考研操作系统-文件系统

考研操作系统-文件系统

（总分：302.00,做题时间：90分钟）

一、填空题（总题数：8,分数：8.00）

1.分区存储管理方案不能实现虚拟的原因是1。

（分数；1.00）

填空项1：（正确答案：作业的地址空间不能超过存储空间）

解析：本题考查分区存储管理和虚拟存储的概念。所谓虚拟存储，是指允许一个作业在执行时不一次性全

部装入主存，这样就可以在较小的物理地址空间里运行拥有更大逻辑地址空间的作业，使得计算机看起来

加有一个“足够大”的主存。但在分区存储管理下，无论是固定分区还是动态分区，都要求分配给作业的

分区大于等于作业的逻辑地址空间，因而不存在虚拟的可能。

2.文件系统中，若文件的物理结构采用连续结构，则文件控制块中关于文件的物理位置应包括1和2。

（分数：1.00）

填空项1：（正确答案：起始块号）

填空项1:（正确答案：总块数）

解析：本题考查基础概念，属于记忆类题。

3.目前认为逻辑文件有两种类型，即1式文件与2式文件。

（分数：1.00）

填空项1：（正确答案：有结构的记录）

填空项1：（正确答案：无结构的流）

解析：本题考查基础概念，属于记忆类题。

4.用户所见到的文件的结构是1结构，其形式主要有两种，它们是2和3oUNIX和Windows支持的是4。

（分数：1.00）

填空项1:（正确答案：逻辑）

填空项1:（正确答案：无结构流式文件）

填空项1：（正确答案：有结构记录式文件）

填空项1:（正确答案：无结构流式文件）

解析：文件在存储介质上如何存放是“物理结构”，如何呈现给用户是“逻辑结构”。本题考查基础概念,

属于记忆类题。

5.文件的物理结构有1、2。

（分数：1.00）

填空项1：（正确答案：顺序结构、链接结构、索引结构）

解析：本题考查基础概念，属于记忆类题。

6.盘块号一致性检查是对1和2两个表进行检查。

（分数：1.00）

填空项1：（正确答案：空闲盘块表）

填空项1:（正确答案：文件分配表）

解析：本题考查基础概念，属于记忆类题。

7.文件的绝对路径是从1开始的目录序列，相对路径是从2开始的目录序列。

（分数：1.00）

填空项1：一（正确答案：根）

填空项1:（正确答案：当前目录）

解析：所谓“绝对”就是指“完整”，“相对”就是指“部分”。所以绝对路径就是完整路径，也就是从

“根”开始的路径，相对路径就是部分路径，也就是从当前目录开始的路径。

8.Windows、UNIX和Linux采用的文件目录结构是1结构。

（分数：1.00）

填空项1：（正确答案：多级树形目录）

解析：本题考查基础概念，属于记忆类题。

二、选择题（总题数：41,分数：82.00）

9.对于记录式文件，操作系统为用户存取文件信息的最小单位是（）。

（分数：2.00）

A.字符

B.数据项

C.记录V

D.文件

解析：文件的逻辑结构是指从用户使用的角度组织文件的形式，常用的逻辑结构如下：

•无结构的字节流式文件。其基本组成单位是字节或字符。用户对这类文件的读/写是以字符为单位进行的,

一次通常是若干个。

•有结构的记录式文件。其记录是指逻辑上具有独立含义的相关信息的集合。一个记录式文件由若干个逻

辑记录组成，用户请求读/写的信息单位是记录，一次可读/写一个或几个记录。

10.设有四个作业同时到达，每个作业的执行时间均为2小时，它们在一台处理机上按单道方式运行，则平

均周转时间为（）。

（分数：2.00）

A.1小时

B.5小时V

C.2.5小时

D.8小时

解析：作业周转时间是指从作业到达至作业完成之间的时间间隔，由于按照单道方式运行，也就是一次只

能处理,一个作业，所以四个作业的周转时间分别是2、4、6和8小时，故平均周转时间是（2+4+6+8）/4=5

小时。

11.按物理结构划分，文件主要有三类，它们是（）

（1）索引文件（2）读写文件（3）顺序文件（4）链接文件

(分数；2.00)

A.(1)(2)(3)

