第 3 次作业一、简答题（本大题共 30 分，共 10 小题，每小题 3 分）操作系统设计的三个目标是什么？什么是操作系统选择文件组织时的重要原则是什么？什么是进程间的同步分时系统中是否有作业的概念？为什么？简述解决死锁问题的三种方法。什么是文件的逻辑结构？什么是记录？进程调度中“可抢占”和“非抢占”两种方式，哪一种系统的开销更大？为什么？页式管理可分为哪几种？静态页式管理可以实现虚存吗？设备分配的总原则是什么？设备分配有哪两种方式？并简要说明之。二、综合题（本大题共 70 分，共 10 小题，每小题 7 分）路径名和工作目录有什么关系？进程有哪些基本状态？简述状态转换的原因。假定当前磁头位于  号磁道，进程对磁道的请求序列依次为，，，，，，，，。当采用先来先服务和最短寻道时间优先算法时，请给出各自的服务序列和移动的磁道总数。假设某多道程序设计系统有供用户使用的主存空间 ，磁带机  台，打印机  台。系统采用可变分区方式管理主存，对磁带机和打印机采用静态分配。现有一作业序列如下：作业号 提交时间执行时间（分钟）要求主存（）要求磁带机（台）要求打印机（台）：   ：   ：   ：   ：   假设采用先进先出调度算法，优先分配主存的低地址区且不准移动已在主存中的作业，在主存中的作业平分  时间。请回答： 作业调度的次序。最大的作业周转时间。最小的作业周转时间。作业平均周转时间。作业全部执行结束的时间。当数据 很少修改并且以随机顺序频繁地访问时，频繁地修改并且相对频繁地访问文件整体时，频繁地修改并以随机顺序频繁地访问时，从访问速度、存储空间的使用和易于更新（添加／删除／修改）这几方面考虑，为了达到最大效率，你将选择哪种文件组织？进程之间存在哪几种相互制约关系？各是什么原因引起的？下列活动分别属干哪种制约关系？为什么？ （）若干同学去图书馆借书； （）两队举行篮球比赛； （）流水线主产的各道工序； （）商品生产和社会消费。请求页式管理中有哪几种常用的页面置换算法？某文件系统为一级目录结构，文件的数据一次性写入磁盘，已写入的文件不可修改，但可多次创建新文件。请回答如下问题。 在连续、链式、索引三种文件的数据块组织方式中，哪种更合适？要求说明理由。为定位文件数据块，需要  中设计哪些相关描述字段？ 为快速找到文件，对于 ，是集中存储好，还是与对应的文件数据块连续存储好？要求说明理由。 什么是通道？与  方式的区别是什么？设有一缓冲池 ， 中含有  个可用缓冲区，一个输入进程将外部数据存入 ，另有一个输出进程将  中数据取出并输出。若进程每次操作均以一个缓冲区为单位，试用记录型信号量写出两个进程的同步算法，要求写出信号量的初值。答案：一、简答题（30 分，共 10 题，每小题 3 分） 参考答案：方便：操作系统使计算机更易于使用；有效：操作系统允许以更有效的方式使用计算机系统资源；扩展：在构造操作系统时，应该允许在不妨碍服务的前提下有效地开发、测试和引进新的系统功能。解题方案：评分标准：参考答案：操作系统（英语： !"#$%&，简称 #）是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。解题方案：评分标准：参考答案：访问快速，易于修改，节约存储空间，维护简单，可靠性。解题方案：评分标准：参考答案：进程间同步是指异步环境下的一组并发进程因直接制约互相发送信息而进行互相合作、互相等待，使各进程按一定的速度执行的过程。解题方案：评分标准：参考答案：没有。因为在分时系统中，每个用户得到的时间片有限，用户的程序和数据信息直接输入到内存工作区中和其他程序一起抢占资源投入执行，而不必进入外存输入井等待作业调度程序选择。因此，分时系统没有作业控制表，也没有作业调度程序，故没有作业的概念。解题方案： 评分标准：参考答案：死锁的防止。系统按预定的策略为进程分配资源，这些分配策略能使死锁的四个必要条件之一不成立，从而使系统不产生死锁。 死锁的避免。系统动态地测试资源分配情况，仅当能确保系统安全时才给进程分配资源。 死锁的检测与解除。系统定期地运行检测程序，检测系统中是否有死锁发生。当发生死锁时，找出全部死锁的进程。通过破坏循环等待条件解除死锁。 解题方案：评分标准：参考答案：文件的逻辑结构就是用户可见的结构，可分为字符流式的无结构文件和记录式的有结构文件两大类。 记录是一个具有特定意义的信息单位，它由该记录在文件中的逻辑地址（相对位置）与记录名所对应的一组关键字、属性及其属性值所组成。解题方案：评分标准：参考答案：可抢占式会引起系统的开销更大。可抢占式调度是严格保证任何时刻，让具有最高优先数（权）的进程占有处理机运行，因此增加了处理机调度的时机，引起为退出处理机的进程保留现场，为占有处理机的进程恢复现场等时间（和空间）开销增大。解题方案：评分标准：参考答案：页式管理分为静态页式管理和动态页式管理。静态页式管理就是把各进程的虚拟空间划分称为若干长度相等的页面，把指令按页面大小划分后存放在内存中执行；而动态页式管理是只在内存中存放那些经常被执行或即将被执行的页面，那些不被经常执行以及在近期内不可能被执行的页面则存放于外存中，按一定规则调入的一种内存管理方式。 