最本质的特征：离散性；最重要的特征：虚拟性。
20. 实现虚拟存储器需要哪些硬件支持？
a.对于为实现请求分页存储管理方式的系统，除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外，还需要有页表机制，缺页中断机构以及地址变换机构；
b.对于为实现请求分段存储管理方式的系统，除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外，还需要有段表机制，缺段中断机构以及地址变换机构；
21. 实现虚拟存储器需要哪几个关键技术？
a.分页和分段都采用离散分配的方式，且都要通过地址映射机构来实现地址变换，这是它们的共同点；
25. 在请求分页系统中，通常采用哪种页面分配方式——物理块分配策略？
三种分配方式：固定分配局部置换、可变分配全局置换、可变分配局部置换。
26. 在一个请求分页系统中，采用FIFO页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数M分别为3和4时，试计算在访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，并比较所得结果。
4   3    2   1   4    3   5   4   3    2   1    5
4
4    4    1    1    1    5            5    5   
    3    3    3    4    4    4            2    2   
        2    2    2    3    3            3    1   

4    4    4    4            5    5    5    5    1    1
    3    3    3            3    4    4    4    4    5
        2    2            2    2    3    3    3    3
            1            1    1    1    2    2    2
M=3时，采用FIFO页面置换算法的缺页次数为9次，缺页率为75%；
M=4时，采用FIFO页面置换算法的缺页次数为10次，缺页率为83%。
由此可见，增加分配给作业的内存块数，反而增加了缺页次数，提高了缺页率，这种现象被称为是Belady现象。
28. 试说明改进型Clock置换算法的基本原理。
基本原理：
在将一个页面换出时，如果该页已被修改过，便须将该页重新写回到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它写回磁盘上。在改进型算法中，除需考虑页面的使用情况外，还须再增加一个因素，即置换代价，这样，选择页面换出时，既要是未使用过的页面，又要是未被修改过的页面。
15 什么是抖动? 产生抖动的原因是什么?
a.抖动(Thrashing)就是指当内存中已无空闲空间而又发生缺页中断时，需要从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中，如果算法不适当，刚被换出的页很快被访问，需重新调入，因此需再选一页调出，而此时被换出的页很快又要被访问，因而又需将它调入，如此频繁更换页面，使得系统把大部分时间用在了页面的调进换出上，而几乎不能完成任何有效的工作，我们称这种现象为"抖动"。
b.产生抖动的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的对立统一矛盾关系引起的，为了提高CPU利用率，可提高多道程序度，但单纯提高多道程序度又会造成缺页率的急剧上升，导致CPU的利用率下降，而系统的调度程序又会为了提高CPU利用率而继续提高多道程序度，形成恶性循环，我们称这时的进程是处于"抖动"状态。