B.(1)(3)(4)V

C.（2）（3）（4）

D.（1）（2）（4）

解析：

12.下面的（）和其他3种文件在逻辑结构上是根本不同的。

（分数：2.00）

A.库函数文件

B.数据库文件-J

C.可执行程序文件

D.源程序文件

解析：A、C、D都是无结构的流式文件，B是有结构的记录文件。

13.文件目录的主要作用是（）。

（分数：2.00）

A.按名存取J

B.提高速度

C.节省空间

D.提高外存利用率

解析：

14.可解决文件重名问题的最简单的目录结构是（）。

（分数：2.00）

A.单级目录

B.树形结构目录J

C.二级目录

D.便于共享的目录

解析：

15.以下哪种类型的文件不支持直接存取（）。

（分数：2.00）

A.连续文件

B.散列文件

C.索引文件

D.链接文件，

解析：链接文件不支持随机访问。

16.以下（）不是由文件系统完成的功能。

（分数:2.00）

A.磁盘空间管理

B.启动磁盘读一个物理记录J

C.文件保护

D.实现“按名存取”文件

解析：

17.位示图可用于（）。

（分数:2.00）

A.文件目录查找

B.文件保护

C.主存空间共享

D.磁盘空间和主存空间的管理V

解析：

18.假设磁头当前位于第105磁道，正在向磁道序号增加的方向移动。现有一个磁道访问请求序列为35,

45,12,68,110,180,170,195,采用SCAN调度（电梯调度）算法得到的磁道访问序列是（）。

（分数:2.00）

A.110,170,180,195,68,45,35,12V

B.110,68,45,35,12,170,180,195

C.110,170,180,195,12,35,45,68

D.12,35,45,68,110,170,180,195

解析：本题考查磁道调度算法。SCAN调度算法在磁头当前移动方向上选择与当前磁头所在磁道距离最近的

请求作为下一次服务对象。当前磁道向序号增加的方向移动，当前位于第105道，则距离最近的下一个应

该是第110磁道，依次递增到最高195,再向序号减少的方向移动，离当前.195磁道最近的是68号磁道，

依次递增到所有的请求完成，所以磁道访问序列为110,170,180,195,68,45,35,12。

19.UNIX系统中的磁盘文件物理结构属于（）。

（分数:2.00）

A.连续文件

B.链接文件

C.索引文件J

D.散列文件

解析：UNIX文件系统的主要特点是：文件系统组织是分级树形结构；文件的物理结构为混合索引式文件结

构；采用成组链接法管理磁盘空闲盘块。故选C。

20.假定磁盘块大小为1KB,对于1.2MB的软盘，FAT表需要占用（）存储空间。

（分数：2.00）

A.1KB

B.1.5KB

C.1.8KBV

D.2.4KB

解析：磁盘块大小为1KB,1.2MB的软盘一共有1.2K个盘块，1KV1.2KV2K,所以每个盘块在FAT表中需

占用11位，为了方便存取，一般采用一个字节或半个字节为单位，所以11位需占用1.5B,即文件分配表

中的每个表目需1.5个字节，1.5BX1.2K=1.8KB。需要注意的是，为了存取方便，文件分配表中的表目一

般占一个字节或半个字节，即其位数是4的倍数，所以虽然算出是每个表目只要11位即可，但在计算时应

认为是占了12位，即1.5个字节。

21.文件的二级目录结构由主文件目录和（）组成。

（分数：2.00）

A.根目录

B.子目录

C.用户文件目录V

D.当前目录

解析：

22.下面选项中（）不是有结构文件。

（分数:2.00）

A.顺序文件

B.流式文件V

C.索引文件

D.索引顺序文件

解析：文件的逻辑结构可分为两大类：一是有结构的记录式文件，它是由一个以上的记录构成的文件，故

又称为记录式文件；二是无结构的流式文件，它是由一串顺序字符流构成的文件。

在记录式文件中，所有的记录通常都是描述一个实体集的，有着相同或不同数目的数据项，记录的长度可

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.

・不定长记录：指文件中各记录的长度可以不相同。

在流式文件中，文件为字节流，不划分记录。

23.采用直接存取法来读写盘上的物理记录时，效率最高的是（）.

