操作系统习题解答
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1.44MB/1KB = 1440, 1440*2B/1KB -> FAT存在1，2，3 块，0磁道; 600/18 = 33
寻道：2->2->0->33->2 = 66
5. （12分）存放在某个磁盘上的文件系统，采用混合索引分配方式 ，其FCB中共有13个地址项，第0~9个地址项为直接地址，第10个地 址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址 项为三次间接地址。如果每个盘块的大小为512B，若盘块号需要用 3个字节来描述，而每个盘块最多存放170个盘块地址：
（结合PPT中IDE设备驱动的例子来理解）
（4）有些系统当文件第一次被引用时会自动打开， 当任务结束时关闭文件。论述这种方案与传统的由 用户明确地打开和关闭文件的方案比较有什么优点 和缺点。（5分） 显式的open操作，是在用户进程和目标文件之间建 立一条通路，找到相应的inode，并返回一个文件描 述符，以后所有的操作都通过该描述符进行。 显式的close则关闭这条通路，如果内容被修改，需 写回磁盘，释放内存中的inode和文件描述符等。
20/18 = 1, 500/18 = 27, 750/18 = 41, 900/18 = 50
寻道：2->2->1->27->41->50 = 50
（2） 若采用显式链接方式，FAT存储在起始块号为1的若 干连续盘块内，每个FAT表项占用2个字节。现在需要在 600号块上为该文件尾部追加50B的数据，请计算寻道距离 。（6分）
见PPT
Max(C, T) + M
双缓冲、环形缓冲、缓冲池
8. （8分）有一台计算机系统利用下图所示的位示图（行 号和列号都从0开始编号）来管理空闲磁盘。如果盘块从 1开始编号，每个盘块的大小为1KB。
（1）先要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程。 找到第一个0，计算对应的块号35，修改map[2,2]=1 再找下一个0，计算相应的块号55，修改map[3,6]=1 （2）若要释放磁盘的第300块，应如何处理？ i=(300-1)/16=18, j=(300-1)%16=11, 修改map[18,11]=0
20->20->22->10->6->2->38->40
20->20->22->38->40->10->6->2 （3）如何应用RAID提高磁盘的访问速度，请画图 示意。(请自学RAID含义) 并行交叉存取
7.（9 分）为什么操作系统要引入缓冲？（3 分）对 于单缓冲，假设从磁盘把一块数据输入缓冲区的时 间为T, 将数据从缓冲区传送到用户区的时间为M, CPU 处理这块数据的时间为C,请计算系统对每块数 据的处理时间，并画出示意图（3 分）。除了单缓冲 ，还有哪些常见的缓冲形式，为何要引入这些缓冲 ？（3 分）
为了实现独立性，在驱动程序之上设置层设备独立 软件，关键是在系统中必须设置一张逻辑设备表LUT 来进行映射。。。
（3）设备驱动器应具有哪些功能? 1）接受由I/O进程发来的I/O命令和参数 2）检查用户I/O请求的合法性 3）查询I/O设备的状态，如果就绪，传递参数；否 则，将请求进程挂到设备请求队列上等待 4）发出I/O命令 5）响应由设备控制器的中断请求
2）数据传输方式。在中断方式中，有CPU直接将数 据读出或者写入控制器的寄存器；而DMA方式中， 数据的传输在DMA控制器的控制下直接在内存和 I/O设备间进行，CPU只需告诉数据传输的起始地址 ，目的地址和字节数
（2）为什么要引入设备独立性？如何实现设备独立 性？
引入设备独立性，可以使应用程序独立于具体的物 理设备。此时，用户用逻辑设备名来申请使用某类 物理设备，当系统中有多台该设备时，系统可以将 任何一台分配给进程，能够改善资源利用率、方便 输入输出重定向。
隐式操作的优点：编程方便 缺点：增加系统的开销
2. （9分）假设有一个文件系统，它里面的文件被删除 后，连接到该文件的链接依然存在，但此时文件的磁 盘空间再度被利用。如果一个新的文件被创建在同一 个存储区域或具有相同的绝对路径，这会产生什么问 题？如何才能避免这样的问题？
非法访问数据 在删除文件时，也同时删除所有链接。可以通过： 1）维护一个引用列表，删除文件时，删除所有引用 2）维护一个引用计数，只有当计数器减少为0时，才 真正删除文件
150000 / 512 = 292 余 496，读第11地址，从第0项获得一次间址 ，再从第112项获得物理块号