静态页式管理不能实现虚存，因为静态页式管 理要求进程或作业在执行前全部被装入内存，作业或进程的大小仍受内存可用页面的限制。解题方案：评分标准：参考答案：设备分配的总原则是既要充分发挥设备的使用效率，尽可能的让设备忙，但又要避免由于不合理的分配方法造成进程死锁；另外还要做到把用户程序和具体物理设备隔离开来，即用户程序面对的是逻辑设备，而分配程序将在系统把逻辑设备转换成物理设备后，再根据要求的物理设备号进行分配。 设备分配有静态分配和动态分配两种分配方式。 静态分配方式是在用户作业开始执行之前，由系统一次分配该作业所要求的全部设备、控制器和通道。一旦分配之后，这些资源就一直被该作业所占用，直到该作业执行结束被撤销。静态分配方式不会出现死锁，但设备的使用效率低。 动态分配是在进程执行过程中根据执行需要进行分配。当进程需要设备时，通过系统调用命令向系统提出设备请求，由系统按照事先规定的策略给进程分配所需要的资源，一旦用完之后，便立即释放。动态分配方式有利于提高设备的利用率，但如果分配算法使用不当，则有可能造成进程死锁。解题方案：评分标准：二、综合题（70 分，共 10 题，每小题 7 分）参考答案：路径名是由一系列从根目录或主目录向下到各个分支，最后直到该文件的路径中的目录名和最后到达的文件名组成。工作目录是一个这样的目录，它是含有用户正在使用的当前目录的树形结构。解题方案：评分标准：参考答案：进程的基本状态包括：就绪、执行、等待。 转换原因： （）就绪到执行转换：进程经调度获得处理机； （）执行到就绪转换：时间片用完失去处理机； （）执行到等待转换：等待某个事件发生； （）等待到就绪转换：等待的事件发生。 解题方案：评分标准：参考答案：#'服务序列依次为'，，，，，，，，；总移动磁道数是'##('服务序列依次为'，，，，，，，，；总移动磁道数是'解题方案：评分标准：参考答案：首先绘制如下的作业执行分析图。作业调度的次序：，，，，周转时间计算：作业号 提交时间 完成时间 周转时间： ：： ： ： ：： ：： ：最大的作业周转时间) 分钟最小的作业周转时间) 分钟作业平均周转时间) 分钟作业全部执行结束的时间)'解题方案：评分标准：参考答案：索引文件，索引顺序文件，索引文件或散列文件。解题方案：评分标准：参考答案：进程之间的制约关系分为直接制约关系（即同步）和间接制约关系（即互斥）。同步是因合作进程之间协调彼此的工作而控制自己的执行速度，即因相互合作、相互等待而产生的制约关系；互斥是进程之间竞争临界资源而禁止两个以上的进程同时进入临界区所发生的制约关系。 属于互斥关系，因为一本书只能借给一个同学。 属于互斥关系．篮球只有一个，两队都要争夺 属于同步关系，各道工序的开始都依赖前一道工序的完成 属于同步关系．商品没生产出来则消费无法进行，商品没有消费完则无须再生产。 解题方案：评分标准：参考答案：  种。包括： 随机淘汰算法（!*+&",+!"&）。即随机地选择某个用户页面并将其换出。 轮转法 --（+.!*+ !）。轮转法循回换出内存可用区内一个可以被换出的页，无论该页是刚被换进或已经换进内存很长时间。 先进先出法 /（0% !0%+.）。/ 算法选择在内存驻留时间最长的一页将其淘汰。 最近最久未使用页面置换算法 1-（,%!,$.!.%*）。该算法的基本思想是：当需要淘汰某一页时，选择离当前时间最近的一段时间内最久没有使用过的页面先淘汰。 理想型淘汰算法 (（+ &,,&!,"+ 2&）。该算法淘汰在访问串中将来再也不出现的或是在离当前最远的位置上出现的页面。 解题方案：评分标准：参考答案：连续更合适3因为一次写入不存在插入问题3连续的数据块组织方式完全可以满足一次性写入磁盘。同时连续文件组织方式减少了其他不必要的空间开销，而连续的组织方式顺序查找读取速度是最快的。  集中存储好。目录是存在磁盘上的，所以检索目录的时候需要访问磁盘，速度很慢；集中存储是将文件控制块的一部分数据分解出去，存在另一个数据结构中，而在目录中仅留下文件的基本信息和指向该数据结构的指针，这样一来就有效地缩短减少了目录的体积，减少了目录在磁盘中的块数，于是检索目录时读取磁盘的次数也减少，于是就加快了检索目录的次数。 解题方案：评分标准：参考答案：通道是一个独立于  的专管输入输出控制的处理机，它控制设备于内存直接进行数据交换。它有自己的通道指令，这些通道指令受  启动，并在操作结束时向  发中断信号。 与  方式不同的是，在  方式中，数据的传送方向、存放数据的内存始址以及传送的数据块长度等都由  控制，而在通道方式中，这些都由专管输入输出的硬件通道来进行控制。另外，与 方式时每台设备至少一个  控制器相比，通道控制方式可以做到一个通道控制多台设备与内存进行数据交换，从而，通道方式进一步减轻了  的工作 负担和增加了计算机系统的并行工作程度。解题方案：评分标准：参考答案：解题方案：评分标准：