操作系统课后题答案二.docx
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操作系统课后题答案二.docx
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操作系统课后题答案二
第六章
1.xx数据项、记录和文件?
答:
①数据项分为基本数据项和组合数据项。
基本数据项描述一个对象某种属性的字符集,具有数据名、数据类型及数据值三个特性。
组合数据项由若干数据项构成。
②记录是一组相关数据项的集合,用于描述一个对象某方面的属性。
③文件是具有文件名的一组相关信息的集合。
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。
答:
第一层:
对象及其属性说明(文件、目录、硬盘或磁带存储空间);
第二层:
对对象操纵和管理的软件集合(I/O控制层即设备驱动程序、基本文件系统即物理I/O层、基本I/O管理程序或文件组织模块层、逻辑文件系统层)
第三层:
文件系统接口(命令接口/图形化用户接口与程序接口)。
3.试说明用户可以对文件施加的主要操作有哪些?
答:
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。
4.xx逻辑文件?
xx物理文件?
答:
逻辑文件是物理文件中存储的数据的一种视图方式,不包含具体数据,仅包含物理文件中数据的索引。
物理文件又称文件存储结构,是指文件在外存上的存储组织形式。
5.如何提高对变长记录顺序文件的检索速度?
答:
基本方法是为变长记录顺序文件建立一张索引表,以主文件中每条记录的长度及指向对应记录的指针(即该记录在逻辑地址空间的首址)作为相应表项的内容。
由于索引表本身是一个定长记录的顺序文件,若将其按记录键排序,则实现了对主文件方便快捷的直接存取。
如果文件较大,应通过建立分组多级索引以进一步提高检索效率。
6.试说明对索引文件和索引顺序文件的检索方法。
答:
①索引文件的检索,首先根据用户(程序)提供的关键字,利用折半查找法检索索引表,找到相应表项;再利用给出的指向记录指针值,访问对应记录。
②索引顺序文件的检索,首先利用用户(程序)提供的关键字及查找方法,检索索引表,找到该记录在记录组中的第一条记录表项,得到第一个记录在主文件中的位置;再利用顺序查找法查找主文件,找到所要求的记录。
7.试从检索速度和存储费用两方面对索引文件和索引顺序文件进行比较。
答:
索引文件的主文件每条记录配置一个索引项,存储开销N,检索到具有指定关键字的记录,平均查找N/2条记录。
对于索引顺序文件,每个记录分组配置一个索引项,存储开销为N,检索到具有指定关键字的记录,平均需要查找N/2次。
8.试说明顺序文件的结构及其优点。
答:
第一种是串结构:
各记录之间的顺序与关键字无关。
第二种是顺序结构:
指文件中的所有记录按关键字(词)排列。
可以按关键词长短排序或英文字母顺序排序。
顺序文件的最佳应用场合是对诸记录进行批量存取时,存取效率最高;只有顺序文件才能存储在磁带上并有效工作。
9.在链接式文件中常用哪种链接方式?
为什么?
答:
链接方式分为隐式链接和显式链接两种形式。
隐式链接是在文件目录的每个目录项中,都含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针。
显式链接则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。
10.在MS-DOS中有两个文件A和B,A占用
11、12、16和14四个盘块;B占用
13、18和20三个盘块。
试画出在文件A和B中各盘块间的链接情况及FAT的情况。
答:
如下图所示。
11.NTFS文件系统对文件采用什么样的物理结构?
答:
在NTFS文件系统中,以簇作为磁盘空间分配和回收的基本单位。
一个文件占若干个簇,一个簇只属于一个文件。
12.假定一个文件系统的组织方式与MS-DOS相似,在FAT中可有64K个指针,磁盘的盘块大小为512B,试问该文件系统能否指引一个512MB的磁盘?
