操作系统作业二答案

第五章：设备管理1．计算机系统中I/O设备有哪些分类方式？答：I/O设备怎样分类？从资源分配角度来看，I/O设备可分为哪几类设备？可以从多方面对I/O设备进行分类：a)按使用特性分类，可以划分为：1)存储设备，如磁盘、磁带、光盘等。

2)输入/输出设备，如打印机、键盘、显示器、音声输入/输出设备等等。

3)终端设备，包括通用终端、专用终端和虚终端。

4)脱机设备。

b)按所属关系分类，可划分为：1)系统设备，指在操作系统生成时已经等机载系统中的标准设备，如打印机、磁盘等，时钟也是一系统设备。

2)用户设备，指在系统生成时未登记在系统中的非标准设备。

c)按资源分配分类，可划分为：1)独占设备，通常分配给某个进程，在该进程释放之前，其他进程不能使用。

如打印机和纸带读入机。

2)共享设备，允许若干个进程同时使用。

如磁盘机3)虚拟设备，通过假脱机技术把原来的独占设备改造成若干进程所共享的设备，以提高设备的利用率。

d)按传输数据数量分类，可划分为：1)字符设备，如打印机、终端、键盘等低速设备2)块设备，如磁盘、磁带等高速外存储器2．操作系统设备管理的主要任务是什么？答：主要任务是：完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备；提高CPU和I/O 设备的利用率；提高I/O速度；以及方便用户使用I/O设备。

3．通道分为几类？各有什么特点？•答：通道分为选择通道、字节多路通道和数组多路通道•选择通道(selector channel)：可以连接多个外设，而一次只能访问其中一个外设，执行一道通道程序（单道工作方式）。

以块为单位传送数据，速度快，适合高速外部设备。

如：磁盘，磁带。

•字节多路(byte multiplexor channel)通道：以字节为单位传送数据，多个外设分时轮流使用通道（分时系统工作方式）。

适合连接低速字符设备。

•数组多路(block multiplexor channel)通道：以块为单位传送数据,可以并发访问多个外设，分时执行多道通道程序。

适合连接中高速外部设备。

如：磁盘，磁带。

4．简要叙述四种I/O控制方式的工作过程。

答：I/O控制方式：1）程序直接控制方式：CPU指挥控制器启动设备工作后，反复测试设备的忙闲标志位（I/O 部件状态寄存器中某一位），决定内存和外设之间是否继续交换一个字节。

2）中断控制方式：CPU向外设发出命令后，转去做其他工作。

当数据到达控制器的数据寄存器后，控制器发中断信号，要求CPU服务。

CPU执行下一步数据传输。

3）DMA方式：允许DMA控制器“接管”总线的控制权，直接控制外设与内存的数据交换。

4）通道方式：把对一个数据块的读(或写)为单位的干预，减少为对一组数据块的读(或写)及有关的控制和管理为单位的干预。

同时，又可实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作。

5．什么是设备独立性？如何实现设备独立性？答：设备独立性是指操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以象使用文件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式为了实现设备的独立性，应引入逻辑设备和物理设备两个概念。

在应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备；而系统执行时，是使用物理设备名称。

鉴于驱动程序是一个与硬件（或设备）紧密相关的软件，必须在驱动程序之上设置一层软件，称为设备独立性软件，以执行所有设备的公有操作、完成逻辑设备名到物理设备名的转换（为此应设置一张逻辑设备表）并向用户层（或文件层）软件提供统一接口，从而实现设备的独立性。

6．SPOOLING系统有何特点。

答：SPOOLing技术是在通道技术和多道程序设计基础上产生的，它由主机和相应的通道共同承担作业的输入输出工作，利用磁盘作为后援存储器，实现外围设备同时联机操作。

7．设备驱动程序通常要完成哪些工作？答：当设备完成了I/O之后，设备控制器向CPU发送一个中断请求，CPU响应后即可转向中断处理程序。

中断处理程序的工作可分为以下几步：①唤醒等待该I/O的进程。

②保护被中断进程的CPU运行环境。

③分析中断原因，转入相应的中断处理程序。

④进行中断处理。

⑤恢复被中断进程的现场。

8．一次磁盘访问的时间由哪些部分构成？有哪些方法提高磁盘读写性能？答：磁盘访问时间是由多因素决定的，其中很大程度上取决于磁盘的物理性能。

磁盘访问时间T由3部分组成：T=Ts+Tr+Tt 其中，Ts为寻道时间，Tr为旋转延迟时间、Tt为传输时间。

9．目前常用的磁盘调度算法有哪些？每种算法优先考虑的问题是什么？答：目前常用的磁盘调度算法有3种，包括FCFS、SSTF和SCAN。

它们优先考虑的问题分别如下：FCFS，即先来先服务，优先考虑请求的先后次序。

SSTF，即最短寻道优先，优先考虑寻道时间短的请求。

SCAN，即扫描算法，主要从寻道较短且无“饥饿”现象两方面考虑。

目前该算法又发展了多个修正版本，电梯调度算法就是其中之一。

第六章：文件管理1．什么是文件？用户对文件施加的主要操作有哪些？答：1）文件是具有文件名的一组相关信息的集合。

2）用户通过文件系统提供的系统调用对文件实施操作。

（1）基本文件操作：创建、删除、读、写、截断、设置读/写位置等；（2）文件打开和关闭操作：第一步通过检索文件目录找到指定文件属性及其在外存上位置；第二步对文件实施读写等相应操作。

