操作系统第五章(新)

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操作系统教程第5章文件管理

5.3.3文件存储空间的管理
5.3.3.1文件存储空间的分配文件存储空间分配常采用连续分配、链接分配和索引分配 3 种。每种方法都有优点和缺点。有的系统对 3 种方法都支持，但是更为常见的是一个系统只提供对一种方法的支持。 1. 连续分配: 优点：在顺序存取时速度较快，一次可以存取多个盘块，改进了I/O性能，它常用于存放系统文件，因为这类文件通常被从头到尾一次存取。另外，也很容易直接存取文件中的任意一块，因此，连续分配方式支持顺序访问和直接访问。缺点： ①要求建立文件时就确定它的长度，依此来分配相应的存储空间，这往往很难实现。
(2) 链接文件优点：不要求对整个文件分配连续的空间，从而解决了空间碎片问题，提高了存储空间利用率，也克服了顺序文件不易修改的缺点。缺点：随即存取文件记录时，必须按照从头到尾的顺序依次存取，其存取速度较慢，而且链接指针本身也要占去一定的存储空间。 (3) 索引文件优点：存取、检索速度快，能满足文件动态增删要求。缺点：由于索引表的使用而增加了存储开销，存储器访问次数多，降低了文件存取速度。
获得结果
用户接口符号文件系统基本文件系统存取控制验证逻辑文件系统物理文件系统
存储设备分配与策略模块
存取要求
启动I/O
图 5.3 文件系统的层次模型
5.1.2 文件的分类
1. 按照文件的性质分类 (1) 系统文件 (2) 库文件 (3) 用户文件 2. 按照文件的组织形式分类 (1) 普通文件 (2) 目录文件 (3) 特殊文件 3. 按照文件的存取控制属性分类 (1) 只读文件 (2) 读写文件 (3) 不保护存取方法和存储设备
用户对不同种类的文件采用不同的存取方法，以方便的对文件进行各种操作。文件的存储设备分为不可重

操作系统原理第五章处理器调度

2)正文段（共享正文段）它是进程执行程序的一部分，可为多个进程共享执行，作为正文段的程序必须是可重入的。
3)数据段包括：正文段程序的处理对象－－数据、进程执行程序（私有）及数据和 ppda( 进程数据区）。
4) 用户栈
2、UNIX进程树
0进程：系统初启时由系统初启程序建立，完成系统初启的相应工作后，创建1进程；然后的工作有两项，其一是进程交换（进程图象的管理）；其二是进程切换（进程调度）。
1 进程：为系统的每个联机终端创建一个终端进程，然后就做托管工作。
2、3、…、n、n+1进程：终端进程，执行程序是shell，该进程执行是接受和执行用户键入的shell 命令，或shell命令程序。
用户创建的进程：用户的shell命令或shell程序所创建的进程；用户在其程序中创建的进程。
三、进程调度
操作系统为了对进程进行有效的监控，需要维护一些与进程相关的数据结构，记录所有进程的运行情况，并在进程让出处理器或调度程序剥夺处于运行状态的进程占用的处理器时，选择适当的进程分配处理器，完成上下文的切换。我们把操作系统内核中完成这些功能的部分称为进程调度。
1、进程调度的功能 1）记录系统中所有进程的执行情况 PCB 2）选择占有处理器的进程 3）进行进程上下文的切换 2、进程调度的方式 1）非剥夺调度方式 2）剥夺调度方式
p_flag中的SLOAD为1，表示该进程图象在内存，否则不在内存。
(四）创建状态
父进程创建子进程时所处的状态，目的是保证子进程能完全复制父进程的图象。
在UNIX系统中，父进程创建一个子进程时，子进程要复制父进程的全部的进程图象（除proc结构外），当有内存空间时，能很快完成复制工作，但若无内存空间时，就要在交换区中建立子进程图象的复本，这时父进程将自己置为创建状态，以保证自己的图象不被调出内存。

操作系统_第五章填空题及答案

第五章一填空题1.对打印机的I/O控制方式常采用中断驱动I/O控制方式，对磁盘的I/O控制方式常采用直接存储器访问I/O方式。

2.DMA是指允许CPU和I/O设备之间直接交换数据的设备。

在DMA中必须设置地址寄存器，用于存放由内存到设备的内存源地址，还必须设置数据寄存器，用来暂存交换的数据。

3.设备控制器是CPU和I/O设备之间的接口，它接受来自CPU的I/O命令，并用于控制I/O设备的工作。

4.缓冲池中的每个缓冲区由缓冲首部和缓冲体两部分组成。

5.I/O软件通常被组织成用户层软件、设备独立性软件、设备驱动程序和中断处理程序四个层次6.驱动程序与I/O设备的I/O控制方式紧密相关，如果计算机中连有3个同种类型的彩色终端和2个同种类型的黑白终端，则可以为它们配置2个设备驱动程序。

