软件工程师培训 操作系统知识

软件工程师培训计算机工程学院软件工程教研室张伟娜1第三章操作系统知识操作系统知识3.1操作系统基础知识（约2分）3.2处理机管理（2~4分）3.3存储管理（约2分）3.4设备管理（1~2分）3.5文件管理（约2分）3.6作业管理（约2分）3.7网络操作系统和嵌入式操作系统实例3.8UNIX操作系统实例（约1分）本章节约占总分数的10%左右（7-9道题目）。2大纲要求操作系统的内核、进程、线程概念；处理机管理（状态转换、共享与互斥、分时轮转、抢占、死锁）；存储管理（主存保护、动态链接分配、分段、分页、虚存）；设备管理（I/O控制、假脱机）；文件管理（文件目录、文件组织、存取方法、存取控制、恢复处理）作业管理（作业调度、作业控制语言、多道程序设计）网络操作系统和嵌入式操作系统的基础知识操作系统的配置3高频考点操作系统的基本概念；状态转换图；PV操作；安全序列和死锁；进程的同步与互斥；磁盘调度算法；地址变换的相关计算；43.1操作系统基础知识—知识点1操作系统的定义

操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它管理和控制着计算机系统的硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，控制程序的执行，并且向用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。操作系统的作用1.通过资源管理，提高计算机系统的效率。2.改善人机界面，向用户提供友好的工作环境

5练习操作系统是裸机上的第一层软件，其他系统软件（如（1）等）和应用软件都是建立在操作系统基础上的。下图①②③分别表示（2）（1）A．编译程序、财务软件和数据库管理系统软件

B．汇编程序、编译程序和Java解释器

C．编译程序、数据库管理系统软件和汽车防盗程序

D．语言处理程序、办公管理软件和气象预报软件（2）A．应用软件开发者、最终用户和系统软件开发者

B．应用软件开发者、系统软件开发者和最终用户

C．最终用户、系统软件开发者和应用软件开发者

D．最终用户、应用软件开发者和系统软件开发者

6操作系统的特征并发性共享性虚拟性不确定性操作系统的功能处理机管理作业管理存储管理设备管理文件管理73.1操作系统基础知识—知识点2练习

一个作业第一次执行时用了5min，而第二次执行时用了6min，这说明了操作系统的（）特点A.并发性 B.共享性 C.虚拟性 D.不确定性83.1操作系统基础知识—知识点3操作系统的类型批处理操作系统：作业成批调入内存分时操作系统：时间片实时操作系统：响应速度网络操作系统：支持网络功能的分布式操作系统：基于分布式硬件的操作系统微机操作系统：windows、IOS等嵌入式操作系统：应用于电器或智能终端设备9练习1.为了使系统中所有用户得到及时的响应，操作系统应该是（）A.实时系统B.批处理系统C.分时系统D.网络系统2.如果分时系统的时间片一定，那么（）会使响应时间越长。A.用户数越少B.用户数越多C.内存越少D.内存越多3.下面关于操作系统的叙述中正确的是（）A.批处理作业必须具有作业控制信息B.分时系统不一定都具有人机交互功能C.从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多D.由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源103.2处理机管理—知识点1基本概念1.进程：是由程序、数据和进程控制块（PCB）组成的。进程的程序部分描述了进程需要完成的功能，进程数据集合部分包括程序执行时所需的数据及工作区。2.前趋图：

(PrecedenceGraph)是一个有向无循环图。用于描述进程之间执行的先后顺序。图中的每个结点可用于描述一个进程或程序段，乃至一条语句；若I1→P1，表示P1开始之前，I1一定完成,称I1是P1的直接前趋，而称P1是I1的直接后继.11I1P1O1O2I2P23.2处理机管理—知识点2进程的状态及其转换12三态模型五态模型练习某系统的进程状态转换如下图所示。图中1、2、3和4分别表示引起状态转换时的不同原因。原因4是由于（1）；一个进程状态转换会引起另一个进程状态转换的是（2）。（1） A.就绪进程被调度

B.运行进程执行了P操作

C.阻塞进程等待的事件发生了

D.运行进程时间片到了（2） A.1→2

B.2→1

C.3→2

D.2→4

133.2处理机管理—知识点3进程间的通信1.同步与互斥

同步是合作进程间的直接制约问题，互斥是申请临界资源进程间的间接制约问题。2.（整型）信号量与P、V操作

信号量是一个整型变量，根据控制对象的不同赋不同的值，一般分为两类：（1）公用信号量：实现进程间的互斥，初值=1或资源数目；（2）私用信号量：实现进程间的同步，初值=0或某个正整数。14练习以下进程之间存在相互制约关系吗？若存在，是什么制约关系？为什么？ａ在食堂打饭，吃饭和洗碗ｂ只有一个车道的桥梁，左右双方均想通过。ｃ课堂上的师生互动ｄ工厂的生产部门和销售部门ｅ小旅店只剩下２个单人间，却来了３个顾客信号量的PV操作voidwait(semaphores){s.value=s.value-1;