解:
512MB/512B=1M个盘块,而每个盘块都应有一个指针来指示,所以应该有1M个指针,因此若有64K指针不能指引一个512MB的磁盘。
13.为了快速访问,又易于更新,当数据为以下形式时,应选用何种文件组织方式。
⑴不经常更新,经常随机访问;⑵经常更新,经常按一定顺序访问;⑶经常更新,经常随机访问;
答:
以上三种宜分别采用
(1)顺序结构
(2)xx顺序结构
(3)xx结构的组织方式。
14.在UNIX中,如果一个盘块的大小为1KB,每个盘块号占4个字节,即每块可放256个地址。
请转换下列文件的字节偏移量为物理地址。
⑴99;⑵18000;⑶4200
答:
首先将逻辑文件的字节偏移量转换为逻辑块号和块内偏移量,就是将[字节偏移量]/[盘块大小],商为逻辑块号,余数是块内偏移量。
在FCB中,第0-9个地址为直接地址,第10个为一次间接地址,第11个地址为二次间接地址,第12个地址为三次间接地址。
再将文件的逻辑块号转换为物理块号。
使用多重索引结构,在索引节点中根据逻辑块号通过直接索引或间接索引找到对应的物理块号。
(1)余783,则逻辑块号为9,直接索引第9个地址得到物理块号,块内偏移地址为783。
(2)余592,则逻辑块号为10<17<10+256,通过一次间接索引在第10个地址可得到物理块号,块内偏移地址为592。
(3)余160,则逻辑块号为10+256<410,通过二次间接索引在第11个地址可得到一次间址,再由此得到二次间址,再找到物理块号,其块内偏移地址160。
15.什么是索引文件?
为什么要引入多级索引?
答:
索引文件是指当记录为可变长度时,通常为之建立一张索引表,并为每个记录设置一个表项构成的文件。
通常将索引非顺序文件简称为索引文件。
索引是为了是用户的访问速度更快,多级索引结构可以有效的管理索引文件,可根据用户的访问情况多级处理。
16.试说明UNIX系统中所采用的混合索引分配方式。
答:
混合索引分配方式是指将多种索引分配方式结合而成的分配方式。
常见的是采用直接地址和一级索引联合的分配方式,或两级索引分配方式,甚至三级索引分配方式。
在UNIXSystemⅤ和BSDUNIX的索引结点中,都设置了13个地址项,即iaddr
(0)~iaddr
(12),把所有地址项分成直接地址和间接地址。
17.对目录管理的主要要求是什么?
答:
实现按名存取、提高检索目录的速度、文件共享、允许文件重名。
18.采用单级目录能否满足对目录管理的主要要求?
为什么?
答:
不能。
单级目录在整个文件系统中只建立一张目录表,每个文件占一个目录项,其中含文件名、文件扩展名、文件长度、file.html'target='_blank'>文件类型、文件物理地址、状态位等其它文件属性。
单级只能实现目录管理的基本功能,不能满足查找速度、允许重名和文件共享的要求。
19.目前广泛应用的目录结构有哪些?
它有什么优点?
答:
现代操作系统都采用多级目录结构。
基本特点是查询速度快、层次结构清晰、文件管理和保护易于实现。
20.Hash检索法有何优点?
又有何局限性?
答:
Hash检索法是系统把用户提供的文件名变换为文件目录的索引值,再利用该值查找目录,有效提高目录的检索速度,但Hash检索法局限于非通配符文件名。
21.在Hash检索法中,如何解决“冲突”问题?
答:
在Hash法查找目录时,如果目录表中相应目录项为空,表示系统中无指定文件。
如果文件名与指定文件名匹配,表示找到了目标文件,也就找到了文件的物理地址。
如果目录表中找到的相应文件名不匹配,则发生了冲突,需要Hash转换形成新的索引值,返回第一步重新查找。
22.试说明在树型目录结构中线性检索法的检索过程,并给出相应的流程图。
答:
在树型结构的目录中,当有两个或多个用户共享一个子目录或文件时,将共享文件或字母路连接到两个或多个用户目录中,方便找到该文件。
此时目录结构不再是树形结构,而是个有向非循环图DGA。
23.有一计算机系统利用图6-33所示的位示图来管理空闲盘块。
盘块的大小为1KB,现要为某文件分配量个盘块,试说明盘块的具体分配过程。
答:
分配量个盘块的过程如下:
⑴顺序扫描位示图,从中找到第一个值为0的二进制位,得到行号i=3,列号j=3。
⑵将找到的二进制位转换成对应盘块号。
盘块号为:
b=(3-1)*16+3=35;
⑶修改位示图,令map[3,3]=1,并将该盘块分配出去。
类似地,可使用相同的方法找到第二个值为0的二进制位,得到行号i=4,列号j=7,其对应的盘块号为55,令map[i,j]=1,并将该盘块分配出去。
24.某操作系统磁盘文件空间共500块,若用字长为32位的位示图管理磁盘空间,试问:
(1)位示图需要多少字?