7.为实现设备分配，系统中应配置设备控制表和系统设备表的数据结构，为实现控制器和通道的分配，系统还应配置控制器控制表和通道控制表的数据结构。

8.除了设备的独立性外，在设备分配时还应考虑设备的固有属性、设备分配算法和设备分配的安全性三种因素。

9.为实现设备独立性，在系统中必须设置逻辑设备表，通常它包括逻辑设备名、物理设备名和设备驱动程序的入口地址三项。

10.SPOOLing系统是由磁盘中的输入井和输出井,内存中的输入缓冲区和输出缓冲区以及输入进程SPi和输出进程SPo组成的。

11.实现后台打印时，SPOOLing系统中的输出进程只为请求I/O的进程做两件事：(1)为之在输出井中申请一空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中；(2)为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入表中，再将排在请求打印队列中。

12.磁盘的访问时间由寻道时间、旋转延迟时间和传输时间三部分组成，其中占比重比较大的是寻道时间，故从磁盘调度的目标为使磁盘的平均寻道时间最少。

13.在磁盘调度中，选择优先为离当前磁头最近的磁道上的请求服务的算法为最短寻道时间优先(SSTF)算法，这种算法的缺点是会产生饥饿现象，选择优先为当前磁头移动方向上，离当前磁头最近的磁道上请求服务的算法为扫描(SCAN)算法。

操作系统-第五章

D.由用户给出的设备编号是设备的绝对号
3.在移臂调度算法中()算法可能会随时改变移动臂的移动方向。
A.电梯调度B.先来先服务
C.双向扫描D.最短寻找时间优先
4.SPOOLING是对脱机I/O方式的模拟,SPOOLING系统中的输出井是对脱机输出中的()的模拟,输出程序是对脱机输出中的()进行模拟。
A.内存输出缓冲区B.磁盘
8.用户编制程序时使用的设备与系统分配的实际设备无关,把这种特性称为（）
9.执行一次磁盘输入输出操作所花的时间分成寻找时间、延迟时间和（）三个部分。
10.磁盘的驱动调度主要分成移臂调度和（）两种。
11.磁盘上的一个物理块由三个参数来定位,首先把移动臂移动并定位在不同盘面上具有相同编号的磁道位置,表示该位置的参数称（）
一、单项选择题
1.绘图仪是
A.独占设备B.共享设备
C.有时是独占设备,有时是共享设备D.常用的字符输出设备
2.共享设备是指那些()的设备。
A.任意时刻都可以同时为多个用户服务
B.可以为多个用户服务
C.只能为一个用户服务
D.一个作业还没有撤离就可以为另一个作业同时服务,但每个时刻只为一个用户服务
3.共享型设备是可被多个用户作业同时使用的设备,其中"同时"的含义是()
18.设磁盘的转速为3000转/分,盘面划分成10个扇区,则读取一个扇区的时间为( )
A.20ms B.3ms C.2ms D.1ms
19.一个含6个盘片的双面硬盘,盘片每面有100个磁道,则该硬盘的柱面数为
A.12B.250C.100D.1200
20.当两个进程访问同一柱面、同一扇区、不同磁道的时候()
A.主存B.通道C.磁盘D.寄存器

操作系统第五章参考答案

第五章参考答案1、设备控制器位于设备与CPU之间，它要与CPU、设备进行通信。

设备控制器一般都由3部分构成：设备控制器与CPU的接口、设备控制器与设备的接口、I/O逻辑。

2、设备控制器应具备下列功能1）接收与识别命令：接收与识别CPU发送的命令，这些命令放在寄存器中。

由设备驱动程序进行解释与执行。

2）交换数据：3）标识与报告设备状态4）地址识别：如内存的每一个单元都有地址，每个设备已都有一个地址。

CPU就是通过这些地址来控制与识别设备。

5）数据缓冲：由于CPU和内存的速度较高，而I/O设备的速度较低，因此在他们中间必要通过缓冲区进行速度匹配。

6）差错控制9、引入缓冲主要原因有（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。

凡是数据到达和离去速度不匹配的地方均可采用缓冲技术。

在操作系统中采用缓冲是为了实现数据的I/O操作，以缓解CPU与外部设备之间速度不匹配的矛盾，提高资源利用率（2）减少对CPU的中断次数（频率）。

14、1）安全分配方式：当进程发出I/O请求后，便进入阻塞状态，直到I/O完成才被唤醒。

不可能造成死锁2）不安全分配方式：在这种方式中，当进程提出I/O请求后，仍然进行运行，需要时又提出第二个I/O请求。

可能造成死锁。

设备独立性是指应用程序独立于具体使用的物理设备。

引入设备独立性有二：1）设备分配具有灵活性：当进程以物理设备名来请求某设备时，如果该设备已经分配，而尽管这是还有其它的相同设备正在空闲（但名字不同），该进程仍然要被阻塞。

