能，称为SPOOLing（Simultaneous Peripheral Operations OnLine）技术。SPOOLing也称作假脱机操作。SPOOLing技术是在多个进程并发系统中改造独占设备的一种方法。
SPOOLing值班进程：SPOOLing值班进程即输入值班进程SPi和输出值班进
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程SPo。
输入值班进程SPi模拟SPOOLing输入时的外围控制机的功能。控制输入设备经输入缓冲区把用户的数据传送到备用存储器的输入井中，当用户进程需要输入数据时，直接将输入井中预存的输入数据读入内存，提供给用户进程使用。
输出值班进程SPo模拟SPOOLing输出时的外围控制机的功能。把用户进程的输出数据传送到备用存储器的输出井中，形成输出请求队列。控制输出井中的数据传送到低速的输出设备。
磁盘格式化：在磁盘存储数据之前，磁盘必须划分成磁盘控制器可以读写的扇区，这个划分过程就是低级格式化，低级格式化也叫物理格式化。低级格式化为磁盘的每个扇区填写一个特殊的数据结构，这个特殊的数据结构包含头部字段、数据字段(数据大小一般是512字节)和尾部字段。
电梯算法：扫描(SCAN)算法也叫电梯算法。具体做法：当设备无访问请求时，磁头不动；当有访问请求时，磁头按一个方向移动，在移动过程中对遇到的访问请求进行服务，然后判断该方向上是否还有访问请求，如果有则继续扫描。否则改变移动方向，并为经过的访问请求服务，如此反复。
寻道时间：这是指把磁头移动到指定磁道上所经历的时间。
RAID：由于冗余信息可以存储在多个磁盘上，因此这种组织结构潜在地提高了数据存储的可靠性。这样，一个磁盘的损坏不会导致所有数据的丢失，这种磁盘组织技术通称为廉价冗余磁盘阵列（RAID），通常用于提高系统的性能和可靠性，RAID分为6级。
6.2 选择题
1.CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用＿C.＿。
A.并行技术 B.通道技术 C.缓冲技术 D.需存技术 2.操作系统中采用缓冲技术的目的是为了增强系统＿B.＿的能力。 A.串行操作 B.并行操作 C.控制操作 D.中断操作 3.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.＿。 A.缓冲池 B.单缓冲 C.双缓冲 D.循环缓冲
4.通过硬件和软件的功能扩充，把原来独立的I/O设备改造成能为若干个进程共享的I/O设备，这种I/O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 5.从下面关于I/O设备独立性的论述中选择一条正确的论述。B. A.I/O设备独立性是指I/O设备具有独立执行I/O功能的一种特性。 B.I/O设备独立性是指用户程序独立于具体使用的物理设备的一种特性。 C.I/O设备独立性是指能独立实现I/O设备共享的一种特性。
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