（分数：2.00）

A.连续结构文件

B.索引结构文件J

C.串联结构文件

D.其他结构文件

解析：采用直接存取方法读写磁盘上的物理记录时，索引文件效率最高，连续文件效率居中，而串联文件

效率最低。

24.在UNIX操作系统中，文件的索引结构存放在（）中。

（分数：2.00）

A.超级块

B.i节点（i-node）J

C.目录项

D.空闲块

解析：UNIX中，每个文件（目录也是文件）都对应一个i节点，i节点中存放文件存储区数据块的索引指针。

25.设文件F1的当前引用计数值为1,先建立F1的符号链接（软链接）文件F2,再建立F1的硬链接文件F3,

然后删除F1。此时，F2和F3的引用计数值分别是（）。

（分数：2.00）

A.0、1

B.1,1J

C.1、2

D.2、1

解析:本题考查文件链接问题。链接可分为硬链接和软链接,硬链接记录的是目标文件的inode（索引节点）。

它只能链接文件，不能链接目录，而且不能跨文件系统。创建链按时，将增加目标文件的引用计数。删除

目标文件或链接文件时都会导致引用计数减少。

软链接又称为符号链接。符号链接记录的是目标文件的路径，当访问具有符号链接的文件时，内核会指向

符号链接中包含的文件名。符号链接可以引用存在或者不存在的文件，而且可以跨越不同的系统，甚至是

不同的计算机。它们还可以指向其他的符号链接。创建符号链接时，不会增加目标文件的引用计数。

文件的引用计数存放在文件的索引节点中，硬链接与目标文件共用一个索引节点，建立会使引用计数增加，

删除会导致引用计数减少；软链接则自己单独有自己的索引节点，不会影响口标文件的引用计数，一开始

为F1建立了软链接F2、硬链接F3,则此时F1与F3共用的索引节点的引用计数为2,F2索引节点的引用

计数为1。删除FIB,因为F3正在使用此文件，因此没有删除此文件的索引节点及其他信息，所以F3指

向的索引节点中的引用计数减1,F2中的索引节点没有受到影响，仍为1。

26.文件的物理结构一般有（）。

（分数：2.00）

A.连续结构7

B.流式结构

C.记录式结构

D.串联式结构J

E.索引结构J

解析：文件的物理结构与文件的存放方式有关，连续、链接和索引三种不同的存放方式对应了三种不同的

物理结构。

27.文件系统采用多级目录结构后，对于不同用户的文件，其文件名（）。

（分数:2.00）

A.应该相同

B.应该不同

C.可以相同，也可以不同J

D.受系统约束

解析：同一目录下，文件名不能相同；不同目录下，文件名可以相同。

28.磁盘上的文件以（）为单位读写。

（分数：2.00）

A.块V

B.记录

C.柱面

D.磁道

解析：

29.在UNIX系统中使用的目录结构是（）。

（分数：2.00）

A.单级

B.二级

C.树形J

D.三级

解析：

30.存放在磁盘上的文件（）。

（分数：2.00）

A.既可随机访问，又可顺序访问J

B.只能随机访问

C.只能顺序访问

D.只能读/写，不能访问

解析：

31.文件的二级目录结构由（）和（）组成。

（分数：2.00）

A.根目录

B.子目录

C.主文件目录，

D.用户文件目录J

E.当前目录

解析：

32.有一个串联文件由四个逻辑记录组成（磁盘块大小相等，均为512字节），分别存放在第180、15、68、

212号磁盘块上，存取文件第2000逻辑字节处的信息，要访问第（）块磁盘块。

（分数：2.00）

A.180

B.15

C.68

D.212-J

解析：2000/512=3.9,可知是在最后一个逻辑记录上，则存放在212号磁盘上。

33.在文件系统中，文件的不同物理结构有着不同的优缺点。在下列文件物理结构中，（）不具有直接读写

文件任意一个记录的功能。

（分数：2.00）

A.顺序结构

B.链接结构J

C.索引结构

D.散列结构

解析：文件的物理结构与外存分配方式有直接关系，采用不同的分配方式将产生不同的文件物理结构。

34.索引式（随机）文件组织的一个主要优点是（）。

（分数:2.00）

A.不需要链接指针

B.用户存取方便J

C.回收实现比较简单

D.能实现物理块的动态分配

解析：索引结构是最适合直接存取的组织方式，而直接存取则是最方便的存取方式。

35.文件系统的主要目的是0。

（分数：2.00）

A.实现对文件的按名存取J

B.实现虚拟存储

C.提高外存的读写速度

D.用于存储系统文件

解析：

36.把作业地址空间中使用的逻辑地址变成内存中的物理地址称为（）。

（分数：2.00）

A.加载

B.重定位J

C.物理化

D.逻辑化

解析：这是一道纯概念题。重定位就是把作业地址空间中使用的逻辑地址变成内存中的物理地址。

37.在UNIX系统中，一个打开的文件占用的系统资源有（）。

（分数：2.00）

A.用户打开文件表表项4

B.系统打开文件表表项，

C.内存inodeJ

D.磁盘inodeJ

E.目录文件中的一个表项（记录）J

解析：

38.UNIX操作系统的文件系统是（）

（分数：2.00）

A.一级目录结构

B.二级目录结构

C.分级树形结构J

D.链表结构

解析：

39.打开文件的具体含义是（）。

（分数：2.00）

A.在指定的磁盘地址上建立一个文件

B.撤销指定文件的目录

C.将指定的文件目录内容复制到主存的活动文件表中J

D.修改指定文件的内容

解析：

40.连续结构的文件适合采用（）的存取方法。

（分数：2.00）

A.顺序存取V

B.直接存取J

C.按键存取

D.分区存取

E.以上都对

解析：连续文件是一种最简单的物理文件结构，它把一个逻辑上连续的文件信息依次存放到物理块中。连

续文件的优点是一旦知道文件在文件存储设备上的起始位置和文件长度，就能进行存取。

连续文件适合于顺序存取，在连续存取相邻数据块时，存取速度快。其缺点是在文件建立时必须指定文件

的信息长度，以后不能动态增长，一般不适用于需要经常修改的文件。

连续文件也适合于直接存取。因为连续文件的优点是一旦知道文件在文件存储设备上的起始位置和文件长

度，就能进行存取。

41.散列文件采用的寻址方法是（）。

（分数：2.00）

A.计算J

B.比较

C.索引

D.顺序

解析：散列文件是通过散列函数的计算得出文件存储地址。

42.下面选项中（）不是文件存储空间的管理方法。

（分数:2.00）

A.位示图法

B.成组链接法

C.目录法V

D.空闲表法

解析：常用的空闲空间的管理方法有：空闲表、位示图、空闲块链和成组链接。

•空闲表：将外存空间上一个连续未分配区域称为“空闲区”。操作系统为磁盘外存上所有空闲区建立•

张空闲表，每个表项对应一个空闲区，空闲表中包含序号、空闲区的第一块号、空闲块的块数等信息。它

适用于连续文件结构。

•位示图：这种方法是在外存上建立一张位示图（bitmap）,记录文件存储器的使用情况。每一位对应文件

存储器上的一个物理块，取值。和1分别表示空闲和占用。位示图的主要特点是位示图的大小由磁盘空间

的大小（物理块总数）决定，其描述能力强，适合各种物理结构。

•空闲块链：每个空闲物理块中有指向下一个空闲物理块的指针，所有空闲物理块构成一个链表，链表的

头指针放在文件存储器的特定位置上（如管理块中）。空闲块链法不需要磁盘分配表，节省空间。每次申请