但如果用逻辑设备名来请求，系统就会从这类设备中进行分配。

2）易于实现I/O重定向：/O重定向—用于I/O操作的设备可以更换（即重定向）而不必改变应用程序。

为了实现设备独立性必须引入逻辑设备与物理设备（设备的独立性是通过逻辑设备来实现的）。

在应用程序中使用的是逻辑设备（通过逻辑设备名来请求设备）；而系统执行时，是使用的物理设备。

因此必须有将逻辑设备转化为物理设备的功能（OS要做的事情）将一台物理I/O设备虚拟为多个逻辑I/O设备，让多个用户共享一台物理I/O设备，实现设备虚拟的关键技术是SPOOLing技术。

《操作系统安全》第五章_Windows_系统资源的安全保护

5.1.2 EFS加密原理
1. EFS的加密和解密過程
5.1.2 EFS加密原理
當用戶解密檔時，EFS將執行以下操作：（1）使用DDF和用戶的私鑰解密FEK。（2）使用FEK解密檔。
5.1.3資源共用
創建共用
（1）簡單檔共用（2）高級檔共用
5.1.3資源共用
第5章 Windows系統資源的安全保護
目的要求
掌握資源共用的實現方法以及共用資源的安全設置。掌握設置印表機的方法。瞭解註冊表基礎知識，初步掌握通過註冊表的設置提高系統安全的方法。瞭解安全審核基礎知識，初步掌握審核策略的設置和安全日誌的分析方法。
5.1 檔系統和共用資源的安全設置
5.1.1 Windows中的常用檔系統
2. FAT32：隨著大容量硬碟的出現，從Windows 98開始，FAT32開始流行。它是FAT16的增強版本，採用32位長的檔分配表來管理檔的存儲。同 FAT16相比，FAT32主要具有以下特點：
（1）管理“簇”的能力增強，支持的分區容量增大; （2）“簇”的尺寸變小，FAT32就比FAT16的存儲效率要高很多，通常情況下可以提高15%。（3）FAT32檔系統可以重新定位根目錄和使用FAT的備份副本，減少了電腦系統崩潰的可能性。
5.1.3資源共用
簡單檔共用
開啟GUEST帳戶依次展開“控制面板→管理工具→電腦管理→本地用戶和組→用戶”選項，在右邊的 GUEST 帳號上單擊滑鼠右鍵，選中“屬性”菜單項，然後祛除“帳號已停用”選項即可。
5.1.3資源共用
簡單檔共用更改設置本地安全策略在啟用了 GUEST 用戶或本地相應帳號的前提下，依次展開“控制面板→管理工具→本地安全策略 →用戶權利指派”項，在“拒絕從網路訪問這臺電腦”的用戶列表中，直接刪除其中的 GUEST 帳號即可，這樣用戶訪問共用則不需任何密碼，訪問更加簡捷明瞭，但是安全保障就比較差了

操作系统第二版第五章课后习题答案

第五章存储管理作业答案2、6、10、13、15、162、解释下列概念：物理地址、逻辑地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、紧缩、可重定位地址。

物理地址——内存中各存储单元的地址由统一的基地址顺序编址，这种地址称为物理地址。

逻辑地址——用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为逻辑地址。

逻辑地址空间——由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间。

内存空间——由内存中的一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间。

重定位——把逻辑地址转变为内存物理地址的过程叫做重定位。

静态重定位——在目标程序装入内存时所进行的重定位。

动态重定位——在程序执行期间，每次访问内存之前进行的重定位。

碎片——在分区法中，内存出现许多容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”。

紧缩——移动某些已分配区的内容，使所有作业的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端，这种技术称为紧缩。

可重定位地址——当含有它的程序被重定位时，将随之被调整的一种地址。

6、什么是虚拟存储器？它有哪些基本特征？参考答案：虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，在这种计算机系统中实现了用户逻辑存储器与物理存储器分离，它是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。

虚拟存储器的基本特征是：虚拟扩充——不是物理上，而是逻辑上扩充了内存容量；部分装入——每个作业不是全部一次性地装入内存，而是只装入一部分；离散分配——不必占用连续的内存空间，而是“见缝插针”；多次对换——所需的全部程序和数据要分成多次调入内存。

10、某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。

假定某时刻一个用户页表已调入内存的页面页号和物理块号如表5-1所示。

则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址为。

表5-1 页表中页号和物理块号对照表参考答案：0A5C(H)换成二进制：页号为2，查表，对应物理块号为4，与页内地址拼接成物理地址：再转换为十六进制，即125C(H)13、已知段表如表5-2所示。