if(s.value<0)block(s.queue);/*将进程阻塞，并将其投入等待队列s.queue*/}voidsignal(semaphores){s.value=s.value+1;

if(s.value<=0)wackup(s.queue);/*唤醒阻塞进程，将其从等待队列s.queue取出，投入就绪队列*/}s.value>=0时，表示某资源的可用数s.value<0时，|s.value|表示等待使用该资源的进程队列中的进程数。使用信号量解决互斥问题互斥信号量s的初值是临界资源的个数，如果是独占资源，它初始值一般为1。在每个程序中用于实现互斥的P(s)和V(s)必须成对出现，即先做P操作（为临界资源加锁），进入临界区；后做V操作（为临界资源解锁），退出临界区。17while(1){

P(mutex); 临界区

V(mutex);

剩余区;

};使用信号量解决同步问题同步信号量的初值一般为0，它相当于一个“信号”；同步信号量的P、V操作也要“成对”出现，但是，它们分别出现在不同的进程代码中。V操作出现的“前驱进程”中，P

操作出现在“后继进程”中。V操作用于发送“信号”，P操作用于检查是否有“信号”到达。18semaphorea,b=0,0;{s1;V(a);V(b);}{P(a);

s2;}{P(b);

s3;}进程S1:进程S2:进程S3:吃水果问题桌上有一空盘，只允许存放一个水果。爸爸专向盘中放橙子，妈妈专向盘中放苹果，女儿专等吃橙子，儿子专等吃苹果。规定当盘空时一次只能放一个水果供吃者自用，请用PV操作实现爸爸、妈妈、女儿、儿子四个并发进程的同步。吃水果问题semaphores1=1//s1表示盘的状态：1为空；0为满。father（）{while（1）；{P(s1);

放入橙子；V(s2);}}daughter（）{while（1）；{P（s2）；

从盘中取出橙子；V(s1)}}son（）{while（1）；{P（s3）；

从盘中取出苹果；V(s1)}}semaphores2=s3=0//s2和s3分别表示橙子和苹果的个数。mother（）{while（1）；{P(s1);

放入苹果；

V(s3);}}练习某企业生产流水线M共有两位生产者，生产者甲不断地将其工序上加工的半成品放入半成品箱，生产者乙从半成品箱取出继续加工。假设半成品箱可存放n件半成品，采用PV操作实现生产者甲和生产者乙的同步可以设置三个信号量S、S1和S2，其同步模型如下图所示。信号量S是一个互斥信号量，初值为（1）；S1、S2的初值分别为（2）。（1）A．0

B．1

C．n

D．任意正整数（2）A．n、0

B．0、n

C．1、n

D．n、1

21练习进程P1、P2、P3、P4和P5的前趋图如下：若用PV操作控制进程P1～P5并发执行的过程，则需要设置6个信号S1、S2、S3、S4、S5和S6，且信号量S1-S6的初值都等于零。下图中a和b处应分别填写（1）；c和d处应分别填写（2），e和f处应分别填写（3）。（1）A.P（S1）P（S2）和P（S3）P（S4）

B.P（S1）V（S2）和P（S2）V（S1）

C.V（S1）V（S2）和V（S3）V（S4）

D.P（S1）P（S2）和V（S1）V（S2）

（2）A.P（S1）P（S2）和V（S3）V（S4）

B.P（S1）P（S3）和V（S5）V（S6）C.V（S1）V（S2）和P（S3）P（S4）

D.P（S1）V（S3）和P（S2）V（S4）22（3）A.P（S3）P（S4）和V（S5）V（S6）

B.V（S5）V（S6）和P（S5）P（S6）

C.P（S2）P（S5）和P（S4）P（S6）

D.P（S4）V（S5）和P（S5）V（S6）练习进程P1、P2、P3和P4的前趋图如下：若用PV操作控制这几个进程并发执行的过程，则需要设置4个信号量s1、s2、S3和s4，且信号量初值都等于零。下图中a和b应分别填写(1)，c和d应分别填写(2)。（1）A．P(S1)P(S2)和P(s3)

B．P(s1)P(s2)和V(s1)

C．V(S1)V(s2)和P(S1)

D．V(S1)V(S2)和V(S3)23（2）A．P(S1)P(S2)和P(s4)

B．P(s2)P(s3)和P(s4)

C．V(S1)V(s2)和V(S4)