 
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。
7. 有哪几种I/O控制方式？各适用于何种场合？
I/O控制方式：程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、DMAI/O控制方式、I/O通道控制方式。程序I/O方式适用于早期的计算机系统中，并且是无中断的计算机系统；中断驱动I/O控制方式是普遍用于现代的计算机系统中；DMA I/O控制方式适用于I/O设备为块设备时在和主机进行数据交换的一种I/O控制方式；当I/O设备和主机进行数据交换是一组数据块时通常采用I/O通道控制方式，但此时要求系统必须配置相应的通道及通道控制器。
10. 在单缓冲情况下，为什么系统对一块数据的处理时间为max(C, T)+M ?？
在块设备输入时，假定从磁盘把一块数据输入到缓冲区的时间为T；操作系统将缓冲区数据传送给用户区的时间为M；而CPU对这一块数据进行计算得时间为C。在单缓冲情况下，由于设备的输入操作和CPU的处理操作可以并行，所以系统对每一整块数据的处理时间为max(C, T) + M。
11. 为什么在双缓冲情况下，系统对一块数据的处理时间为max(C, T)？
该方式又称缓冲对换方式，在设备输入时，先将数据送入第一缓冲区，装满后便转向第二缓冲区。此时操作系统可以从第一缓冲区移出数据，并送入用户进程。接着由CPU对数据进行计算。在双缓冲区中，不仅设备的输入操作和CPU的处理操作可以并行，设备的输入操作和数据的传送操作也可以并行，因此耗时大约为max(C+M,T)。考虑到M是内存中数据块的“搬家”耗时，非常短暂可以省略，因此近似地认为是：max(C,T)
15. 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，可使应用程序独立于具体的物理设备，是设备分配具有灵活性。另外容易实现I/O重定向。
为了实现设备独立性，必须在设备驱动程序之上设置一层设备独立性软件，用来执行所有I/O设备的公用操作，并向用户层软件提供统一接口。关键是系统中必须设置一张逻辑设备表LUT用来进行逻辑设备到物理设备的映射，其中每个表目中包含了逻辑设备名、物理设备名和设备驱动程序入口地址三项；当应用程序用逻辑设备名请求分配I/O设备时，系统必须为它分配相应的物理设备，并在LUT中建立一个表目，以后进程利用该逻辑设备名请求I/O操作时，便可从LUT中得到物理设备名和驱动程序入口地址。
16．在考虑到设备的独立性时，应如何分配独占设备？
在考虑到设备的独立性时，应按如下步骤来分配独占设备：
（1）进程以逻辑设备名提出I/O请求。
（2）根据逻辑设备表相应表项获得I/O请求的逻辑设备对应类型的物理设备在系统设备表中的指针。
（3）从指针所指位置起顺序检索系统设备表，直到找到一个属于对应I/O请求所用类型、空闲可用且基于设备分配安全性算法验证为安全分配的设备的设备控制表，将对应设备分配给请求进程；如果未找到安全可用的空闲设备，则把请求进程的进程控制块挂到相应类型设备的等待队列上等待唤醒和分配。
（4）系统把设备分配给I/O请求进程后，再到该设备的设备控制表中找出与其相连接的控制器的控制器控制表，根据其状态字段判断该控制器是否忙碌，若忙则把请求进程的进程控制块挂到该控制器的等待队列上；否则将该控制器分配给进程。
（5）系统把控制器分配给I/O请求进程后，再到该控制器的控制器控制表中找出与其相连接的通道的通道控制表，根据其状态字段判断该通道是否忙碌，若忙则把请求进程的进程控制块挂到该通道的等待队列上；否则将该通道分配给进程。
（6）只有在设备、控制器和通道三者都分配成功时，这次的设备分配才算成功，然后便可启动设备进行数据传送。
17．什么是虚拟设备？其实现所依赖的关键技术有哪些？
虚拟设备是指通过虚拟技术，可将一台独占设备变换成若干台逻辑设备，供若干个用户（进程）同时使用。由于多台逻辑设备实际上并不存在，而只是给用户的一种感觉，因此被称为虚拟设备。其实现所依赖的关键技术是SPOOLing技术。
19．在实现后台打印时，SPOOLING系统应为请求I/O的进程提供哪些服务？
在实现后台打印时，SPOOLing系统应为请求I/O的进程提供以下服务：（1）由输出进程在输出井中为之申请一空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；
（2）输出进程再为用户进程申请一张空白的用户打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。
（3）一旦打印机空闲，输出进程便从请求打印队列的队首取出一张请求打印表，根据表中的要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再由打印机进行打印。
 
第六章  文件管理
1. 何谓数据项、记录和文件？
a.数据项是最低级的数据组织形式，可分为基本数据项和组合数据项。基本数据项是用于描述一个对象某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，即原子数据，又称为数据元素或字段。组合数据项则由若干个基本数据项构成。
b.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。
c.文件是指有创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合提。
4. 何谓逻辑文件？何谓物理文件？(何谓文件逻辑结构？何谓文件的物理结构)
文件的逻辑结构是指从用户的观点出发所观察到的文件组织形式，也就是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理特性,；而文件的物理结构则是指文件在外存上的存储组织形式，与存储介质的存储性能有关。
5．如何提高对变长记录顺序文件的检索速度？
为了提高对变长记录顺序文件的检索速度，可为其建立一张索引表，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）作为相应每个表项的内容。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，则可以实现对主文件的方便快速的直接存取。需要指出的是，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。
8．试说明顺序文件的结构及其优点。
顺序文件中的记录可按照两种顺序进行排列，若各记录按存入时间的先后排列所形成的文件是串结构文件，若各记录按关键字排列所形成的文件是顺序结构文件。定长记录通常采用此种结构的文件。
优点：当系统对记录进行批量存取时，顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的。
9．在链接式文件中常采用哪几种连接方式？为什么？
在链接式文件中常采用显式链接方法，由于这种链接方式是把用于链接文件各个物理块的指针，显式地存放在内存的一张链表中，而对于查找记录的过程也是在内存中进行的，因此相对于隐式链接方式，在检索记录时能有效地调高检索速度，并能大大减少访问磁盘的次数，节省系统开销。
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中个盘块间的链接情况及FAT的情况。
FCB A         FAT
       