计算机操作系统(第四版)第五章缓冲管理、设备分配

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设备的分配
设备独立性带来以下两方面的好处：设备分配时的灵活性：当进程以逻辑设备名请求某类设备时，如果一台设备已经分配给其它进程或正在检修，此时系统可以将其它几台相同的空闲设备中的任一台分配给该进程，只有当此类设备全部被分配完时，进程才会被阻塞。设备分配适应性强 , 易于实现 I/O 重定向：所谓重定向是指用于I/O操作的设备可以更换，而不必改变应用程序。
7
R：空缓冲区；
G：装满数据的缓冲区；
C：正在使用的缓冲区；
Nex ti R 1 G G 6 5 4 G 2 3 R G Nex tg G G 6 5 4 G Nex tg R 1 2 3 R C curren t Nex ti
8
（4）缓冲池（Buffer Pool）
10
一组缓冲仅适用于某个特定的I/O进程和计算进程,当系统配置较多的设备时，使用专用缓冲区就要消耗大量的内存空间，且其利用率不高。为了提高缓冲区的利用率，目前广泛使用公用缓冲池，池中的缓冲区可供多个进程共享。对于同时用于输入/输出的公用缓冲池，至少含有三种类型的缓冲区：空缓冲区、装满输入数据的缓冲区和装满输出数据的缓冲区。为了管理上的方便，可将相同类型的缓冲区链成一个队列，于是就形成三个队列：空缓冲区队列、输入缓冲区队列和输出缓冲区队列。空缓冲区队列(emq)：由空缓冲区所链成的队列。输入缓冲区队列(inq)：由装满输入数据的缓冲区所链成的队列. 输出缓冲区队列(outq)：由装满输出数据的缓冲区所链成的队列。
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设备独立性（Device Independence ）
为了提高OS的可适应性和可扩展性，目前几乎所有的 OS都实现了设备的独立性（也称为设备无关性）。其基本思想是：用户程序不直接使用物理设备名（或设备的物理地址），而只能使用逻辑设备名；而系统在实际执行时，将逻辑设备名转换为某个具体的物理设备名，实施I/O操作。

操作系统 110440113-王力.第五章

答：在页式管理系统中，进程的若干个页被离散的储存在内存的多个存储块中，为了能找到每个页所对应的存储块。系统为每个进程建立了一张页表。进程中所有的页，依次在页表中有一页表项，其中记录了相应页在内存中的物理块号。
4.什么是动态链接？用哪种存储管理方案可以实现动态链接？
答：动态链接是指进程在运行时，只将进程对应的主程序段装入内存，在主程序段运行过程中，当需要用到哪个子程序段或数据段时，再将这些段调入内存，并与主程序段连接。通常段式管理方式可以以程序段为单位进行调度。
5.某进程的大小为25F3H字节，被分配到内存的3A6BH字节开始的地址。但进程运行时，若使用上、下界寄存器，寄存器的值是多少？如何进行存储保护？若使用地址、限长寄存器，寄存器的值是多少？如何进行存储保护？
答：上、下限寄存器：
上限寄存器的值是3A6BH，下限寄存器的值是3A6BH+25F3H=605EH。访问地址只能大于3A6BH而小于605EH，否则产生越界中断。
（2）写出该进程每一页在内存的起始地址。
答：第0页的起始地址是2*4KB=8KB。
第1页的起始地址是4*4KB=16KB。
第2页的起始地址是7*4KB=28KB。
第3页的起始地址是5*4KB=20KB。
（3）逻辑地址4146对应的物理地址是多少？
答：4146%4*1024=1……50，对应的块号是4，则对应的物理地址是4*4*1024+50=16434
答：如果物理空间变为2MB，块的大小不变，故块号的数目为1024个即10个二进制位。
8.某页式存储管理系统，内存的大小为64KB，被分为16块，块号为0、1、2、……、15。设某进程有4页，其页号为0、1、2、3，被分别装入内存的2、4、7、5，问：