D．V(S2)V(S3)和V(S4)练习某火车票销售系统有n

个售票点，该系统为每个售票点创建一个进程Pi（i=1,2,…,n）。假设Hj（j=1,2…m）单元存放某日某车次的剩余票数，Temp为Pi进程的临时工作单元，x为某用户的订票张数。初始化时系统应将信号量S赋值为（1）。Pi进程的工作流程如下，若用P操作和V操作实现进程间的同步与互斥，则图中a、b和c应分别填入（2）。24练习（续上题）（1）A.0

B.1

C.2

D.3

（2）

A.P(S)、V(S)和V(S)

B.P(S)、P(S)和V(S)

C.V(S)、P(S)和P(S)

D.V(S)、V(S)和P(S)

试题答案：B,A253.2处理机管理—知识点4进程调度高级调度：从外存中选择后备作业调入内存；中级调度：进程执行中的内外存对换；低级调度：进程在内存中的状态转换。调度方式：可剥夺式和不可剥夺式进程调度算法先来先服务时间片轮转优先级调度多级反馈调度26进程号进入时间运行时间FCFS时间片轮转（3）完成时间周转时间带权周转时间完成时间周转时间带权周转时间10444112123211014131.322212.13262018318162.6643222199.51184平均13.53.714.252.94进程调度算法思想1.初始情况下，只有一个就绪队列。2.新创建的进程首先放到第一个就绪队列的队尾，按FCFS原则进行调度。第一个就绪队列的时间片较短；3.其中进程在它的时间片内未完成时，该进程就被投入第二个就绪队列，第二个就绪队列比第一个的优先级较低，但时间片较长；4.当第二个就绪队列中某个进程在它的时间片内未完成时，该进程被投入第三个就绪队列，此队列比第二个队列的优先级较低，但时间片较长。以此类推。5.只有第一个就绪队列所有进程都执行结束后，才执行第二个队列中的进程，以此类推。多级反馈队列算法（MFQ）多级反馈队列调度算法进程号进入时间运行时间开始时间MFQ完成时间周转时间带权周转时间103215332495平均1091.81561.2441.3852.561.7采用多级反馈多列（MFQ）算法进行调度，其中，第1个队列的时间片为1，第i个队列的时间片为q=2*(i-1)。01410多级反馈队列调度算法练习假设某分时系统采用简单时间片轮转法，当系统中的用户数为n，时间片为q时，系统对每个用户的响应时间T=（）。

A．n

B．q

C．n×q

D．n+q

31练习在一个单CPU的计算机系统中，采用可剥夺式(也称抢占式)优先级的进程调度方案，且所有任务可以并行使用I/O设备。下表列出了三个任务T1、T2、T3的优先级和独立运行时占用CPU与I/O设备的时间。如果操作系统的开销忽略不计，这三个任务从同时启动到全部结束的总时间为(1)ms，CPU的空闲时间共有(2)ms。A．28 B．58 C．61 D．64A．3 B．5 C．8 D．13

323.2处理机管理—知识点5死锁1.产生死锁的原因：资源竞争及进程推进顺序非法。2.产生死锁的4个必要条件：互斥条件、请求保持条件、不可剥夺条件、环路条件。3.进程资源有向图（1）请求资源：箭头由进程指向资源；（2）分配资源：箭头由资源指向进程；4.死锁处理：死锁的预防、死锁的避免（银行家算法）、死锁的检测、死锁的解除。33练习1.系统中有5个资源被4个进程所共享，如果每个进程最多需要两个这种资源，试问系统是否会产生死锁？2.有3个进程共享4个资源，一次只能请求或释放一个资源，每个进程最大需要2个资源，试说明系统会不会发生死锁。3.计算机系统中有8台磁带机，由N个进程竞争使用，每个进程最多需要3台。问：当N为多少时，系统没有死锁的危险？总结：如果系统中有n个资源，m个进程，每个进程最多需要r个资源。只要m*(r-1)<n，就一定不会出现死锁。练习练习某系统中仅有5个并发进程竞争某类资源，且都需要该类资源3个，那么该类资源至少有（）个，才能保证系统不会发生死锁。

A．9

B．10

C．11

D．15

36练习若在系统中有若干个互斥资源R，6个并发进程，每个进程都需要5个资源R，那么使系统不发生死锁的资源R的最少数目为_____.A、30 B、25 C、10 D、537练习为了解决进程间的同步和互斥问题，通常采用一种称为（1）机制的方法。若系统中有5个进程共享若干个资源R，每个进程都需要4个资源R，那么使系统不发生死锁的资源R的最少数目是（2）。