11
   

        12

        16


FCB B        18

        EOF

       
        14
13       
        20

       
        EOF


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个指针则不能指引一个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；
    ⑴ 不经常更新，经常随机访问；——顺序结构
⑵ 经常更新，经常按一定顺序访问；——索引顺序结构
⑶ 经常更新，经常随机访问；——索引结构
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。
     ⑴ 9999；   ⑵ 18000；   ⑶ 420000
盘块大小为1KB，盘块号占4B，即每个盘块最多可存放256个盘块号。又根据UNIX系统中采用的混合索引分配方式可知：
9999/1024=9余783
18000/1024=17余592
420000/1024=410余160
15．什么是索引文件？为什么要引入多级索引？
目前广泛采用的目录结构是树型目录结构。它具有以下优点：⑴能有效提高对目录的检索速度；⑵允许文件重名；⑶便于实现文件共享。
18．采用单级目录能否满足对目录管理的主要要求？为什么？
采用单级目录不能完全满足对目录管理的主要要求，只能实现目录管理最基本的功能即按名存取。由于单级目录结构采用的是在系统只配置一张目录表用来记录系统中所有文件的相关信息，因此此目录文件可能会非常大，在查找时速度慢，另外不允许用户文件有重名的现象，再者由于单级目录中要求所有用户须使用相同的名字来共享同一个文件，这样又会产生重名问题，因此不便于实现文件共享。
19．目前广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？
目前广泛采用的目录结构是树型目录结构。它具有以下优点：
a.能有效提高对目录的检索速度；假定文件系统中有N个文件，在单级目录中，最多要检索N个目录项，但对于有i级的树型目录，在目录中每检索一个指定文件，最多可能要检索i* 个目录项。
b.允许文件重名；由于在树型结构的文件系统中，是利用文件路径名来检索文件的，故允许每个用户在自己的分目录中使用与其他用户文件相同的名字。
c.便于实现文件共享；在树型目录中，用户可通过路径名来共享其他用户的文件，也可将一个共享文件链接到自己的目录下，从而使文件的共享变得更为方便，其实现方式也非常简单，系统只需在用户的目录文件中增设一个目录项，填上用户赋予该共享文件的新文件名，以及该共享文件的唯一标识符即可。
20．Hash检索法有何优点？又有何局限性？
在Hash检索法中，系统利用用户提供的文件名并将它变换为文件目录的索引值，再利用该索引值到目录中去查找，这样能有效地提高目录的检索速度，但Hash检索法也有局限性即对于使用了通配符的文件名，系统是无法使用Hash检索法检索目录的。
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。

    1    2    3    4    5    6    7    8    9    10    11    12    13    14    15    16
1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1
2    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1
3    1    1    0    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1    1
4    1    1    1    1    1    1    0    1    1    1    1    0    1    1    1    1
5    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0
图6-33 某计算机系统的位示图
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，得到其行号i=3，列号j=3。
⑵ 将所找到的二进制位转换成与之对应的盘块号。盘块号计算公式为：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．某操作系统的磁盘文件空间共有500块，若用字长为32位的位示图管理磁盘空间，试问：
⑴ 位示图需要多少字？
⑵ 第i字第j位对应的块号是多少？
⑶ 给出申请/归还一块的工作流程。
[500/32]z=16个字
b=(i-1)*32+j=32(i-1)+j    (b从1开始计数，i，j也从1开始计数)
根据盘块号b求出：
i = (b-1)/32 + 1;    j = (b-1)%32 + 1; 
将第i字第j位置0