操作系统第5章习题带答案

第五章一、问答题1、简述页式虚拟存储管理的基本原理。

2、交换扩充了内存，因此，交换也实现了虚拟存储器。

这句话对吗？不对。

交换是把各个进程完整地调入内存，运行一段时间，再放回磁盘上。

虚拟存储器是使进程在只有一部分在内存的情况下也能运行。

交换是把整个进程换入换出主存。

而虚拟存储器的基本思想是程序的大小可以超过物理内存的大小，操作系统把程序的一部分调入主存来运行，而把其他部分保留在磁盘上。

故交换并未实现虚拟存储器。

3、简述虚拟存储器的实现原理。

4、简述快表的作用。

5、什么是紧凑？什么时候紧凑？6、比较存储管理中的连续分配和离散分配方式。

7、当系统中的地址空间非常大时（例如32位），会给页表的设计带来什么问题？请给出一个方案并分析其优缺点。

答：会导致页表过长从而很难找到一块连续的存储空间存放页表，此外如果页表中的行不连续也会加大访问页表的查找时间。

可以用多级页表解决这个问题，将页表分页，离散地存储在不同区域，同时建立另一张页表映射原来页表的每一页。

优点是不需要大块的连续空间，但并没有减少页表的空间，同时也增加了访存次数。

8、缺页中断和一般中断有什么区别？9、简述分页存储管理的基本思想和页表的作用。

10、交换扩充了内存，因此，交换也实现了虚拟存储器。

这句话对吗？11、叙述简单Clock置换算法的实现方案。

12、解释静态重定位与动态重定位。

13、什么叫紧凑，什么时候紧凑？14、为了实现虚拟页式存储管理，页表应该包含哪些内容？15、页和段有哪些区别？16、覆盖技术和交换技术的特点是什么？17、简述分页和分段的区别。

18、什么是紧凑？什么时候紧凑？19、简述虚拟存储器的定义。

20、简述分页和分段的区别21什么叫可重入代码？22、局部性原理可以体现在哪两个方面，其具体含义是什么？23、分页和分段的主要区别是什么？二、计算题1、现有一分页虚拟存取管理系统，其页表保存在寄存器中。

若有一个可用的空页或被替换的页未被修改，则它处理一个缺页中断需要8ms。

操作系统第五章作业答案

第5章习题答案3、可变分区管理方式下，采用移动技术有什么优点移动一道作业时操作系统要做哪些工作答:消除外部碎片.经过一段时间的分配回收后,会产生很多碎片,这些碎片都很小,不足以满足程序分配重内存的要求,但总和可以满足程序的分配要求.通过移动技术,在适当的时候,在内存中移动程序,把所有空闲碎片合并成一个连续的大空闲空间放在内存一端,就可以满足分配的要求移动一道作业时，操作系统需要修改被移动进程的地址信息，还要复制进程空间；而且在移动时必须停止所有其他程序的运行。

4、用可变分区方式管理主存时，假定主存中按地址顺序依次有五个空闲区，空闲区的大小依次为32K，10K，5K，228K，100K。

现有五个作业J1，J2，J3，J4和J5。

它们各需主存1K，10K，108K，28K和115K。

若采用最先适应分配算法能把这五个作业按J1～J5的次序全部装入主存吗你认为按怎样的次序装入这五个作业可使主存空间利用率最高。

答：（1）不行。

列表模拟J1~J5进入内存情况如下：（2）以J1,J2,J3,J5,J4的次序装入这五个作业可使主存空间利用率最高。

这样可以将五个作业全部装入内存，使得内存利用率最高。

6、段式存储管理系统中是如何实现存储保护的答：因为段是按逻辑意义来划分的，可以按段名访问所以段式存储管理可以方便地实现内存信息的共享并进行有效的内存保护。

段式管理的保护主要有两种。

一种是地址越界保护法，另一种是存取方式控制保护法。

具体措施有：（1）利用段表及段长来实现段的保护，防止程序执行时地址越界。

（2）存取权限保护法：在段表中设有“存取权”一项，可对程序的保护权限进行各种必要的限制。

（3）存储保护键保护：由于I/O通道对存储器访问是不经过段表的，因此有的机器还采用存储保护键保护。

地址越界保护是利用表中的段长项与虚拟地址中的段内相对地址比较进行的。

若段内相对地址大于段长，系统就会产生保护中断。

不过，在允许段动态增长的系统中，段内相对地址大于段长是允许的。

操作系统第5章(存储器管理习题与解答)

第5章存储器管理习题与解答5.2 例题解析例5.2.1 为什么要引入逻辑地址？解引入逻辑地址有如下原因：(1) 物理地址的程序只有装入程序所规定的内存空间上才能正确执行，如果程序所规定内存空间不空闲或不存在，程序都无法执行；(2) 使用物理地址编程意味着由程序员分配内存空间，这在多道程序系统中，势必造成程序所占内存空间的相互冲突；(3) 在多道程序系统中，程序员门无法事先协商每个程序所应占的内存空间的位置，系统也无法保证程序执行时，它所需的内存空间都空闲。

(4) 基于上述原因，必须引入一个统一的、在编程时使用的地址，它能够在程序执行时根据所分配的内存空间将其转换为对应的物理地址，这个地址就是逻辑地址。

(5) 逻辑地址的引入为内存的共享、保护和扩充提供方便。

例5.2.2 静态重定位的特点有哪些？(1) 实现容易，无需增加硬件地址变换机构；(2) 一般要求为每个程序分配一个连续的存储区；(3) 在重定位过程中，装入内存的代码发生了改变；(4) 在程序执行期间不在发生地址的变换；(5) 在程序执行期间不能移动，且难以做到程序和数据的共享，其内存利用率低。