空闲物理块只需要根据链表的头指针取出第一个空闲物理块，根据第一个空闲物理块的指针可找到第二个

空闲物理块，依此类推。

•成组链接：在UNIX系统中，将空闲块分成若干组，每100个空闲块为一组，每组的第一个空闲块登记了

下一•组空闲块的物理盘块号和空闲块总数，假如一个组的第一个空闲块号等于0,意味着该组是坡后一组，

即无下一组空闲块。

43.假设一个索引文件由20个块组成，若该系统内存很大，硬盘也很大（即有足够大的空间对该文件进行操

作），现耍在文件的尾部加一块，需启动磁盘（）次。（该文件的控制信息和索引表都已在内存，并且修改后

无须写回磁盘。）

（分数：2.00）

A.1J

B.2

C.21

D.41

解析：

44.基于用户记录存取权限的方法属于（）。

（分数：2.00）

A.存取控制表

B.用户目录表

C.存取控制矩阵V

D.权能表

解析：存取控制矩阵是基于用户的存取权限的方法，存取控制表是基于文件实体的。

45.文件系统实现按名存取主要通过（）来实现。

（分数：2.00）

A.查找位示图

B.查找文件目录J

C.查找作业表

D.内存地址转换

解析：文件管理中的知识比较多，概念都要记忆。本题考查文件系统的文件名查找。位示图表示文件的使

用情况。文件系统与文件查找不是一个概念。文件系统涉及对外存中存储的文件进行管理，与内存地址转

换无关。

46.文件系统用（）组织文件。

（分数：2.00）

A.堆栈

B.指针

C.目录J

D.路径

解析：

47.为了解决不同用户文件的“命名冲突”问题，通常在文件系统中采用（）o

（分数：2.00）

A.多级目录-J

B.约定的方法

C.索引

D.路径

解析：

48.只能使用顺序存取但存储空间可以不连续的文件结构是（）。

（分数：2.00）

A.顺序文件

B.链接文件J

C.索引文件

D.链接文件和索引文件

解析：连续文件、串联文件、索引文件是根据文件的物理结构来分的。

•连续文件也叫顺序文件。将一个逻辑上连续的文件依次存放到外存连续的物理块中，以这种方式存放的

文件称为顺序文件。其优点是：实现简单，存取速度快。其缺点是：必须连续存放，不允许动态增长，不

灵活，易产生碎片。

通常系统文件都采用连续结构，以便快速存取。

•串联文件也叫链接文件.将逻辑文件中的记录存放在一组物理块(物理块不必连续)中，每个物理块设置

一个指针，指向文件存放的下一个物理块的地址。以这种方式存放的文件称为链接文件。其优点是：允许

文件动态修改，克服了碎片问题；其缺点是：不允许随机存取。

•索引文件。将逻辑文件中的记录存放在一组物理块(物理块不必连续)中，并为每个文件另外建立一张指

示逻辑记录和物理块之间对应关系的表(此表称为索引表)，以实现逻辑记录与物理块之间的映射。以这种

方式存放的文件称为索引文件。其优点是：允许文件动态修改，可直接对文件进行存取。其缺点是：检索

文件至少需要访问存储器两次(索引表一次，文件本身一次)。

49.在UNIX中文件可分为三类，它们是()。

(1)系统文件(2)普通文件(3)数据文件

(4)目录文件(5)特殊文件(6)临时文件

(分数：2.00)

A.(1)(2)(6)

B.(2)(5)(6)

C.(2)(3)(5)

D.⑵⑷⑸V

解析：

三、简答题(总题数：19,分数：114.00)

50.什么是目录项？

(分数：6.00)

正确答案：(在文件系统中，文件目录记录文件的管理信息，每个文件在目录表中都有一个目录项。文件目

录项主要包含下列信息：

(1)有关文件的标识信息，例如文件的名称符号。

(2)有关文件结构的信息，例如文件长度、文件存放在外存中的物理地址等。

(3)有关文件的存取控制信息，例如文件属性、文件主用户及共享用户的标识、存取权限等。

(4)有关文件的管理信息，例如文件建立的时间、保留时间、最新修改时间等。)

解析：

51.什么是文件目录？

(分数：6.00)

正确答案：(文件目录是文件系统的关键数据结构。文件目录的作用如同图书馆的书籍目录一样，用来将许

许多多的文件有条不紊地组织起来，以便能够迅速而准确地查找文件。通常，文件目录应包含下列信息：

(1)有关文件的标识信息：例如文件的名称符号。

(2)有关文件结构的信息：例如文件长度、文件存放在外存中的物理地址等。

（3）有关文件存取控制信息：例如文件属性、文件主用户及共享用户的标识、存取权限等。

（4）有关文件的管理信息：例如文件建立的时间、保留时间、最新修改时间等。）

解析：

52.什么是工作目录？

（分数：6.00）

正确答案：（文件系统如果采用多级树形口录，那么使用完整的路径名来查找文件会感到很不方便，因此引

入了“工作目录”。考虑到通常一个进程在一段时间内所访问的文件具有局部性，即在某一范围之内，所

以可在这一段时间内指定某一目录为工作目录或值班目录。以后的操作一般都是针对以工作目录（也称为当

前目录）为根的子目录树进行的。）

解析：

53.文件顺序存取与随机存取的主要区别是什么?它们对有结构文件与无结构文件的操作有何不同？

（分数：6.00）

正确答案：（顺序存取法就是严格按物理记录排列的顺序依次存取，随机存取法允许随意存取文件中的任何

一个物理记录，而不管上次存取了哪一个记录。

顺序存取法对有结构文件的操作是设置一个访问指针ptr,令它总是指向“下一次”要访问的记录首址。

每访问完,■个记录后，对ptr进行相应的修改。对于定长记录，ptr=ptr+L（L为文件的物理记录长度）：对

于变长记录，ptr=ptr+L,+l（其中1是存放记录长度L,的字节数）。顺序存取法对无结构文件的操作是按读

写位移（offset）从当前位置开始读写，即每读写完一段信息后，指针移动到被读信息的末尾，然后再根据

该位移读写下面的信息。

随机存取法对有结构文件的操作也是设置一个访问指针Pt,对于定长记录文件，欲访问第，个记录。（1=0,

1,2,…）的首址为ptr=offset+IXL（其中，offset是该文件的首址，L为记录长度），对于变长记录，随

机存取法是十分低效的。随机存取法对无结构文件的操作必须事先用有关的命令把读写位移移到欲读写的

信息开始处，然后再进行读写。）

解析：

54.为实现分页式虚拟存储，页表中至少应包含哪些内容？

（分数：6.00）

正确答案：（页表中应包含下列内容：

•页号

,状态标志

•主存块号

•磁盘上的位置）

解析：

55.什么是文件的物理结构和逻辑结构？

（分数:6.00）

正确答案：（文件的逻辑结构，是指文件在用户“思维”中的结构，是从用户的观点出发所观察到的文件组

织形式，是用户可以直接处理的数据结构。它的口标是为用户提供一种结构清晰、使用方便的逻辑文件形

式，用户按照这种组织形式可以去存取、检索和加工有关文件信息。文件的逻辑结构主要有两种：有结构

的记录式文件和无结构的流式文件。

文件的物理结构是指文件在存储设备上的存储组织形式，又称为文件的存储结构。其主要目标是工作性能

良好、设备利用率高，系统按照这种形式去和外部设备打交道，控制信息的传输。常用的文件物理结构有：

连续结构、链接结构、索引结构和散列结构。）

解析：

56.在文件系统中，采用多级树形文件目录结构有何优点？

（分数：6.00）

正确答案：（树形目录结构是目前最常用的目录结构，因为它具有如下优点:

