发布时间 : 星期六 文章操作系统课后习题答案及复习题更新完毕开始阅读
3：有一页式系统，其页表存放在主存中。
1）如果对主存的一次存取需要1.5微秒，试问实现一次页面访问时存取时间是多少？
2）如果系统加有快表，且平均命中率为85%，而页表项在快表中的查找时间忽略为0，试问此时的存取时间为多少？
解：1） 1.5*2=3微秒
2）1.5*0.85+3*0.15=1.725微秒
第五章
1、试说明设备控制器的组成。P163
答：设备控制器的组成由设置控制器与处理机的接口；设备控制器与设备的接口；I/O逻辑；
2、为了实现CPU与设备控制器间的通信，设备控制器应具备哪些功能？P162-P163
答：基本功能：接收和识别命令；数据交换；标识和报告设备的状态；地址识别；数据缓冲；差错控制；
3、什么是字节多路通道？什么是数组选择通道和数组多路通道？P164-P165
答：1、字节多路通道：这是一种按字节交叉方式工作的通道。它通常都含有许多非分配型子通道，其数量可从几十到数百个，每个子通道连接一台I/O设备，并控制该设备的I/O操作。这些子通道按时间片轮转方式共享主
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通道。只要字节多路通道扫描每个子通道的速率足够快，而连接到子通道上的设备的速率不是太高时，便不致丢失信息。2、数组选择通道：字节多路通道不适于连接高速设备，这推动了按数组方式进行数据传送的数组选择通道的形成。3、数组多路通道：数组选择通道虽有很高的传输速率，但它却每次只允许一个设备数据。数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道（设备）分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。它含有多个非分配型子通道，因而这种通道既具有很多高的数据传输速率，又能获得令人满意的通道利用率。
4、如何解决因通道不足而产生的瓶颈问题？P166
答：解决“瓶颈”问题的最有效的方法，便是增加设备到主机间的通路而不增加通道，就是把一个设备连接到多个控制器上，而一个控制器又连接到多个通道上。多通路方式不仅解决了“瓶颈”问题。而且提高了系统的可靠性，因为个别通道或控制器的故障不会使设备和存储器之间没有通路。
5、试对VESA及PCI两种总线进行比较。P167
答：1、VESA该总线的设计思想是以低价位迅速点领市场。VESA总线的带宽为32位，最高传输速率为132Mb/s。VESA总线仍存在较严重的缺点，它所能连接的设备数仅为2—4台，在控制器中无缓冲，故难于适应处理器速度的不断提高，也不能支持后来出现的Pentium微机。2、PC随着Pentium系列芯片的推出，PCI在CPU和外设间插入一复杂的管理层，用于协调数据传输和提供一致的接口。在管理层中配有数据缓冲，通过该缓冲可将线路的驱动能力放大，使PCI最多能支持10种外设，并使高时钟频率的CPU能很好地运行，最大传输速率可达132Mb/s。PCI即可连接ISA、EISA等传统型总线，又可支持Pentium的64位系统，是基于奔腾等新一代微处理器而发展的总线。
6、试说明推动I/O控制发展的主要因素是什么？P167
答：在I/O控制方式的整个发展过程中，始终贯穿着这样一条宗旨，即尽量减少主机对I/O控制的干预，把主机从繁杂的I/O控制事务中解脱出来，以便更多地去完成数据处理任务。
7、有哪几种I/O控制方式？各适用于何种场合？P167-P170
答：1、程序I/O方式：2、中断驱动I/O控制方式：3、直接存储器访问（DMA）I/O控制方式；I/O通道控制方式：？？？？？？？？
8、试说明DMA的工程流程。P170图要画
答：当CPU要从磁盘读入一数据块时，便向磁盘控制器发送一条读命令。该命令被送到其中的命令寄存器（CR）中。同时，还须发送本次要将数据读入的内存起始目标地址，该地址被送入内存地址寄存器（MAR）中；本次要读数据的字（节）数则送入数据计数器（DC）中，还须将磁盘中的源地址直接送至DMA控制器的I/O控制逻辑上，然后启动DMA控制器进行数据传送，以后CPU便可去处理其它任务。此后，整个数据传送过程便由DMA控制器进行控制。当DMA控制器已从磁盘中读入一个字（节）的数据送入数据寄存器（DR）后，再挪用一个存储器周期，将该字（节）传送到MAR所指示的内存单元中。按着便对MAR内容加1，将DC内容减1.若减1后DC内容不为0，表示传送未完，便继续传送下一个字（节）；否则，由DMA控制器发出中断请求。
9．引入缓冲的主要原因是什么？
操作系统引入缓冲机制的主要原因可归结为以下几点：（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾；（2）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制；（3）提高CPU与I/O设备之间的并行性。
10. 在单缓冲情况下，为什么系统对一块数据的处理时间为max(C, T)+M ?？
在块设备输入时，假定从磁盘把一块数据输入到缓冲区的时间为T；操作系统将缓冲区数据传送给用户区的时间为M；而CPU对这一块数据进行计算得时间为C。在单缓冲情况下，由于设备的输入操作和CPU的处理操作可以并行，所以系统对每一整块数据的处理时间为max(C, T) + M。
11. 为什么在双缓冲情况下，系统对一块数据的处理时间为max(C, T)？