例5.2.3 动态重定位的特点有哪些？(1) 动态重定位的实现要依靠硬件地址变换机构，且存储管理的软件算法比较复杂；(2) 程序代码是按原样装入内存的，在重定位的过程中也不发生变化，重定位产生的物理地址存放在内存地址寄存器中，因此不会改变代码；(3) 同一代码中的同一逻辑地址，每执行一次都需要重位一次；(4) 只要改变基地址，就可以很容易地实现代码在内存中的移动；(5) 动态重定位可以将程序分配到不连续的存储区中；(6) 实现虚拟存储器需要动态重定位技术的支持；尽管动态重定位需要硬件支持，但他支持程序浮动，便于利用零散的内存空间，利于实现信息共享和虚拟存储，所以现代计算机大都采用动态重定位。

例5.2.4 装入时动态链接的优点有哪些？（1）便于软件版本的修改和更新在采用装入时动态链接方式时，要修改或更新各个目标模块，是件非常容易的事，但对于经静态链接以装配在一起的装入模块，如果要修改或更新其中的某个目标模块时，则要求重新打开装入模块，这不仅是低效的，而且对于普通用户是不可能的。

计算机操作系统 OS-chapter 5

4）重定位（地址变换）：把逻辑地址转换为相应物理地址叫重定位
5）程序的装入与链接

程序的装入
绝对装入方式：编译或汇编时时直接给出实际内
存地址，只适用于单道程序环境
物理地址由程序员给出（对程序员要求较高）
物理地址由编译器或汇编器给出
可重定位装入方式：每道程序都从0开始编址，
程序中的其他地址是相对于0号地址的，在将程序装入内存时，物理地址与逻辑地址不同，不仅要修改指令地址，而且要修改指令内容
3.内存信息共享：使多道程序能动态地共享内存，最好能共享内存的信息
4.地址变换（重定位）（需要硬件支持）
逻辑地址空间高级语言源程序
浮编译动目标文件
链接目标代码 .EXE
装入
内存
库文件
1）逻辑地址(相对地址) ：用户编程时总是从0开始编址，这种用户编程所用的地址称逻辑地址 2）物理地址（内存地址、绝对地址）：内存是由若干存贮单元组成的，每个存贮单元有一个编号称为物理地址。 3）地址空间逻辑地址空间：用户编程空间，是由CPU的地址总线扫描出来的。物理地址空间：由物理存贮单元组成的空间，由存贮器的地址总线扫描出来的空间。

5．1 存贮器管理的功能
1.内存的分配及回收：根据不同的管理机制有不同的分配回收算法。但是，无论何种机制，一个有效的机制必须做到用户申请时立即响应，预以分配；用户用完立即回收，以供其它用户使用，为此存贮区分配应有如下机制。记住每个区域的状态（已分。未分）实施分配（修改数据结构）接受系统或用户释放的区域（修改数据结构）
程序装入之后不能在内存中移动
0 1000 Load 1,2500

操作系统课后答案——第五章

第五章设备管理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？a.字节多路通道含有许多非分配型子通道分别连接在低、中速I/O设备上，子通道按时间片轮转方式共享主通道，按字节方式进行数据传送。

当第一个子通道控制其I/O设备完成一个字节的交换后，便立即腾出字节多路通道（主通道），让给第二个子通道使用；当第二个子通道也交换完一个字节后，又依样把主通道让给第三个子通道使用，以此类推。

转轮一周后，重又返回由第一个子通道去使用主通道。

b.数组选择通道只含有一个分配型子通道，一段时间内只能执行一道通道程序、控制一台设备按数组方式进行数据传送。

通道被某台设备占用后，便一直处于独占状态，直至设备数据传输完毕释放该通道，故而通道利用率较低，主要用于连接多台高速设备。

c. 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分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。

其含有多个非分配型子通道分别连接在高、中速I/O设备上，子通道按时间片轮转方式共享主通道，按数组方式进行数据传送，因而既具有很高的数据传输速率，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？解决因通道不足而产生的瓶颈问题的最有效方法是增加设备到主机间的通路而不是增加通道。

换言之，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。

这种多通路方式不仅可以解决该瓶颈问题，而且能够提高系统的可靠性，也即不会因为个别通道或控制器的故障而使设备与存储器之间无法建立通路进行数据传输。

6. 试说明I/O控制发展的主要推动因素是什么？促使I/O控制不断发展的几个主要因素如下：a.尽量减少CPU对I/O控制的干预，把CPU从繁杂的I/O控制中解脱出来，以便更多地去完成数据处理任务。