（1）解决了文件的重名问题。

（2）有利于文件的分类。

（3）提高了文件的检索速度。

（4）能进行存取权限的控制。）

解析：

57.为保证文件系统的安全性，可以采取哪些措施？

（分数：6.00）

正确答案：（为保证文件系统的安全性，可以采取对文件的保护和保密等措施。实现文件保护措施的•般情

况可以从两个方面考虑，即防止系统故障包括软件、硬件故障造成的破坏和防止用户共享文件可能造成的

破坏。前者可以采用建立副本和定时转储的方法，后者可以采用树形文件目录、存取控制表、规定文件使

用权限等方法。另外，实现文件保密的措施包括隐藏文件目录、设置口令和使用密码等。）

解析：

58.考虑这样一个文件系统，其中文件可被删除，并且在指向它的链接仍然存在的情况下可重新使用其磁盘

空间。在同一个磁盘空间建立一个新文件，将会出现什么问题?请给出方法来避免该问题。

分析：这个题目比较灵活，并不死板地考查学生对文件系统的认识，而是从解决问题的角度，测试学生利

用所学知识解决实际问题的能力。

（分数：6.00）

正确答案：（如果同一磁盘空间内新建一个文件，而连接仍然存在，这将导致通过原有旧连接访问到的实际

上是新文件，导致管理错误。

要想避免这个问题，可以对文件进行存取保护，也可采用删除指向一个已删除文件的所有链接的方法避免

这一问题。）

解析：

59.文件目录和目录文件各起什么作用？目前广泛采用的目录结构形式是哪种?它有什么优点？

（分数：6.00）

正确答案：（在文件系统中，文件目录记录文件的管理信息，又称为文件控制块，或者文件说明信息，文件

系统把同一卷上的若干文件的文件目录组成一个独立的文件，这个文件全部由文件目录组成，称为目录文

件。文件目录用于对单个文件的控制，它记录文件的名字、文件长度、文件存放在外存上的物理地址，以

及文件属性和文件建立时间、日期等信息。目录文件是全部文件目录组成的文件，用于整个文件系统的管

理。文件的目录结构•般有三种形式：一级目录、二级目录、多级树形目录。•级目录简单方便，但不允

许文件重名。二级目录由主目录和用户文件两个目录组成，可以解决文件的重名和别名问题。多级树形目

录是二级目录的扩充。目前广泛采用的目录结构形式是树形目录结构。它的主要优点是：检索效率高，允

许文件重名，确切反映了信息的层次结构并可以利用层次结构实现文件共享和保护。）

解析：

60.在虚拟段式存储系统中，引入了段的动态链接。

（1）试说明为什么引入段的动态链接。

（2）请给出动态链接的一种实现方法。

（分数：6.00）

正确答案：（（D在作业装入内存运行前，应将各个目标程序定位后装入作业的地址空间，形成可执行程序

的链接，称为静态链接。静态链接常常因为目标程序个数多而花费大量的CPU时间，而实际运行时又常常

只用到其中的部分模块，因而也造成了存储空间的浪费。动态链接是作业运行时先装入主程序，运行过程

中需要某模块时，再将该模块的口标程序调入内存并进行链接，它克服了静态链接的不足。

（2）分段存储管理就是最典型的动态链接。分段管理允许用户将作业按逻辑关系进行自然分段，各段的大小

可以不同。逻辑段内的地址是由两部分组成的（段号s,段内位移量d）,即分段地址空间是用户定义的三维

空间。内存分配以段为单位，段可以在作业运行过程中根据请求而动态装入和链接。）

解析：

61.试论述磁盘调度的电梯算法的基本思想。

（分数：6.00）

正确答案：（电梯调度算法同时考虑两个条件作为优先的准则：既考虑申请者要求磁头移动的方向，又考虑

要求磁头移动的距离，而且首先是方向一致，其次才是距离最短。该算法所选择的下一个访问对象应是其

欲访问的磁道在当前磁道之外（假设此时磁头向外移动），又是距离最近的。这样由里向外地访问，直至再

无当前磁道之外的磁道需要访问，才将磁头臂换向，由外向里访问。这时，选择在当前磁道之内、距离最

近的磁道访问，磁头逐步向里移动，直至再无当前磁道之内的磁道需要访问，从而避免了饥饿现象。该算

法中磁头的移动规律与电梯类似，故称为电梯算法。）

解析：

62.什么是地址空间?什么是存储空间？

（分数：6.00）

正确答案：（程序经编译和连接以后转变为相对地址编址形式，它是以。为基址的。相对地址也叫逻辑地址

或虚地址。地址空间是逻辑地址的集合。

计算机系统实际的内存地址是绝对地址。绝对地址又叫物理地址或实地址。存储空间是物理地址的集合。）

解析：

63.通常情况下，根目录中的目录项是有限的，为什么？

（分数：6.00）

正确答案：（若不规定根目录的长度及其所使用的盘块数，就不能确定可供分配的文件区从哪块开始。根目

录使用的盘块数一旦确定，它的目录项数也就跟着确定了。）

解析：

64.现代操作系统中为什么要设置文件管理系统？

（分数:6.00）

正确答案：（用户自身对外存信息的管理既复杂繁琐，也容易出错；多用户环境下要求有外存信息的保护机

制；操作系统本身大量的内容要求有组织地放在外存，因而需要设置文件管理系统，以提供：方便的文件

访问和控制、并发的文件访问和控制、统一的用户接口、多种文件访问权限、优化性能、差错恢复。）

解析：

65.UNIX操作系统是如何在其打开文件结构中实现文件共享的？

（分数：6.00）

正确答案：（UNIX操作系统的文件共享包括两个方面，即磁盘文件的共享和打开文件的共享。UNIX操作系

统实现磁盘文件共享非常方便，不同目录中的文件指向同一个i节点，就可以实现共享。文件在目录结构

中的共享是一种静态的共享。而当多个用户同时打开某一文件对其访问时，将在内存中建立打开文件结构，

这时的共享称为打开文件结构中的共享，这是一种动态的共享。

UNIX的文件系统中打开文件结构由以下三部分组成：

（1）进程打开文件表。每个进程都有一个进程打开文件表，其中每一项是一个指针，指向系统打开文件表。

（2）系统打开文件表。系统打开文件表也叫打开文件控制块。一个进程每打开一个文件都有一个系统打开文

件表，其中主要包含：

,f-count：指向该系统打开文件表的进程数。

•f-inode：指向一个打开文件的内存i节点。

（3）内存i节点。其中主要包括：

•i-addr口:文件在盘上的物理位置信息。

•i-count：与此内存i节点相连的系统打开文件表的个数。

不同用户对打开文件的共享只需将系统打开文件表中的指针f-inode指向同一个内存i节点即可。在这种

共享方式中，共享文件的各个进程拥有各自独立的文件读、写指针。但子进程共享父进程的文件却是同一

个读写指针。）

解析：

66.在文件系统中，试问：

（1）将一个文件目录分为基本目录项和名号目录项有什么好处？

（2）试描述在UNIX系统中实现“打开文件”系统调用的处理过程。

（分数：6.00）

正确答案：（（1）将一个文件目录分为基本目录项和名号目录项的好处是可以加快文件目录的检索速度。其

原理是减少因查找文件内部号而产生的访问磁盘次数。因为在进行查找文件内部号的过程中不需要把文件

控制块（即目录项）的所有内容都读入内存，所以在查找过程中减少所需读入的存储块就有可能减少访问磁

盘的次数。但是，采用这种方法访问文件，当找到匹配的文件控制块后，还需要访问一次磁盘，才能读出

全部的文件控制块信息。这就是为何采用这种方法在一定条件下并不能减少访问磁盘的次数的原因.