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该方式又称缓冲对换方式，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。此时操作系统可以从第一缓冲区移出数据，并送入用户进程。接着由CPU对数据进行计算。在双缓冲区中，不仅设备的输入操作和CPU的处理操作可以并行，设备的输入操作和数据的传送操作也可以并行，因此耗时大约为max(C+M,T)。考虑到M是内存中数据块的“搬家”耗时，非常短暂可以省略，因此近似地认为是：max(C,T) 15、为何要引入设备独立性？如何实现设备的独立性？P184-P185
答：应用程序独立于具体使用的物理设备。为了实现设备独立性而引入逻辑设备和特理设备这两个概念。在应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备；而系统在实际执行时，还必须使用物理设备名称。因此，系统须具有将逻辑设备名称转换为某物理设备名称的功能，这非常类似于存储器管理中所介绍的逻辑地址和物理地址的概念。在应用程序中的使用的是逻辑地址，而系统在分配和使用内存时，必须使用物理地址。1、对独立设备的分配与回收；2、将逻辑设备名映射为物理设备名，进一步可以找到相应物理设备的驱动程序；3、对设备进行保护，禁止用户直接访问设备；4、缓冲管理，即对字符设备和块设备的缓冲区进行有效的管理，以提高I/O的效率；5、差错控制，由于在I/O操作中的绝大多数错误都与设备无关，故主要由设备驱动程序处理，而设备独立性软件只处理那些设备驱动程序无法处理的错误；6、提供独立于设备的逻辑块，不同类型的设备信息交换单位是不同的，读取和传输速率也各不相同，即使同一类型的设备，其信息交换单位大小也是有差异的，如不同磁盘由于扇区大小的不同，可能造成数据块大小的不一致，因此设备独立性软件应负责隐藏这些差异，对逻辑设备使用并向高层软件提供大小统一的逻辑数据块。
16、在考虑到设备的独立性时，应如何分配独享设备？P189
答：1、分配设备；分配控制器；分配通道；2、增加设备的独立性；考虑多通路情况；
17、何谓设备虚拟？实现设备虚拟时所依赖的关键技术是什么？P187—P188
答：设备虚拟是指设备本身虽是独占设备，但经过某种技术处理，可以把它改造成虚拟设备。实现设备邪虚拟：由于可虚拟设备是指一台物理设备在采用虚拟技术后，可变成多台逻辑上的所谓虚拟设备，因而说，一台可虚拟设备是可共享的设备，可以将它同时分配给多个进程使用，并对这些访问该（物理）设备的先后次序进行控制。
18、试说明SPOOLing系统的组成。P190
答：1、输入井和输出井：这是在磁盘上开辟的两个大存储空间。2、输入缓冲区和输出缓冲区：为了缓和CPU和磁盘之间速度不匹配的矛盾，在内存中要开辟两个缓冲区，输入缓冲区和输出缓冲区。3、输入进程SPi和输出进程SP0：这里利用两个进程来模拟脱机I/O时的外围控制机。
19．在实现后台打印时，SPOOLING系统应为请求I/O的进程提供哪些服务？
在实现后台打印时，SPOOLing系统应为请求I/O的进程提供以下服务：（1）由输出进程在输出井中为之申请一空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；
（2）输出进程再为用户进程申请一张空白的用户打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。
（3）一旦打印机空闲，输出进程便从请求打印队列的队首取出一张请求打印表，根据表中的要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再由打印机进行打印。
21．试说明设备驱动程序应具有哪些功能？ 设备驱动程序的主要功能包括：（1）将接收到的抽象要求转为具体要求；（2）检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递有关参数，设置设备的工作方式；（3）发出I/O命令，启动分配到的I/O设备，完成指定的I/O操作；（4）及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理；（5）对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应该能够根据用户的I/O请求，自动地构成通道程序。
22．设备驱动程序通常要完成哪些工作？ 设备驱动程序通常要完成以下工作：（1）将抽象要求转换为具体要求；（2）检查I/O请求的合法性；（3）读出和检查设备的状态；（4）传送必要的参数；（5）设置工作方式；（6）启动I/O设备。
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23．设备中断处理程序通常需完成哪些工作？ 设备中断处理程序通常需完成如下工作：（1）唤醒被阻塞的驱动程序进程；（2）保护被中断进程的CPU环境；（3）分析中断原因、转入相应的设备中断处理程序；（4）进行中断处理；（5）恢复被中断进程的现场
作业：假设磁头在8柱面，磁盘访问请求如表所示,求最省时间的响应次序请求顺序柱面号磁头号扇区号①9 6 3②7 5 6③20 20 6④15 15 2按SSTF, 次序为1,2,4,3或2,1,4,3 距离分别为16和14个柱面按SCAN(1)往里移,1,4,3,2, 25个柱面(2)正往外移,2,1,4,3,14个柱面最省的是SSTF和SCAN(2) 第六章
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图要画
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
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