b.缓和CPU的高速性和设备的低速性之间速度不匹配的矛盾，以提高CPU的利用率和系统的吞吐量。

c.提高CPU和I/O设备操作的并行程度，使CPU和I/O设备都处于忙碌状态，从而提高整个系统的资源利用率和系统吞吐量。

操作系统题目5章

第五章虚拟存储器1、在请求分页管理中，在页表中增加了若干项，其中状态位供（）时参考，修改位供（）时参考，访问字段供（）时参考，外存地址供（）时参考。

A、分配页面B、置换算法C、程序访问D、换出页面E、调入页面2、请求页式管理中，缺页中断率与进程所得的内存页面数（）和（）等因素有关。

A、页表的位置B、置换算法C、页面大小D、进程调度算法3、请求分页管理中，页面的大小与可能产生的缺页中断次数（）。

A、成正比B、成反比C、无关D、成固定比值4、下列说法正确的是（）。

A、在请求段页式系统中，以页为单位管理用户的虚拟空间，以段为单位管理内存空间B、在请求段页式系统中，以段为单位管理用户的虚拟空间，以页为单位管理内存空间C、为提高请求分页系统中内存的利用率，允许用户使用不同大小的页面D、在虚拟存储器中，为了能让更多的作业同时运行，通常只应装入10%的作业后便启动运行5、在下面的存储管理方案中，可以使用上下界地址寄存器实现存储保护的是（）和（）。

A、固定分区存储分配B、可变分区存储分配C、页式存储分配D、段式存储分配6、（2011年计算机联考真题）在缺页处理过程中，操作系统执行的操作可能是（）。

Ⅰ、修改页表Ⅱ、磁盘I/O Ⅲ、分配页框A、仅Ⅰ、ⅡB、仅ⅡC、仅ⅢD、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ7、（2011年计算机联考真题）当系统发生抖动（Thrashing）时，可用采取的有效措施是（）。

Ⅰ、撤销部分进程Ⅱ、增加磁盘交换区的容量Ⅲ、提高用户进程的优先级A、仅ⅠB、仅ⅡC、仅ⅢD、仅Ⅰ、Ⅱ8、（2012年计算机联考真题）下列关于虚拟存储器的叙述中，正确的是（）。

A、虚拟存储只能基于连续分配技术B、虚拟存储只能基于非连续分配技术C、虚拟存储容量只受外存容量的限制D、虚拟储存容量只受内存容量的限制9、（2013年计算机联考真题）若用户进程访问内存时产生缺页，则下列选项中，操作系统可能执行的操作是（）。

Ⅰ、处理越界错Ⅱ、置换页Ⅲ、分配内存A、仅Ⅰ、ⅡB、仅Ⅱ、ⅢC、仅Ⅰ、ⅢD、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ10、（2014年计算机联考真题）下列措施中，能加快虚实地址转换的是（）。

操作系统原理第5章

24
第5章存储管理
• 第二机会算法——Second-Chance Algorithm
分区的分配与回收
1. 固定分区的分配与回收 2. 动态分区的分配与回收存储分配算法
首次适应算法——first fit algorithm 最佳适应算法——best fit algorithm 最差适应算法——worst fit algorithm 循环首次适应算法——Circular first fit algorithm 3. 动态分区的回收与拼接 4. 几种分配算法的比较
111100033333222
****
******
缺页率=12/17=70.6%
**
• Four Page Frames
70120304230321201
77777333333333222
0000004444444444
111111110000000
22222222221111
****
*
*
*
**
缺页率=9/17=52.9%
(NUR——Not Used Recently或者NRU——Not Recently Used)
引用位(1bit)
附加位(8bit)
若某页的移位寄存器的值为00000000，则该页在8个时间间隔内没有被使用过。若某页的移位寄存器的值为11111111，则该页在每个时间间隔内至少使用过1次。
若页A的移位寄存器的值为11000100，页B的移位寄存器的值为01110111，则淘汰页B。
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第5章存储管理
First–In–First–Out (FIFO) Algorithm
• Three Page Frames
123412512345

计算机操作系统(第四版)课后习题答案第五章

人形容高尔夫的18洞就好像人生，障碍重重，坎坷不断。

然而一旦踏上了球场，你就必须集中注意力，独立面对比赛中可能出现的各种困难，并且承担一切后果。

也许，常常还会遇到这样的情况：你刚刚还在为抓到一个小鸟球而欢呼雀跃，下一刻大风就把小白球吹跑了；或者你才在上一个洞吞了柏忌，下一个洞你就为抓了老鹰而兴奋不已。

第五章7.试比较缺页中断机构与一般的中断，他们之间有何明显的区别？答：缺页中断作为中断，同样需要经历保护CPU现场、分析中断原因、转缺页中断处理程序进行处理、恢复CPU现场等步骤。