(2)第i字第j位对应的块号是多少?
(3)给出申请/归还一块的工作流程。
答:
(1)位示图需要的字数计算:
INT()=16个字。
(2)块号b=(i-1)*32+j
(3)申请的过程:
顺序扫描位示图、找到空闲块并分配、修改位示图map[i,j]=1。
归还的过程:
找到回收盘块在位示图中的行和列,修改位示图map[i,j]=0。
25.对空闲磁盘空间的管理常采用哪几种分配方式?
在UNIX系统中采用何种分配方式?
答:
空闲表法、空闲链表法、位示图法、成组链接法。
UNIX系统采用的是成组链接法
26.基于索引节点的文件共享方式有何优点?
答:
优点是建立新的共享链接时,不改变文件拥有者关系,仅把索引结点共享计数器加1,系统可获悉了由多少个目录项指向该文件。
缺点是拥有者不能删除自己的文件否则会出错。
27.基于符号链的文件共享方式有何优点?
答:
能够通过网络链接世界上任何地方的计算机中的文件。
28.在一级系统容错技术中,包括哪些容错措施?
什么是写后读校验?
答:
一级系统容错技术包括双份目录、双份文件分配表及写后读校验等容错措施。
写后读校验是每次从内存缓冲区向磁盘写入一个数据块后,又立即从磁盘上读出该数据块,并送至另一缓冲区中,再将该缓冲区内容与内存缓冲区中在写后仍保留的数据进行比较。
若两者一致,才认为写入成功,继续写下一个盘块。
否则重写。
若重写后仍不一致,则认为盘块缺陷,便将应写入该盘块的数据,写入到热修复重定向区中。
29.在第二级系统容错技术中,包括哪些容错措施?
画图说明之。
答:
第二级容错技术包括磁盘镜像和磁盘双工两种容错措施。
图示如下:
30.xx事务?
如何保证事务的原子性?
答:
事务是用于访问和修改各种数据项的一个程序单位。
要保证事务的原子性必须要求一个事务在对一批数据执行修改操作时,要么全部完成,用修改后的数据代替原来数据,要么一个也不改,保持原来数据的一致性。
31.引入检查点的目的是什么?
引入检查点后又如何进行恢复处理?
答:
引入检查点的目的是使对事务记录表中事务记录的清理工作经常化。
恢复处理由恢复例程来实现。
首先查找事务记录表,确定在最近检查点以前开始执行的最后的事务Ti。
找到Ti后再返回搜索事务记录表,找到第一个检查点记录,从该检查点开始,返回搜索各个事务记录,利用redo和undo过程对他们进行相应的处理。
32.为何引入共享锁?
如何用互斥锁或共享锁来实现事务的顺序性?
答:
引入共享锁是为了提高运行效率。
在给对象设置了互斥锁和共享锁的情况下,如果事务Ti要对Q执行读操作,只需获得Q的共享锁。
如果对象Q已被互斥锁锁住,则Ti必须等待;否则便获得共享锁对Q执行读操作。
如果Ti要对Q执行写操作,则Ti还要获得Q的互斥锁。
若失败则等待;成功则获得互斥锁并对Q执行写操作。
33.当系统中有重复文件时,如何保证他们的一致性?
答:
可以采用两种方法:
一是对所有的重复文件进行同样的修改,二是用新修改的文件替换所有的重复文件。
34.如何检索盘块号的一致性?