（2）UNIX操作系统的打开文件系统调用open的处理过程可以分成以下四步：

1）检索目录：从根目录或当前目录开始，沿目录树查找指定文件名的文件的i节点。若未找到或不允许访

问，则转出错处理，否则执行步骤2）。

2）分配内存i节点：如果该文件已被其他用户打开，则引用计数加1,否则分配内存i节点，并将磁盘i

节点的内容复制到内存i节点，引用计数置为1。

3）分配文件表项：在系统打开文件表中，分配一个文件表项，指向内存i节点，并置其他初值。

4）分配用户文件描述表项：在用户文件描述符表（即用户打开文件表）中分配一个表项，指向步骤3）中分配

的表项，返回。）

解析：

67.关于文件系统，请回答以下问题：

（1）请介绍在文件存储空间的管理中几种常用的技术。

（2）在UNIX操作系统中，文件存储空间的管理采用什么方法?简述其分配与释放过程。

（分数：6.00）

正确答案：（（1）由于文件存储设备是分成若干个大小相等的物理块，并以块为单位来交换信息的，因此，

文件存储空间的管理实质上是空闲块的组织和管理问题，它包括组织、分配与回收等。下面是三种在文件

存储空间的管理中常用的技术：

1）空闲文件口录。一个空闲文件是由文件存储器上连续的空闲块组成的。系统为所有的空闲文件建立一个

单独的目录表。每个表目对应一个空闲文件，记录该空闲文件的起始块号和块数。空闲文件的分配与回收

算法与内存管理中的可变式分区管理的方法相似，同样可以采用最先适应算法、最佳适应算法、最坏适应

算法等。

2）空闲块链。空闲块链把文件存储设备上的所有空闲块链接在一起。当申请者需要空闲块时，分配程序从

链首取下所需的空闲块，然后调整链首指针。反之，当回收空闲块时，把释放的空闲块逐个插入空闲链上。

这种方法的优点是分配和回收一个空闲块的过程都非常简单，缺点是空闲块链可能很长。改进的办法是采

用空闲盘区链接法或成组链接法。

3）位示图。位示图利用一个二进制位来记载一个物理块的使用情况。系统为每个文件存储设备建立一张位

示图，反映文件存储设备所有物理块的使用情况。每个物理块对应位示图上的一位，如果该位为0,则表

示所对应的块是空闲的；反之，则表示所对应的块已被分配。利用位图来进行空闲块分配时，只需查找图

中为0的位，并将其置1；反之，回收时只需把相应的位由1改为0。由于位示图很小，可以将它保存在内

存中。

（2）在UNIX操作系统中的文件存储介质可采用磁盘或磁带。通常把每个磁盘或磁带看作是一个文件卷，在

每个文件卷上可以存放一个具有独立目录结构的文件系统。一个文件卷包含许多物理块。0#块一般用于系

统引导或空闲；1#块称为超级块，用于存放文件卷的资源管理信息；从2#块起开始的若干块用于存放磁盘

索引节点（具体块数由文件系统的大小决定），以后各块存放文件数据。

UNIX操作系统采用成组链接法对空闲盘块加以组织。该方法首先把文件存储设备中的所有空闲块按50块

（或100块，下同）划分为一组，组的划分按从后往前的顺序进行，每组的第一块用来存放前一组中各块的

块号和总块数。由于第一组的前面再也没有其他组存在，因此第一组的块数为49块。最后一组可能不足

50块，而且由于该组后再也没有其他组，所以，该组的物理块号与总块数只能存放在管理文件存储设备用

的文件资源表（超级块的一部分）中。系统在初启时把文件资源表复制到内存，从而使文件资源表中存放有

最后一组空闲块号和总块数的堆栈进入内存，空闲块的分配与回收可在内存中进行。

当申请者提出申请空闲块要求时，盘块分配程序从栈顶取出一个空闲盘块号，将其对应的盘块分配，然后

栈顶指针下移一格，总空闲块数减1。若该盘块是栈底，则将该块中存放的下一组块号和总块数读入内存，

然后才将该盘块分配，并重置栈顶指针。

在系统回收空闲盘块时，栈顶指针加1,把回收的空闲块号填入栈顶位置，空闲块数加1。如果栈顶指针等

于50,表示该组已满，需把当前栈所连的50个块号与块数写入新回收的空闲块中，重置栈顶指针。）

解析：

68.试问：

（1）文件存储器的管理与内存管理有何异同点？

（2）在UNIX系统中，当一个文件的规模分别为：

1）不超过10块；2）在11〜256块之间；3）超过256块时，其物理文件如何组织？（可画图表示）

（分数：6.00）

正确答案：（（1）可以从以下几个方面来比较文件存储器（即外存）与内存的管理：

1）主要任务：内存管理的主要任务是为多道程序的运行提供良好的环境，而外存管理的主要任务是为文件

系统提供存储空间。

2）基本功能：内存管理的基本功能包括内存空间的分配、回收，内存保护，内存扩充等，而外存管理的基

本功能则只是对外存空间的管理。

3）分配方式：内存和外存管理中，都可采用连续分配方式，且都以离散分配方式为主。

4）分配算法和机制：对于连续分配方式，内存与外存管理中的分配和回收算法类似，主要有最先适应算法

和最佳适应算法等。在离散分配方式中，两者所采用的机制不同，内存管理主要是利用页（段）表；而在外