但缺页中断又是一种特殊的中断，它与一般中断的主要区别是：（ 1）在指令执行期间产生和处理中断信号。

通常，CPU都是在一条指令执行完后去检查是否有中断请求到达。

若有便去响应中断；否则继续执行下一条指令。

而缺页中断是在指令执行期间，发现所要访问的指令或数据不在内存时产生和处理的。

(2)一条指令在执行期间可能产生多次缺页中断。

例如，对于一条读取数据的多字节指令，指令本身跨越两个页面，假定指令后一部分所在页面和数据所在页面均不在内存，则该指令的执行至少产生两次缺页中断。

8.试说明请求分页系统中的页面调入过程。

答：请求分页系统中的缺页从何处调入内存分三种情况：（1）系统拥有足够对换区空间时，可以全部从对换区调入所需页面，提高调页速度。

在进程运行前将与该进程有关的文件从文件区拷贝到对换区。

（2）系统缺少足够对换区空间时，不被修改的文件直接从文件区调入；当换出这些页面时，未被修改的不必换出，再调入时，仍从文件区直接调入。

对于可能修改的，在换出时便调到对换区，以后需要时再从对换区调入。

（3）UNIX 方式。

未运行页面从文件区调入。

曾经运行过但被换出页面，下次从对换区调入。

UNIX 系统允许页面共享，某进程请求的页面有可能已调入内存，直接使用不再调入。

19.何谓工作集？它是基于什么原理确定的？答：工作集：在某段时间间隔里，进程实际所要访问页面的集合。

计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第5章new存储管理

（4）重定位及存储保护
重定位过程，其步骤概括如下： 1)页号p和页内地址w 2)存储保护 3)利用页表得到块号 4)形成物理地址
分页重定位
例子在某静态分页存储管理中，已知内存共的32块，块长度为4K，当前位示图如图5-22所示，进程 P的虚拟地址空间大小为50000。 (1)进程P共有几页？
3.主要特点
能够支持多道程序设计并发执行的进程数受分区个数的限制程序大小受分区长度的限制存在“碎片”
减少碎片
四、可变分区存储管理 1.基本思想
用户区作为空闲区，根据程序实际需求量，分配空间，并可回收使用后的空间。
2.实现关键
（1）数据结构设计
可用表空闲区链表
请求表 struct FreeNode { long start； long length； struct FreeNode *next；针 //分区的起始地址 //分区的长度 //向下指针
4.虚拟存储器思想（1）虚拟存储器要解决的主要技术有：理论基础、调入策略和置换算法（2）理论基础--程序的局部性原理
在程序运行过程的一个较小时间范围内，只需要一小部分的程序信息，其他部分暂时不需要；而且在程序的一次执行过程，程序的所有指令和数据并没有相同的访问概率，有一部分指令和数据经常被访问，有一部分指令和数据很少被访问，甚至存在部分指令和数据根本没有被访问。程序的局部性原理又分为时间局部性和空间局部性
假定，在位示图中的一个位用bitmap[i,j]表示，其中i 称为字号，表示第i行即第i个字；j称为位号，表示在第i个字中的第j 位，这里规定从低位开始计算。如果位示图中的第i个字记为 bitmap[i]，那么 bitmap[i,j]=(bitmap[i] >>j )&1

操作系统第五章文件系统

显然，对于流式的无结构文件来说，查找文件
中的基本信息单位，例如某个单词，是比较困难的。但反过来，流式的无结构文件管理简单，用户可以方便地对其进行操作。所以，那些对基本信息单位操作不多的文件较适于采用流式的无结构方式，例如，源程序文件、目标代码文件等。记录式的有结构文件可把文件中的记录按各种不同的方式排列，以便用户对文件中的记录进行修改、追加、查找和管理等操作，主要用于信息管理，如数据库系统中。
件长达4 MB。
(3) 多次间接地址。
当文件长度大于4 MB+40 KB时(一次间址与 10个直接地址项)，系统还须采用二次间址分配方式。这时，用地址项iaddr(11)提供二次间接地址。该方式的实质是两级索引分配方式。系统此时是在二次间址块中记入所有一次间址块的块号。在采用二次间址方式时，文件最大长度可达4 GB。同理，地址项iaddr(12)作为三次间接地址，其所允许的文件最大长度可达4 TB。
5.1
ห้องสมุดไป่ตู้
文件组织结构
5.1.1文件概念
• 文件是由创建者所定义、具有文件名
的一组相关的信息集合。 • 文件的主要属性： •文件名，文件类型，文件长度，创建者，创建时间，修改时间，文件定位信息，文件所包含的信息。
5.1.2
文件的逻辑结构
操作系统感知文件信息的组织形式叫文件的逻
辑结构。它包括流式文件（无结构文件）和记录式文件（有结构文件）两种，每种文件信息的逻辑单位分别是字节和记录。 • 流式文件（无结构文件）：
2. 显式链接
把用于链接文件各物理块的指针，显式
地存放在内存的一张链接表中。该表对应整个磁盘，表的序号是物理盘块号。在每个表项中存放链接指针，即下一个盘块号。我们将该表称为文件分配表 FAT。大大减少了访问磁盘的次数，提高了检索速度。