检查时可能出现哪几种情况?
答:
为了保证盘块号的一致性,先将计数器表中的所有表项初始化为0,用N个空闲盘块号计数器组成的第一组计数器对从空闲盘块表中读出的盘块号计数,用N个数据盘块号计数器组成的第二组计数器对从文件分配表中读出的已分配给文件使用的盘快号计数。
如果两组计数中的对应数据互补则数据一致,反之则发生错误。
检查时可能出现的情况:
(1)两组计数器中盘块K的计数值均为0,应在空闲盘块表中增加盘块号K;
(2)空闲盘块号计数器中盘块K的计数值为2,应删除一个空闲盘块号K;
(3)空闲盘块号计数器中盘块号K的计数值为0,而数据盘块号计数器中盘块号K的计数值大于1,则错误严重,存在数据丢失等事件,必须立即报告系统加以处理。
第七章
1.操作系统包括哪几种类型的用户接口?
它们分别适用于哪种情况?
答:
操作系统包括四种类型的用户接口:
命令接口(分为联机与脱机命令接口)、程序接口、图形化用户接口和网络用户接口。
命令接口和图形化用户接口支持用户直接通过终端来使用计算机系统,程序接口提供给用户在编制程序时使用,网络用户接口是面向网络应用的接口。
2.联机命令接口由哪些部分构成?
答:
联机命令接口由一组联机命令、终端处理程序和命令解释程序构成。
3.联机命令通常包含哪些类型?
每种类型又包含哪些主要命令?
答:
联机命令通常包含如下类型:
(1)系统访问类,主要是注册命令login、password;
(4)目录操作类,包括子目录建立mkdir、目录显示dir、子目录删除rmdir、目录结构显示tree、当前目录改变chdir等命令;
(5)其它命令,包括输入输出重定向>、<,管道联接|、过滤命令/,批命令.bat等。
4.什么是输入输出重定向?
试举例说明。
答:
命令的输入通常取自标准输入设备键盘,命令输出则送往标准输出设备显示终端。
如果在命令中设置输出定向“>”,其后接文件或设备名,则命令的结果输出将送到指定文件或设备上;如果使用输入重定向“<”,则不从键盘而是从重定向符右边的指定文件或设备上取得输入信息。
这就是输入输出的重定向。
5.xx管道联接?
试举例说明。
答:
管道联接是指把第一个命令的输出作为第二个命令的输入,或把第二个命令的输出作为第三条命令的输入,以此类推,由两条以上的命令可形成一条管道。
在MS-DOS和UNIX中,都用"|"作为管道符号。
其一般格式为:
6.终端设备处理程序的主要作用是什么?
它具有哪些功能?
答:
主要用于实现人机交互,它具有以下功能:
(1)接收用户从终端上键入的字符;
(2)字符缓冲,用于暂存接收的字符;
(3)回送显示;
(4)屏幕编辑;
(5)特殊字符处理。
7.命令解释程序的主要作用是什么?
答:
主要作用是:
在屏幕上给出提示符,请用户输入命令,读入并识别命令,转至相应命令处理程序入口地址,把控制权交给该处理程序执行,最后将处理结果或出错信息送屏幕显示。
8.试说明MS-DOS的命令处理程序COMMAN
D.COM的工作流程。
答:
COMMAN
D.COM的工作流程如下:
(1)系统通电或复位后,初始化程序对整个系统完成初始化工作,自动执行Autoexec.bat文件,然后把控制权交给暂存部分,给出提示符等待接收用户键入命令;
(2)暂存部分读入键盘缓冲区中的命令,判别文件名、扩展名及驱动器名是否正确,若有错则出错返回,正确则查找和识别命令;
(3)若为内部命令,暂存部分找到后便从对应表项中获得命令处理程序的入口地址并执行;若为外部指令,则建立命令行,执行系统调用exec装入其命令处理程序,得到对应基地址并执行;若键入命令非法,则出错返回;
(4)命令完成后,控制权重新交给暂存部分给出提示符等待接收用户命令,转
(2)。
9.为了将已存文件改名,应用什么UNIX命令?