存管理中，则主要利用文件分配表FAT等。

5）分配单位：内存以字节为单位，外存则以盘块为单位。

（2）在UNIX系统中文件的物理结构采用混合索引结构。它是将文件所占用的物理块号直接或间接地存放在

该文件索引节点的13个地址项中。系统把常规文件分成小型、中型、大型和巨型四类。

1）当一个文件的规模为不超过10块时（属于小型文件），可以用该文件索引节点的13个地址项中的前10个

直接记录该文件的物理块号，即直接索引。

2）当一个文件的规模在11〜256块之间时（属于中型文件），该文件索引节点的前10个地址为直接索引，第

11个地址为一次间接索引。

3）当一个文件的规模为超过256块时（属于大型文件），该文件索引节点的前10个地址为直接索引，第11

个地址为一次间接索引，第12个地址为二次间接索引。（对于巨型文件，该文件索引节点的前10个地址为

直接索引，第11个地址为一次间接索引，第12个地址为二次间接索引，第13个地址为三次间接索引。）

如下图所示为UNIX文件的混合索引结构示意图。

[*]）

解析：

四、判断题（总题数：5,分数：10.00）

69.文件系统为了实现对文件的保护，在每次读或写文件时都要检查进程是否有读或写的权限。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：进程读写文件时，需要调用文件系统提供的接口打开文件并告知文件系统将对该文件执行什么操作

（读或写），此时文件系统会验证进程的权限。一旦打开成功，只要进程不显示调用文件系统的接口关闭文

件，则其后的读写无需再鉴权。

70.树结构目录的层次和隶属关系清晰，有利于文件的共享。

（分数：2.00）

A.正确J

B.错误

解析：

71.采用不同的外存分配方式将形成不同的文件物理结构。

（分数：2.00）

A.正确J

B.错误

解析：

72.在UNIX文件系统中，文件的路径名和磁盘索引结点之间是一一对应的。

（分数：2.00）

A.正确

B.错误V

解析：

73.在UNIX系统中，用户可以使用不同的文件名来共享同一个文件。

（分数:2.00）

A.正确J

B.错误

解析：可以设置不同的共享名称，显然是对的。

五、应用题（总题数：11,分数：88.00）

74.在实现文件系统时，为加快文件目录的检索速度，可利用“文件控制块分解法”。假设目录文件存放在

磁盘上，每个盘块为512字节。文件控制块占64字节，其中文件名占8字节。通常将文件控制块分解成两

个部分，第一部分占10字节（包括文件名和文件内部号），第二部分占56字节（包括文件内部号和文件其他

描述信息）。

假设某一目录文件共有254个文件控制块，试分别给出采用分解法前和分解法后，查找该目录文件的某一

个文件控制块的平均访问磁盘次数。

（分数：8.00）

正确答案：（利用“文件控制块分解法”加快文件目录的检索速度，其原理是减少因查找文件内部号而产生

的访问磁盘次数。因为在进行查找文件内部号的过程中不需要把文件控制块的所有内容都读入内存，所以

在查找过程中减少所需读入的存储块就可以减少访问磁盘的次数。但是，采用这种方法访问文件，当找到

匹配的文件控制块后，还需要访问一次磁盘，才能读出全部的文件控制块信息。这就是为何采用这种方法

在一定条件下并不能减少访问磁盘的次数的原因。

采用分解法前，查找该目录文件的某一个文件控制块的平均访问磁盘次数为：

64X（254/2）/512=16

采用分解法后，查找该目录文件的某•个文件控制块的平均访问磁盘次数为：

10X（254/2）/512+1=4）

解析：

75.文件系统采用多重索引结构组织文件内容。设块长为512字节，每个块号长3字节，如果不考虑逻辑块

号在物理块中所占的位置，分别求二级索引和三级索引时可寻址的文件最大长度。

（分数：8.00）

正确答案：（二级索引文件结构以及三级索引文件结构如下图所示：

[*]

[*]

二级索引文件最大长度为：[512/3]X[512/3]=170X170=28900（块）。

三级索引文件最大长度为：[512/3]X[512/3]X[512/31=170X170X170=491300（块）。）

解析：

76.某操作系统的文件管理采用直接索引和多级索引混合方式，文件索引表共有10项，其中前8项是直接

索引项，第10项是二次间接索引项，假定物理块的大小是2K,每个索引项占用4个字节，问：

（1）该文件系统中最大的文件可以达到多大？

（2）假定一个文件的大小是128MB,该文件实际占用多大磁盘空间（包括间接索引块）？

(分数：8.00)

正确答案：((1)物理块大小是2KB,每个索引项占4个字节，则一块可容纳2KB/4=28个索引项，即一个间

接索引块可指向28个物理块，二次间接索引块可指向28X28=216个物理块。文件物理块共8+28+216个，

文件可达528KB+128MB.