（3） 假设某个文件的inode已经在内存，但其他信息均在外存， 为了访问该文件中的某个位置的内容，最少需要几次访问磁盘，最 多需要几次访问磁盘？
最少1次，最多4次
6.（12 分）磁盘请求柱面按10, 22, 20, 2, 40, 6, 38 的次序到达，当前磁头在柱面20上。 （1）磁盘访问时间由哪几部组成，如何计算？ 寻道时间+旋转延时+传输时间 （2）计算采用SSTF，SCAN 算法（先由小到大） 磁头移动顺序
操作系统 Homework 4 Q&A
主讲人：韩皓 南京航空航天大学计算机科学与技术学院
2019年春
（1）请说明中断访问I/O方式和DMA方式有什么不 同？
1）I/O中断频率。每当数据寄存器装满后，设备控 制器便发生一次中断，由于寄存器通常较小，因此 中断比较频繁。而在DMA控制器的控制下，一次能 完成整块连续数据的传输才发生中断
（12分）如图所示，若C和D分别是两个用户的目录，请问：
（1） C用户在当前目录“/C”下欲共享文件f2，应有什么条件？（ 4分） 只有当C用户拥有对f2访问权限时，通过/D/H/f2或者../D/H/f2 （2） 若C用户需要经常访问f4文件，他应该如何操作才会更加简 单、更快捷？（4分） 在当前目录，建立符号链接文件指向f4 （3） 若D用户不愿意别人访问他的文件f3，那他应该如何操作？ 将f3文件的访问权限设置为只有自己能访问，不允许其他用户访问
（1） 该文件系统允许文件的最大长度是多少？
（ 10+170+170^2+170^3 ）* 512B
（2） 将文件的字节偏移量5000、15000、150000转换为物理块 号和块内偏移量
5000 / 512 = 9 余 392，从第9个直接地址获得物理块号
15000 / 512 = 29 余 152，读第10地址，从第19项获得物理块
Leabharlann Baidu
4. （10分）某个1.44MB的磁盘，共有80个柱面，每个柱面 有18个磁盘块，盘块大小为1KB，盘块和柱面都是从0开始 编号。有一个文件A依次占据20、 500、 750和900这四 个磁盘块，其inode（有些教程称为文件控制块FCB）位于 51号盘块上，若最后一次磁盘访问的是50号盘块：
（1） 若采用隐式链接方式，请计算顺序存储该文件全部 内容需要的磁盘寻道距离。（4分）
寻道：2->2->0->33->2 = 66
5. （12分）存放在某个磁盘上的文件系统，采用混合索引分配方式 ，其FCB中共有13个地址项，第0~9个地址项为直接地址，第10个地 址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址 项为三次间接地址。如果每个盘块的大小为512B，若盘块号需要用 3个字节来描述，而每个盘块最多存放170个盘块地址：
（结合PPT中IDE设备驱动的例子来理解）
（4）有些系统当文件第一次被引用时会自动打开， 当任务结束时关闭文件。论述这种方案与传统的由 用户明确地打开和关闭文件的方案比较有什么优点 和缺点。（5分） 显式的open操作，是在用户进程和目标文件之间建 立一条通路，找到相应的inode，并返回一个文件描 述符，以后所有的操作都通过该描述符进行。 显式的close则关闭这条通路，如果内容被修改，需 写回磁盘，释放内存中的inode和文件描述符等。
20/18 = 1, 500/18 = 27, 750/18 = 41, 900/18 = 50
寻道：2->2->1->27->41->50 = 50
（2） 若采用显式链接方式，FAT存储在起始块号为1的若 干连续盘块内，每个FAT表项占用2个字节。现在需要在 600号块上为该文件尾部追加50B的数据，请计算寻道距离 。（6分）
见PPT
Max(C, T) + M
双缓冲、环形缓冲、缓冲池
8. （8分）有一台计算机系统利用下图所示的位示图（行 号和列号都从0开始编号）来管理空闲磁盘。如果盘块从 1开始编号，每个盘块的大小为1KB。
（1）先要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程。 找到第一个0，计算对应的块号35，修改map[2,2]=1 再找下一个0，计算相应的块号55，修改map[3,6]=1 （2）若要释放磁盘的第300块，应如何处理？ i=(300-1)/16=18, j=(300-1)%16=11, 修改map[18,11]=0
20->20->22->10->6->2->38->40