（1）A．调度B．信号量C．分派D．通讯

（2）A．20B．18C．16D．1538练习设系统中有R类资源m个，现有n个进程互斥使用。若每个进程对R资源的最大需求为w，那么当m、n、w取下表的值时，对于下表中的a～e五种情况，()两种情况可能会发生死锁。对于这两种情况，若将()，则不会发生死锁。A．a和b B．b和c C．c和d D．c和eA.n加1或w加1

B.m加1或w减1

C.m减1或w加1

D.m减1或w减139资源分配图如果资源分配图出现环（有循环）如果每类资源只有一个实例，则定会死锁。如果每类资源有多个实例，则可能会死锁。没有环，就不会死锁。资源分配图示例P1•P2P3•••R1R3R2cycle,deadlockP2R3P3

R2P2资源分配图示例P1••P3P2••R1cycle,nodeadlockP4P1R1P3

R2P1R2练习进程资源图如图(a)和(b)所示，其中：图(a)中（1）；图(b)中（2）（1）.A.P1非阻塞节点，P2是阻塞节点，所以该图不可以化简，是死锁的B.

P1、P2都是阻塞节点，所以该图不可以化简，是死锁的

C.

P1、P2都是非阻塞节点，所以该图可以化简，是非死锁的D.

P1是阻塞节点，P2是非阻塞节点，所以该图不可以化简、是死锁的

43（2）.A.

P1、P2、P3都是非阻塞节点，该图可以化简，是非死锁的B.

P1、P2、P3都是阻塞节点，该图不可以化简，是死锁的

C.P2是阻塞节点，P1、P3是非阻塞节点，该图可以化简，是非死锁的

D.

P1、P2是非阻塞节点，P3是阻塞节点，该图不可以化简，是死锁的。

44●安全序列：是进程执行的顺序，如：<P1,P2,…,Pn>，系统按照这个序列为进程分配资源，直到满足最大需求，每个进程都可顺利完成而不会死锁。●安全状态是指系统至少存在一个安全序列的状态。●若系统不存在这样一个安全序列，（即：进程任何顺序都会死锁）则系统处于不安全状态。避免死锁是通过明智的选择，确保系统永远不会到达死锁点。即动态地决定是否分配资源给进程！安全状态—与—不安全状态死锁的避免系统有三个进程P1、P2、P3，共有12台磁带机，进程P1要求10台，P2要求4台，P3要求9台。在T0时刻，进程P1、P2、P3已获得5、2、2台，尚有3台未分配，问：系统是否处于安全状态？进程最大需求已分配还需要P1 10 5 5P2422P3927存在安全序列<P2,P1,P3>！例：安全状态银行家算法预分配和安全检测；设P表示进程，R表示系统所拥有的资源，进程P请求某类资源Request[j]＝k，表示进程需要k个Rj类型的资源。在T0时刻存在一个安全序列，系统处于安全状态，当进程P再次发出资源的请求后，系统按下述步骤进行检查：（1）Requesti<=Needi，则转向步骤（2），否则认为出错，因为它请求的资源数已经超过它所宣布的最大值。（2）如果Requesti<＝Available，则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，Pi必须等待。47银行家算法（3）系统试探把要求的资源分配给进程Pi，并修改系统中的各数值。Available：＝Available－Requesti；Allocation：＝Allocationi＋Requesti；Needi：＝Needi－Requesti；（4）系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态，若安全，才正式将资源分配给该进程，否则，将试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让该进程Pi等待。48练习假设系统中有三类互斥资源R1、R2和R3，可用资源数分别为8、7和4。在T0时刻系统中有P1、P2、P3、P4．和P5五个进程，这些进程对资源的最大需求量和已分配资源数如下表所示。在T0时刻系统剩余的可用资源数分别为(24)。如果进程按(25)序列执行，那么系统状态是安全的。A．0、1和0B．0、1和1C．1、1和0D．1、1和1A.P1→P2→P4→P5→P3 B.P2→P1→P4→P5→P3

C.P4→P2→P1→P5→P3 D.P4→P2→P5→P1→P349练习假设系统中有四类互斥资源R1、R2、R3和R4，可用资源数分别为9，6，3和3。在T0时刻系统中有P1、P2、P3和P4四个进程，这些进程对资源的最大需求量和已分配资源数如下表所示。在T0时刻系统剩余的可用资源数分别为(1)。如果P1、P2、P3和P4进程按(2)序列执行，那么系统状态是安全的。A．2，1，0和1B．3，1，0和0C．3，1，1和1D．3，0，1和150练习若某企业拥有的总资金数为15，投资4个项目P1、P2、P3、P4，各项目需要的最大资金数分别是6、8、8、10，企业资金情况如图a所示。Pl新申请2个资金，P2新申请1个资金，若企业资金管理处为项目P1和P2分配新申请的资金，则P1、P2、P3、P4尚需的资金数分别为（）；假设P1已经还清所有投资款，企业资金使用情况如图b所示，那么企业的可用资金数为（）。若在图b所示的情况下，企业资金管理处为P2、P3、P4各分配资金数2、2、3，则分配后P2、P3、P4已用资金数分别为（）。51练习续上题A．1、3、6、7，可用资金数为0，故资金周转状态是不安全的