答:
对已存文件改名的命令为mv,其格式为:
mvoldnamenewname。
10.要想将工作目录移到目录树的某指定点上,应利用什么命令?
答:
用命令“cd..”或“cd.”将当前目录上移或转移,直到工作目录移到目录树的指定点。
11.如果希望把file1的内容附加到原有的文件file2的末尾,应用什么指令?
答:
$catfile1>>file4
12.试比较mail和write命令的作用有何不同?
答:
mail命令作为UNIX的多用户之间非交互式通信的工具。
write命令是用户与当前系统中的其他用户直接进行联机通讯的工具。
13.试比较一般的过程调用和系统调用?
答:
系统调用本质上是过程调用的一种特殊形式,与一般过程调用有差别:
(1)运行状态不同。
一般过程调用的调用过程和被调用过程均为用户程序,或者均为系统程序,运行在同一系统状态(用户态或系统态);系统调用的调用过程是用户态下的用户程序,被调用过程是系统态下的系统程序。
(2)软中断进入机制。
一般的过程调用可直接由调用过程转向被调用过程;而系统调用不允许由调用过程直接转向被调用过程,一般通过软中断机制,先进入操作系统内核,经内核分析后,才能转向相应命令处理程序。
(3)返回及重新调度。
一般过程调用在被调用结束后,返回调用点继续执行;系统调用被调用完后,要对系统中所有运行进程重新调度。
只有当调用进程仍具有最高优先权才返回调用过程继续执行。
(4)嵌套调用。
一般过程和系统调用都允许嵌套调用,注意系统过程嵌套而非用户过程。
14.什么是系统调用?
它都有哪些类型?
答:
系统调用是指在操作系统内核设置的一组用于实现各种系统功能的子程序或过程,并提供给用户程序调用。
主要类型包括:
(1)进程控制类。
用于进程创建、终止、等待、替换、进程数据段大小改变及进程标识符或指定进程属性获得等;
(2)文件操纵类。
用于文件创建、打开、关闭、读/写及文件读写指针移动和属性修改,目录创建及索引结点建立等;
(3)进程通信类,用于实现通信机制如消息传递、共享存储区及信息量集机制等;
(4)信息维护类,用于实现日期、时间及系统相关信息设置和获得。
15.如何设置系统调用所需的参数?
答:
设置系统调用参数包括两种方式:
(1)直接将参数送入相应的寄存器中。
问题是寄存器有限,限制了设置参数的数目。
(2)参数表方式。
将系统调用所需参数,放入参数表中,再将该表指针放在寄存器中。
16.试说明系统调用的处理步骤。
答:
(1)设置系统调用号和参数。
(2)对系统调用命令的一般性处理。
如保护CPU现场,PSW、P
C、系统调用号、用户栈指针及通用寄存器入栈,保存用户定义参数等。
UNIX中执行CHMK命令将参数表中的参数传到User结构的U.U-arg()中;MS-DOS执行INT21软中断。
(3)根据系统调用入口表及具体系统调用命令转至对应命令处理程序具体处理。
17.为什么在访问文件前,要用open系统调用先打开该文件?
答:
系统将在用户与该文件之间建立一条快捷通路。
在文件被打开后,系统将给用户返回一个该文件的句柄或描述符。
18.在UNIX系统中是否设置了专门用来删除文件的系统调用?
为什么?
答:
没有。
当用户不再使用此文件时,利用系统调用unlink断开连接,做i.link减1操作。
当i.link减1结果为0,表示此文件不再被用户需要,该文件将从文件系统中删除。
19.在IPC软件包中包含哪几种通信机制?
在每种通信机制中设置了那些系统调用?
答:
IPCxx提供了三种通信机制:
(1)消息机制。
存在msgget,msgsend,msgrcv系统调用。
(2)共享存储器机制。
存在shmget,shmid,shmdt系统调用。
(3)信号量机制。
无系统调用。
20.trap.S是什么程序?