20->20->22->38->40->10->6->2 （3）如何应用RAID提高磁盘的访问速度，请画图 示意。(请自学RAID含义) 并行交叉存取
7.（9 分）为什么操作系统要引入缓冲？（3 分）对 于单缓冲，假设从磁盘把一块数据输入缓冲区的时 间为T, 将数据从缓冲区传送到用户区的时间为M, CPU 处理这块数据的时间为C,请计算系统对每块数 据的处理时间，并画出示意图（3 分）。除了单缓冲 ，还有哪些常见的缓冲形式，为何要引入这些缓冲 ？（3 分）
为了实现独立性，在驱动程序之上设置层设备独立 软件，关键是在系统中必须设置一张逻辑设备表LUT 来进行映射。。。
（3）设备驱动器应具有哪些功能? 1）接受由I/O进程发来的I/O命令和参数 2）检查用户I/O请求的合法性 3）查询I/O设备的状态，如果就绪，传递参数；否 则，将请求进程挂到设备请求队列上等待 4）发出I/O命令 5）响应由设备控制器的中断请求
2）数据传输方式。在中断方式中，有CPU直接将数 据读出或者写入控制器的寄存器；而DMA方式中， 数据的传输在DMA控制器的控制下直接在内存和 I/O设备间进行，CPU只需告诉数据传输的起始地址 ，目的地址和字节数
（2）为什么要引入设备独立性？如何实现设备独立 性？
引入设备独立性，可以使应用程序独立于具体的物 理设备。此时，用户用逻辑设备名来申请使用某类 物理设备，当系统中有多台该设备时，系统可以将 任何一台分配给进程，能够改善资源利用率、方便 输入输出重定向。
隐式操作的优点：编程方便 缺点：增加系统的开销
2. （9分）假设有一个文件系统，它里面的文件被删除 后，连接到该文件的链接依然存在，但此时文件的磁 盘空间再度被利用。如果一个新的文件被创建在同一 个存储区域或具有相同的绝对路径，这会产生什么问 题？如何才能避免这样的问题？
非法访问数据 在删除文件时，也同时删除所有链接。可以通过： 1）维护一个引用列表，删除文件时，删除所有引用 2）维护一个引用计数，只有当计数器减少为0时，才 真正删除文件
150000 / 512 = 292 余 496，读第11地址，从第0项获得一次间址 ，再从第112项获得物理块号
（3） 假设某个文件的inode已经在内存，但其他信息均在外存， 为了访问该文件中的某个位置的内容，最少需要几次访问磁盘，最 多需要几次访问磁盘？
最少1次，最多4次
6.（12 分）磁盘请求柱面按10, 22, 20, 2, 40, 6, 38 的次序到达，当前磁头在柱面20上。 （1）磁盘访问时间由哪几部组成，如何计算？ 寻道时间+旋转延时+传输时间 （2）计算采用SSTF，SCAN 算法（先由小到大） 磁头移动顺序
操作系统 Homework 4 Q&A
主讲人：韩皓 南京航空航天大学计算机科学与技术学院
2019年春
（1）请说明中断访问I/O方式和DMA方式有什么不 同？
1）I/O中断频率。每当数据寄存器装满后，设备控 制器便发生一次中断，由于寄存器通常较小，因此 中断比较频繁。而在DMA控制器的控制下，一次能 完成整块连续数据的传输才发生中断
（12分）如图所示，若C和D分别是两个用户的目录，请问：
（1） C用户在当前目录“/C”下欲共享文件f2，应有什么条件？（ 4分） 只有当C用户拥有对f2访问权限时，通过/D/H/f2或者../D/H/f2 （2） 若C用户需要经常访问f4文件，他应该如何操作才会更加简 单、更快捷？（4分） 在当前目录，建立符号链接文件指向f4 （3） 若D用户不愿意别人访问他的文件f3，那他应该如何操作？ 将f3文件的访问权限设置为只有自己能访问，不允许其他用户访问
（1） 该文件系统允许文件的最大长度是多少？
（ 10+170+170^2+170^3 ）* 512B
（2） 将文件的字节偏移量5000、15000、150000转换为物理块 号和块内偏移量
5000 / 512 = 9 余 392，从第9个直接地址获得物理块号
15000 / 512 = 29 余 152，读第10地址，从第19项获得物理块
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4. （10分）某个1.44MB的磁盘，共有80个柱面，每个柱面 有18个磁盘块，盘块大小为1KB，盘块和柱面都是从0开始 编号。有一个文件A依次占据20、 500、 750和900这四 个磁盘块，其inode（有些教程称为文件控制块FCB）位于 51号盘块上，若最后一次磁盘访问的是50号盘块：
（1） 若采用隐式链接方式，请计算顺序存储该文件全部 内容需要的磁盘寻道距离。（4分）