B．2、5、6、7，可用资金数为1，故资金周转状态是不安全的

C．2、4、6、7，可用资金数为2，故资金周转状态是安全的

D．3、3、6、7，可用资金数为2，故资金周转状态是安全的A．4

B．5

C．6

D．7A．3、2、3．尚需资金数分别为5、6、7，故资金周转状态是安全的

B．5、4、6，尚需资金数分别为3、4、4，故资金周转状态是安全的

C．3、2、3，尚需资金数分别为5、6、7，故资金周转状态是不安全的

D．5、4、6，尚需资金数分别为3、4、4，故资金周转状态是不安全的

523.2处理机管理—知识点6线程1.基本概念：进程有两个基本属性：可拥有独立的资源；可独立调度和分配。由于在进程的创建、撤销和切换中，系统必须为之付出较大的时空开销，因此引入线程，将传统进程的两个基本属性分开，线程作为调度和分配的基本单位，进程作为独立分配资源的单位.。2.线程的分类：用户级线程、内核支持线程、同时实现这两类的线程3.线程与进程的比较53练习1.在支持多线程的操作系统中，假设进程P创建了若干个线程，那么（）是不能被这些线程共享的。A.该进程的代码段 B.该进程中打开的文件C.该进程的全局变量 D.该进程中某线程的栈指针543.3存储管理—知识点1基本概念1.存储管理器的结构：寄存器-主存-外存，寄存器-缓存-主存-外存2.将一个用户源程序变为一个可在内存中执行的程序，通常要经过以下几步：编译。由编译程序将用户源代码编译成若干个目标模块；链接。由链接程序将编译后形成的目标模块以及他们所需要的库函数，链接在一起，形成一个装入模块；装入。由装入程序将装入模块装入内存。553.3存储管理—知识点1(1)虚拟地址:程序员编写源程序的地址，它从0号单元开始编址,并顺序分配所有地址单元,所以它不是主存中的真实地址,故称为相对地址、程序地址、逻辑地址。(2)物理地址:源程序经过汇编或编译后,最后装入到内存中的地址叫绝对地址或物理地址。（3）地址重定位：静态重定位和动态重定位56练习内存按字节编址，地址从A4000H到CBFFFH，共有(1)B。若用存储容量为16K×8bit的存储器芯片构成该内存，至少需要(2)片。(1)A．80K B．96K C．160K D．192K

(2)A．2 B．6 C．8 D．1057练习对于二维数组a[1..N,1..N]中的一个元素a[i,j]（1≤i,j≤N），存储在a[i,j]之前的元素个数（

）。

A．与按行存储或按列存储方式无关

B．在i=j时与按行存储或按列存储方式无关

C．在按行存储方式下比按列存储方式下要多

D．在按行存储方式下比按列存储方式下要少

583.3存储管理—知识点2分区存储管理：单一连续分区、固定分区、可变分区、可重定位分区。可变分区：最佳适应算法、最差适应算法、首次适应算法、循环首次适应算法59练习从下表关于操作系统存储管理方案1、方案2和方案3的相关描述可以看出，它们分别对应(22)存储管理方案。A．固定分区、请求分页和覆盖

B．覆盖、请求分页和固定分区

C．固定分区、覆盖和请求分页

D．请求分页、覆盖和固定分区

60练习假设内存管理采用可变式分区分配方案，系统中有五个进程P1~P5，且某一时刻内存使用情况如下图所示（图中空白处表示未使用分区）。此时，若P5进程运行完并释放其占有的空间，则释放后系统的空闲区数应

（1）；造成这种情况的原因是（

2）A.保持不变

B.减1

C.加1

D.置零

A.无上邻空闲区，也无下邻空闲区

B.

有上邻空闲区，但无下邻空闲区

C.有上邻空闲区，但无下邻空闲区

D.