(2)若文件大小是128MB,该文件自身实际占用空间为128MB/2KB=216个物理块，加上3个索引块(该文件

虽未达到最大容量，但仍然要用到二次间接索引)。)

解析：

77.假定某文件由60个逻辑记录组成，每个逻辑记录长度为125个字符，磁盘存储空间被划分成长度为512

个字符的块，为了有效地利用磁盘空间，采用成组方式把文件存放到磁盘上，问：

(1)至少应该开辟一个多大的主存缓冲区？

(2)该文件至少占用磁盘的多少个块？

(分数：8.00)

正确答案：((1)由于磁盘的存储以块为单位进行，故主存缓冲区至少为125X4=500字节。

(2)由于每块只能存放4个逻辑记录，故该文件至少占用15个磁盘块。)

解析：

78.某文件系统采用多级索引的方式组织文件的存放，假定在文件的i_node中设有13个地址项，其中直接

索引项10项，一次间接索引项1项，二次间接索引项1项，三次间接索引项1项。数据块的大小为4K,

磁盘地址用4个字节表示，问：

(1)这个文件系统允许的最大文件长度是多少？

(2)一个2G大小的文件，在这个文件系统中实际占用多少空间？(不包括i_node占用的空间)。

(分数：8.00)

正确答案：((1)直接索引中盘块总容量为4KX10=40KB。

一次间接索引中盘块总容量为：一个地址用4个字节，4K大小可以表示1K个地址，就是可以记录1K个物

理盘块，则总容量为4KX1K=4MB。

二次间接索引中盘块总容量为：4KX1KX1K=4GBO

三次间接索引中盘块总容量为：4KX1KX1KXlK=4TBo

所以这个文件系统允许的最大文件长度为4TB+4GB+4MB+4KB.

(2)一个2G大小的文件，在这个文件系统中实际占用的空间应该是文件大小加上索引块占用的空间总和。

因为2G=29X4M=29X1KX4K,所以共需占用29X1K个物理块，直接索引中占10个物理盘块，一级间接索

引中占用一个索引块和1K个物理盘块；所以二级索引中，还需要(29-DX1KT0个物理盘块，

((29-l)XlK-10)%lK=29-l=28,则在二级索引中占用的索引块数为：一个一级索引块，28个二级索引块。

所以一共占用29+1=30个索引块，则实际占用空间为2G+30X4K=2G+2M+4K。)

解析：

79.在UNIX操作系统中，试问：

(1)有哪儿种类型的文件？

(2)试描述“关闭文件close”系统调用的实现过程。

(3)若盘块为1KB,每块可放256个地址，如何将下列文件的字节偏移量转换为物理地址：?9000；18000：

420000

(分数：8.00)

正确答案：((1)在UNIX操作系统中，有下列三种类型的文件：

1)目录文件。目录文件是文件系统中树形结构的分支节点，它可以包含普通文件和次一级目录文件。目录

文件也同普通文件一样存储在外存的文件系统存储区中。

2)普通文件。普通文件是指系统程序或用户程序以及可执行的目标程序等。在详细列出文件内容时，在行

首用“〜”符号表示是普通文件。普通文件按拥有的信息量大小，又可分为小型文件、中型文件、大型文

件和巨型文件四种。

3)特别文件。特别文件是与硬件有关的文件。在UNIX中每个I/O设备都被看成是一个特别文件，为了检索

和处理方便，系统把所有I/O设备都放在/dev/lp目录文件中，例如打印机是一个特别文件，可以写成

/devtip。特别文件不包含信息，它们是操作系统标准I/O设备的通道，是用户与硬件设备连接的桥梁。当

用户将数据写到文件“/dev/lp”中时，操作系统核心截取了这些数据，并把它们输出到打印机上打印出来。

对用户来说，对特别文件的操作与对普通文件的操作是一样的，用户不需要启动设备驱动程序，有关硬件

设备的操作均由操作系统完成。在目录表中，特别文件在行首用字母“b”表示。

(2)当用户不再使用一个已打开的文件时，应调用close过程将该文件关闭，即断开用户程序与该文件之间

己建立的通路。在UNIX系统中，由于允许一个文件被多个进程所共享，故只有在没有进程需要此文件时，

即文件索引节点中的引用计数减1后为0时，才能真正关闭该文件。其语法格式如下：intclose(fd);int

fd;

其中，fd是文件打开操作返回的文件描述符。

在执行close过程时，核心首先根据用户文件描述符M从相应的用户文件描述符表中获得指向文件表项的

指针，再对该文件表项的引用计数做减1操作。close的处理过程如下：

1)若其结果值不为0,表示仍有其他进程在使用该文件表项，不能回收该文件表项。此时，仅将所在的用

户文件描述符表项置为空。

2)若其结果值为0,表示无用户使用该文件表项，核心便可将对应的文件表项置为空，并进一步对其内存

索引节点的引用计数做减1操作。若结果不为0,表明仍有进程在访问该文件，故不能回收其内存索引节

点。

3)仅当内存索引节点的引用计数为0时，才能回收该内存索引节点，即将指定文件关闭。

(3)UNIX系统的文件逻辑结构采用流式文件。根据逻辑文件的字节偏移量可计算出该字节所在的物理块号。

计算过程分两步：第一步，将逻辑文件的字节偏移量转换为文件的逻辑块号和块内偏移量。其转换方法是：

将逻辑文件的字节偏移量除盘块大小的字节数，所得的商即为文件的逻辑块号，余数就是块内偏移量。第

二步，将文件的逻辑块号转换为物理块号。其转换方法是：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相应的物理块号。因为

Ll=INT(9000,1024)=8Bl=M0D(9000,1024)=808

L2=INT(18000,1024)=17B1=MOD(18000,1024)=592

L3=INT(420000,1024)=410B1=MOD(420000,1024)=160

所以，当文件的字节偏移量为9000时，其逻辑块号为8,只需在该文件的索引节点中直接索引(I-addr[7])

即可找到相应的物理块号。当文件的字节偏移量为18000时，其逻辑块号为17,只需在该文件的索引节点

中通过一次间接索引(I-addr[10D即可找到逻辑块号相应的物理块号。当文件的字节偏移量为420000时，

其逻辑块号为410,需要在该文件的索引节点中通过(I-addr[UD二次间接索引找到逻辑块号对应的物理

块号。)