它完成哪些主要功能?
答:
UNIX系统V内核中的trap.S文件,是中断和陷入总控程序。
用于中断和陷入的一般性处理,由汇编语言编写。
trap.S中包含了绝大部分的中断和陷入向量的入口地址,每当系统发生中断和陷入时,通常都是直接进入trap.S程序。
21.在UNIX系统内,被保护的CPU环境中包含哪些数据项?
答:
当用户程序处在用户态且执行CHMK(CHangeModetoKernel)之前,应在用户空间提供系统调用所需参数表,并将参数表地址送入R0寄存器。
执行CHMK命令后,处理机转为核心态,由硬件自动将处理机状态长字(PSL)、PC和代码操作数(code)压入用户核心栈,从中断和陷入向量表中取出trap.S入口地址,转入trap.S中执行。
trap.S程序执行后,将陷入类型type和用户栈指针usp压入用户核心栈,将被中断进程的CPU环境中的一系列寄存器如R0~R11的部分或全部压栈。
哪些寄存器内容压栈,取决于特定寄存器的屏蔽码,屏蔽码每一位都与R0~R11中的寄存器相对应。
当某一位置1时,表示对应寄存器内容压栈。
22.trap.C是什么程序?
它将完成哪些处理?
答:
trap.C程序是处理各种陷入情况的C语言文件,共处理12种陷入后的公共问题。
包括:
确定系统调用号、实现参数传递、转入相应系统调用处理子程序。
在由系统调用子程序返回到trap.C后,重新计算进程的优先级,对收到的信号进行处理等。
23.为方便转入系统调用处理程序,在UNIX系统中配置了什么样的数据结构?
答:
在UNIX系统中配置了系统调用定义表sysent[],在表的每个结构中包含三个元素,一是相应系统调用所需参数的个数;二是系统调用经寄存器传送的参数个数;三是相应系统调用处理子程序的入口地址。
系统中设置了该表之后,可根据系统调用号i从系统调用定义表中找出相应表目,按表目中的入口地址转入相应处理子程序,完成系统调用的特定功能。
执行完后,返回中断和陷入总控程序中的trap.C程序中,返回断点前的公共处理部分。
第八章网络操作系统
第八章网络操作系统
第八章
1.按网络拓扑结构可以把计算机网络分为哪几类?
试画出它们的网络拓扑图。
答:
计算机网络可分为星形、环形、总线形、树形和网状形网络。
它们的网络拓扑图如下:
2.试说明分组交换网的组成。
答:
由分组交换机、网路管理中心、远程集中器、分组装拆设备以及传输设备等组成。
3.xx帧交换方式及信元交换方式?
答:
帧交换方式是在传统分组交换的基础上发展起来的,传输基本单位是帧,长度可变,采用“存储转发”方式,即帧交换器每接到一个新帧时,都将该帧送帧缓冲区排队,按照该帧中的目标地址,将该帧转发给相应路径的下一个帧交换器。
信元交换方式是改进了的帧中继交换方式。
当源帧交换器收到用户设备发来的帧,便分割为多个定长信元,在整个帧中继器网络中传输和交换时,都以信元为基本单位,到达目标帧交换器后,被重组为帧。
4.局域网可分为基本型和快速型两大类,每一类中包括哪几种局域网?
答:
基本型局域网有:
(1)以太网
(2)令牌环网
快速局域网有:
(1)FDDI光纤环网
(2)快速以太网100BASE-T。
5.为实现同构LAN网络互连,应采用什么样的网络互连设备?
应具有哪些功能?
答:
同构LAN网络互连设备与功能:
(1)网桥。
功能:
帧的发送和接受、缓冲处理、协议转换。
(2)路由器。
功能:
拆包和打包、路由选择、协议转换、分段和重组
6.为实现异构型网络互连,应采用什么样的网络互联设备?
它又应具有哪些功能?
答:
采用网关。
实现异构LAN互连、LAN与WAN互连、WAN互连、LAN与主机互连。
7.网络层向传输层提供了哪两类数据传输服务?
试对它们做简
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