有上邻空闲区，也有下邻空闲区

61练习假设某计算机系统的内存大小为256KB，在某一时刻内存的使用情况如图3-3所示。此时，若进程顺序请求20KB、10KB和5KB的存储空间，系统采用______算法为进程依次分配内存，则分配后的内存情况如图所示。A．最佳适应 B．最差适应

C．首次适应 D．循环首次适应623.3存储管理—知识点2分页存储管理1.分页原理：将一个进程的逻辑地址空间划分成若干大小相等的区域,称为页。将主存空间划分成与页相同大小的若干物理块,称为块或页框。在为进程分配主存时,将进程中若干页分别装入多个不邻接的块中。2.页表：系统为了保证能在主存中找到每个页面所对应的物理块，系统为每个进程建立一张页面映射表,简称页表。每个页在页表中占一个表项,记录该页在主存中对应的物理块号。进程执行时,通过查找页表,就可以找到每页所对应的物理块号。633.3存储管理—知识点23.地址结构分页系统的用户进程的逻辑地址结构如图所示,它由两部分组成前一部分为页号；后一部分为页内地址。图中的地址长度为32位,其中0－11位为页内地址，每个页面多大？12－31位为页号,所以允许地址空间的大小为多少个页？6431121104.地址变换机构65练习假定页面的大小为4K，地址变换过程如图所示，图中逻辑地址用十进制表示。图中有效地址经过变换后，十进制物理地址a应为_____。A.33220B.8644C.4548D.250066练习某进程有5个页面，页号为0~4，页面变换表如下所示。表中状态位等于0和1分别表示页面“不在内存”和“在内存”。若系统给该进程分配了3个存储块，当访问的页面3不在内存时，应该淘汰表中页号为

（）的页面。假定页面大小为4K，逻辑地址为十六进制2C25H，该地址经过变换后，其物理地址应为十六进制

（）。A.0

B.1

C.2

D.4

A.2C25H

B.4096H

C.4C25H

D.8C25H

67练习页式存储系统的逻辑地址是由页号和页内地址两部分组成，地址变换过程如下图所示。假定页面的大小为8K，图中所示的十进制逻辑地址9612经过地址变换后，形成的物理地址a应为十进制(13)。A．42380

B．25996

C．9612

D．8192683.3存储管理—知识点3分段存储管理基本原理：1.分段：作业的地址空间被划分为若干个段。每段是一组比较完整的信息单元。如主程序段、子程序段、数据段。每个段都从0号单元开始编址，并采用一段连续的地址空间。段的长度由相应的逻辑信息组长度来决定。逻辑地址由段号（名）和段内地址所组成。692.段表：进程中各个段离散的放入内存的分区中。系统为每个进程建立一张段映射表，为段表。每个段在段表中占一个表项。记录该段在内存中的起始地址和该段的长度，实现从逻辑地址到物理内存区的映射。分段存储管理基本原理3.地址变换机构：设置段表寄存器，存放段表起始地址和段表长度。在地址变换时，系统将逻辑地址中的段号S与段表程度进行比较，若段号>=段表长度时，表示越界。若未越界，则根据段表的起始地址和该段的段号，计算出该段对应段表项的位置，从中读出该段在内存中的起始地址。再检查段内地址是否超过该段的段长。若超过，则越界。若未越界，则讲该段的基址与段内地址相加，形成最终要访问的内存地址。703.3存储管理—知识点4虚拟存储管理1.局部性原理：(l)时间局限性:如果程序中的某条指令一旦执行,则不久的将来该指令可能再次执行；如果某个存储单元被访问,则不久以后该存储单元可能再次被访问。产生时间局限性的原因是在程序中存在着大量的循环操作。(2)空间局限性：一旦程序访问了某个存储单元,则在不久的将来,其附近的存储单元也最有可能被访问.即程序在一段时间内访问的地址可能集中在一定的范围内,其原因是程序的顺序执行。71虚拟存储管理2.虚拟存储器的定义：基于局部性原理，一个作业在运行之前，没有必要全部装入内存，而仅将那些当前要运行的那部分页面或段，先装入内存便可启动运行，其余部分暂时留在磁盘上。程序在运行时如果它要访问的页（段）已调入内存，便可继续执行下去；如果程序所要访问的页尚未调入内存（称为缺页或断页），此时程序应利用OS所提供的请求调页（段）功能，将他们调入内存，以使进程能继续执行下去，如果内存已满，还需利用页面置换功能，将暂时不用的页面调至磁盘上，腾出空间后，再将页面装入内存，继续运行。所谓虚拟存储器，是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统，具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。72练习虚拟存储管理系统的基础是程序的()一理论，这个理论的基本含义是指程序执行时往往会不均匀地访问主存储器单元。根据这个理论，Dennin9提出了工作集理论。工作集是进程运行时被频繁地访问的页面集合。在进程运行时，如果它的工作集页面都在()内，能够使该进程有效地运行，否则会出现频繁的页面调入／调出现象。(1)A．全局性B．局部性C．时间全局性D．空间全局性