（3）其他文件操作：一是文件属性操作；二是目录操作；三是文件共享与文件系统操作的系统调用实现等。

2．什么是文件的逻辑结构和物理结构？按照这两种结构文件可以分为哪些类别？各有什么特点？答：文件的逻辑结构：从用户观点出发所观察到的文件组成形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，独立于文件的物理特性，又称文件组织。

文件的物理结构：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。

文件的逻辑结构可分为有结构文件和无结构文件。

有结构文件是指由一个以上的记录构成的文件，又称为记录式文件。

根据记录的长度又可分为定长和不定长两类。

定长记录：指文件中所有记录的长度都是相同的。

变长记录：指文件中各记录的长度不相同。

根据组织方式不同又分为顺序文件、索引文件、索引顺序文件和无结构文件3．外存分配有哪些方式？答：外存分配方式有：连续分配方式、链接分配方式和索引分配方式4．什么是目录？什么是目录文件？文件控制块中包含什么信息项？答：1）目录：是文件的索引。

2）文件目录是一种数据结构，用于表示系统中的文件及其物理地址，供检索时使用3）文件控制块中包含：基本信息、存储控制信息和使用信息。

5．目前广泛采用的目录结构形式是哪种？它有什么化点？答：单级目录结构、两级目录结构和多级目录结构单级目录的优点是简单且能实现目录管理的基本功能——按名存取两级目录结构优点是：提高了检索目录的速度；在不同的用户目录中，可以使用相同的文件名；不同用户还可使用不同的文件名访问系统中的同一共享文件。

多级目录结构的优点是便于表示结构复杂的问题。

6．常用的文件存储空间管理方法有哪些？答：常用的方法有空闲表法和空闲链表法第八章：网络操作系统1．按照网络拓扑结构计算机网络可以分成娄几类？答：主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构等2．简述OSI七层模型分别是哪七层，每层有什么功能？答:（1）物理层物理层所处理的数据单位是比特(bit)，物理层向上为数据链路层提供物理链路，实现透明的比特流(bit stream)传输服务，物理层向下与物理媒体相连，要确定连接物理媒体的网络接口的机械、电气、功能和过程方面的特性。

（2）数据链路层数据链路层负责在单个链路上的结点间传送以帧(frame)为PDU的数据，在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。

数据链路层的主要功能包括：建立、维持和释放数据链路的连接，链路的访问控制，流量控制和差错控制。

（3）网络层网络层传送的PDU称为分组或包(packet)，在物理网络间传送分组，负责将源端主机的报文通过中间转发结点传送到目的端。

网络层是通信子网的最高层，为主机提供虚电路和数据报两种方式的服务。

网络层主要负责分组转发和路由选择，根据路由表把分组逐跳地由源站传送到目的站，并能适应网络的负载及拓扑结构的变化，动态地更新路由表。

（4）传输层传输层传输的PDU称为报文(message)，传输层为源结点和目的结点的用户进程之间提供端到端的可靠的传输服务。

端到端的传输指的是源结点和目的结点的两个传输层实体之间，不涉及路由器等中间结点。

为了保证可靠的传输服务，传输层具备以下一些功能：面向连接、流量控制与拥塞控制、差错控制相网络服务质量的选择等。

（5）会话层会话层在传输层服务的基础上增加控制会话的机制，建立、组织和协调应用进程之间的交互过程。

会话层提供的会话服务种类包括双工、半双工和单工方式。

会话管理的一种方式是令牌管理，只有令牌持有者才能执行某种操作。

会话层提供会话的同步控制，当出现故障时，会话活动在故障点之前的同步点进行重复，而不必从头开始。

（6）表示层表示层定义用户或应用程序之间交换数据的格式，提供数据表示之间的转换服务，保证传输的信息到达目的端后意义不变。

（7）应用层应用层直接面向用户应用，为用户提供对各种网络资源的方便的访问服务。

3．TCP/IP网络体系结构分几层？每层作用是什么？答：TCP/IP网络体系结构分4层应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。

传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。

互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。

网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line 等）来传送数据。

4．客户/服务器模式有什么优点？答：（1）可实现资源共享。

C/L结构中的资源是分布的，客户机与服务器具有一对多的关系和运行环境。

用户不仅可存取在服务器和本地工作站上的资源，还可以享用其他工作站上的资源，实现了资源共享。

（2）可实现管理科学化和专业化。

系统中的资源分布在各服务器和工作站上，可以采用分层管理和专业化管理相结合的方式，用户有权去充分利用本部门、本领域的专业知识来参与管理，使得各级管理更加科学化和专业化。

（3）可快速进行信息处理。

由于在C/S 结构中是一种基于点对点的运行环境，当一项任务提出请求处理时，可以在所有可能的服务器间均衡地分布该项任务的负载。

这样，在客户端发出的请求可由多个服务器来并行进行处理，为每一项请求提供了极快的响应速度和较高的事务吞吐量。