(2)A．主存储器B．虚拟存储器C．辅助存储器D．优盘

73快表页式存储管理至少需要2次访存，第一次读取页表，得到数据的物理地址，第二次访存存取数据，若是间接地址，还需要再次访存。为了提高访存速度，可在地址变换机构中，设置一个小容量的联想存储器，由高速存储器组成，称为快表，用来保存当前访问频率较高的活动页的相关信息，工作方式和高速缓冲存储器相似。74请求分页管理的实现1）请求分页的页表机制。2）缺页中断机构在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在内存中时，便产生缺页中断，请求OS将所缺的页面调入主存。75和一般中断区别在于：（1）一般中断在一条指令执行之后去检查和处理中断信号，缺页中断在指令执行期间产生和处理中断信号，缺页中断返回到该指令的开始重新开始执行该指令，而一般中断返回到该指令的下一条指令执行。（2）一条指令执行期间可产生多次缺页中断。练习某系统采用请求页式存储管理方案，假设某进程有6个页面，系统给该进程分配了4个存储块，其页面变换表如下表所示，表中的状态位等于1/0分别表示页面在内存／不在内存。当该进程访问的页面2不在内存时，应该淘汰表中页号为（）的页面。假定页面大小为4K，逻辑地址为十六进制3C18H，该地址经过变换后的页帧号为（）。A．0

B．3

C．4

D．5

A．2

B．5

C．8

D．12

76练习在某计算机中，假设某程序的6个页面如下图所示，其中某指令“COPYATOB”跨两个页面，且源地址A和目标地址B所涉及的区域也跨两个页面。若地址为A和B的操作数均不在内存，计算机执行该COPY指令时，系统将产生（）次缺页中断；若系统产生三次缺页中断，那么该程序应有（）个页面在内存。A.2

B.3

C.4

D.5

A.2

B.3

C.4

D.5

77练习假设一台按字节编址的16位计算机系统，采用虚拟页式存储管理方案，页面的大小为2K，且系统中没有使用快表（或联想存储器）。某用户程序如图a所示，该程序的页面变换表如图b所示，表中状态位等于1和0分别表示页面在内存或不在内存。图a中MOVEData1，Data2是一个4字节的指令，Data1和Data2表示该指令的两个32位操作数。假设MOVE指令存放在2047地址开始的内存单元中，Data1存放在6143地址开始的内存单元中，Data2存放在10239地址开始的内存单元中，那么执行MOVE指令将产生（）次缺页中断，其中：取指令产生（）次缺页中断，取Data1和Data2操作数分别产生（）次缺页中断。

A.3

B.4

C．5

D．6

A．0

B．1

C．2

D．3

A.1、1

B.1、2

C.2、2

D.2、3

78页面置换算法最佳值换算法：置换出以后都不会使用的页面，理想算法，无法实现。先进先出置换算法：置换出最早进入系统个的页面。最近最久未使用置换算法：置换出使用过的但最长时间未用的页面79练习某虚拟存储系统采用最近最少使用（LRU）页面淘汰算法，假定系统为每个作业分配3个页面的主存空间，其中一个页面用来存放程序。现有某作业的部分语句如下：设每个页面可存放150个整数变量，变量i、j放在程序页中。初始时，程序及变量i、j已在内存，其余两页为空，矩阵A按行序存放。在上述程序片段执行过程中，共产生（）次缺页中断。最后留在内存中的是矩阵A的最后（）。

A.50

B.100

C.150

D.300

A.2行

B.2列

C.3行

D.3列

803.4设备管理—知识点1设备管理概述1.设备的分类：按数据组织分类、按资源分配的角度分类、按数据传输率分类2.设备管理的目标与任务3.设备管理的功能813.4设备管理—知识点2I/O软件1.

中断处理（InterruptDriven）程序：即当某进程要启动某个I/O设备工作时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回继续执行原来的任务。设备控制器按命令要求去控制指定的I/O设备，完成后，通过中断向CPU发送一中断信号在I/O设备输入数据的过程中，无须CPU干预，每次传送一个字符。2.设备驱动程序3.与设备无关的系统软件4.用户层I/O软件823.4设备管理—知识点3设备管理采用的相关缓冲技术1.通道技术2.直接存储访问方式（DMA）3.缓冲技术4.SPOOLing技术83spooling技术spooling技术或称为假脱机技术。spooling系统的工作过程是操作系统初启后激活，spooling预输入程序使它处于捕获输入请求的状态,一旦有输入请求消息,spooling输入程序立即得到执行,把装在输入设备上的作业输入到硬盘的输入井中,并填写好作业表以便在作业执行中要求输入信息时,可以随时找到它们的存放位置。当作业需要输出数据时,可以先将数据送到输出井,当输出设备空闲时,由spooling输出程序把硬盘上输出井的数据送到慢速的输出设备上。843.4设备管理—知识点4磁盘调度1.先来先服务磁盘调度算法：选择最先请求的进程访问磁盘。2.最短寻道时间优先磁盘调度算法：选择访问磁道距离当前磁道最近的进程访问磁盘。3.扫描算法：连续往复扫描4.单向扫描调度算法：总是由内而外扫描访问。85练习假设磁盘每磁道有18个扇区，系统刚完成了10号柱面的操作，当前移动臂在13号柱面上，进程的请求序列如下表所示。若系统采用SCAN（扫描）调度算法，则系统响应序列为（）；若系统采用CSCAN（单向扫描）调度算法，则系统响应序列为（）。86A.⑦⑩①②④③⑨⑧⑤⑥

B.①⑦⑩②③④⑥⑤⑧⑨

C.⑦⑩①②④③⑥⑤⑧⑨

D.①⑦⑩②③④⑧⑨⑥⑤

A.⑦⑩①②④③⑨⑧⑤⑥

B.①⑦⑩②③④⑥⑤⑧⑨

C.⑦⑩①②④③⑥⑤⑧⑨

D.①⑦⑩②③④⑧⑨⑥⑤

练习某磁盘磁头从一个磁道移至另一个磁道需要10ms。文件在磁盘上非连续存放，逻辑上相邻数据块的平均移动距离为10个磁道，每块的旋转延迟时间及传输时间分别为100ms和2ms，则读取一个100块的文件需要（）ms的时间。

A.10200

B.11000

C.11200

D.2020087练习在WindowsXP操作系统中，用户利用“磁盘管理”程序可以对磁盘进行初始化、创建卷，（）。通常将“C:\Windows\myprogram.exe”文件设置成只读和隐藏属性，以便控制用户对该文件的访问，这一级安全管理称之为（

）安全管理。

A.但只能使用FAT文件系统格式化卷

B.但只能使用FAT32文件系统格式化卷

C.但只能使用NTFS文件系统格式化卷

D.可以选择使用FAT32或NTFS文件系统格式化卷

A.文件级

B.目录级

C.用户级

D.系统级

88练习在移臂调度算法中，（）算法可能会随时改变移动臂的运动方向。

A.电梯调度和先来先服务B.先来先服务和最短寻找时间优先

C.单向扫描和先来先服务D.电梯调度和最短寻找时间优先

893.5文件管理—知识点1文件与文件系统1.文件：文件是信息的一种组织形式,是存储在辅助存储器上的具有标识名的一组信息集合。2.文件系统：文件管理系统，就是操作系统中实现文件统一管理的一组相关软件和相关数据的集合，专门负责管理和存取文件信息的软件机构。3.文件类型903.5文件管理—知识点2文件的结构和组织1.文件的逻辑结构：有结构的记录式文件和无结构的流式文件2.文件的物理结构：连续结构、链接结构和索引结构91练习正常情况下，操作系统对保存有大量有用数据的硬盘进行（

）操作时，不会清除有用数据。A．磁盘分区和格式化B．磁盘格式化和碎片整理C．磁盘清理和碎片整理D．磁盘分区和磁盘清理92练习若系统正在将（

）文件修改的结果写回磁盘时系统发生崩溃，则对系统的影响相对较大。

A.空闲块

B.目录

C.用户数据

D.用户程序

93索引结构因为在打开某个文件时，只需将该文件占用的盘块号调入内存即可，故系统为每个文件建立一张索引表，将逻辑上连续的文件信息存放在不连续的物理块中。索引表记录了文件信息所在的逻辑块号对应的物理块号，并将索引表的起始地址放在文件对应的文件目录项中。94例题：如果每个盘块的大小为1KB,每个盘块号占4个字节，将一个盘块作为一个索引块，求在两极索引中，最大可存放文件的长度？一个主索引块中可存放盘块号个数为：1KB/4B=256(个)共有二级索引块个数256个，则二级索引中共能存储盘块号个数：256*256=28*28=64K允许文件最大长度为：64K*1KB=64MB95混合索引分配指将直接索引、一级索引和多级索引等多种方式结合起来的分配方式。如图4-26，既有直接索引，也有一级索引和二级索引，此种分配方式在UNIX系统中采用。96练习设文件索引节点中有8个地址项，每个地址项大小为4字节，其中5个地址项为直接地址索引，2个地址项是一级间接地址索引，1个地址项是二级间接地址索引，磁盘索引块和磁盘数据块大小均为1KB。若要访问文件的逻辑块号分别为5和518，则系统应分别采用（）；而且可表示的单个文件最大长度是（）KB。

A．直接地址索引和一级间接地址索引

B．直接地址索引和二级间接地址索引

C．一级间接地址索引和二级间接地址索引

D．一级间接地址索引和一级间接地址索引

A．517

B．1029

C．16513

D．66053

973.5文件管理—知识点3