操作系统第6章习题带答案

第六章 一、问答题

1、什么是文件的逻辑结构？什么是文件的物理结构？

2、为了能够查找到文件的位置，在采用连续文件、链接文件和索引文件时，在目录中需要登记哪些内容？ 3、磁盘容错技术可以分为哪三级？

4、目前最广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？ 5、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？

物理结构 顺序结构 链接结构 索引结构 直接文件 顺序 存取方法 顺序（显式\\隐式） 随机（显式） 顺序 顺序 随机 随机 按键

6、简述以下移臂调度算法的思想：先来先服务调度算法、最短查找时间优先算法、电梯调度算法。

7、简述文件控制块中包含的内容。

8、假设多个用户共享一个文件目录系统，用户甲要用文件A、B、C、E，用户乙要用文件A、D、E、F。已知用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一个文件；用户甲的文件C与用户乙的文件F实际上是同一个文件；甲、乙两用户的文件E是同一个文件。试问你是否可以拟定一种文件目录组织方案，使得甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱？

答：采用多级目录结构，文件目录分解为基本目录和符号目录，只要在不同文件符号目录中使用相同文件内部标识符，甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱。 画图并简要说明

二、计算题

1、假定盘块的大小为1KB，硬盘的大小为10GB，采用显示链接分配方式时，请问文件分配表只是占用多大空间? 磁盘块数：10GB/1KB=10M

表达10M盘块，FAT每项至少需要24位，即3个字节 所以文件分配表至少占用3B*10M=30M

2、系统中磁头停留在磁道号为70的磁道上，这时先后有4个进程提出了磁盘访问请求，要访问磁盘的磁道号按申请到达的先后顺序依次为：45，68，28，90。移动臂的运动方向：沿磁道号递减的方向移动。若分别采用FCFS磁盘调度算法、SSTF算法，SCAN算法时，所需寻道长度分别为多少（走过多少柱面）？0号磁道是最里面还是最外面的一个磁道？

提示：FCFS磁盘调度算法：70->45->68->28->90

SSTF算法：70->68->90->45->28 SCAN算法：70->68->->45->28->90

3、某系统采用UNIX操作系统的专用块内容为：空闲块数3，然后依次登记的空闲块号为77,89,60，问此时若一个文件A需要5个盘块，系统进行分配后有个文件B被删除，它占用的盘块块号为100,101,109,500，则回收这些盘块后专用块的内容是什么？写出整个分析过程。

空闲块数2，然后依次登记的空闲块数为109、500

4、在实现文件系统时，为了加快文件目录的检索速度，可利用“FCB分解法”。假设目录文件存放在磁盘上，每个盘块512B。FCB占64B，其中文件名占8B，通常将FCB分解为符号目录项和基本目录项两部分，其中符号目录项大小为10B： ⑴基本目录项大小为多少字节？

⑵ 假设某一目录文件共有254个FCB，试分别给出采用分解法之前和之后，对该目录文件分别的平均访问磁盘次数：

⑶ 一般地，若目录文件分解前占用N个盘块，分解后符号目录文件占用M个盘块，请给出访问磁盘次数减少的条件：

⑴基本目录项大小为多少字节？ 64-8=56B

⑵假设某一目录文件共有254个FCB，试分别给出采用分解法之前和之后，对该目录文件分别的平均访问磁盘次数： 答：

分解前：FCB占用块数：254*64/512=32块，平均访问磁盘次数：（1+32）/2=16.5 分解后：FCB占用块数：254*10/512=5块，平均访问磁盘次数：（1+5）/2=3 ⑶一般地，若目录文件分解前占用N个盘块，分解后符号目录文件占用M个盘块，请给出访问磁盘次数减少的条件： (1+N)/2<(1+M)/2+1 =>N

5、某系统中磁盘的每个盘块大小为1KB，外存分配方法采用中的混合索引结构，其中索引节点中直接地址6项，一级索引地址2项，二级索引地址1项，每个盘块号占用4个字节，请问该系统中允许的文件最大长度是多少？ 一个盘块可记录的盘块号的数量为：1KB/4=256 直接地址：记录6个文件所占物理块的块号

一级索引：记录256*2=512个文件所占物理块的块号 二级索引：记录256*256个文件所占物理块的块号

该系统中允许的文件最大长度（256*256+256*2+6）*1KB=

6、有一个大小为500M的硬盘，盘块的大小为1KB,试计算其FAT的大小。 由题意可知，该硬盘共有500K个盘块，故FAT中共有500K个表项；如果盘块从1开始编号，为了能保存最大的盘块号500K，该FAT表项最少需要19位，将它扩展为半个字节的整数倍后，可知每个FAT表项需20位，即2.5个字节。因此，FAT需占用的存储空间的大小为：

7、一个可移动磁头的磁盘具有200个磁道，其编号为0～199，当它刚刚结束了125道的存取后，现正在处理143道的请求，假设系统当前I/0请求序列以FIFO顺序排列如下：86，147，91，177，94，150，102，175，130。试问对以下几种

2.5×500K=1250KB

磁盘调度算法而言，满足以上请求序列，磁头将如何移动？ ⑴ 扫描法SCAN

⑵ 最短查找时间优先算法SSTF

SSTF：143 147 150 130 102 94 91 86 175 177 总移动距离162 SCAN：143 147 150 175 177 199 130 102 94 91 86 总移动距离169

8、 有一计算机系统采用如下图所示的位示图（行号、列号都从0开始编号）来管理空闲盘块。如果盘块从0开始编号，每个盘块的大小为1KB。

⑴现要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程。

查位示图，找到两个为0的位，第3字第11位和第4字第2位；计算出块号， 3*16+11+1=60，4*16+2+1=67，然后将60，67分配给文件

⑵若要释放磁盘的第300块，应如何处理？

0 1 2 3 4 5 6

0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 2 1 1 0 1 0 3 1 1 1 1 0 4 1 1 1 1 0 5 1 1 1 1 0 6 1 1 1 0 0 7 1 1 1 1 0 8 1 1 1 1 0 9 1 1 1 1 0 10 1 1 1 1 0 11 1 1 1 0 0 12 1 1 1 1 0 13 1 1 1 1 0 14 1 1 1 1 0 15 1 1 1 1 0 首先计算100块位示图对应位置

字号：[（100-1）/16]=6，位：[（100-1）]=3 然后将第6字第3位置0

9、假定磁盘转速为6000r/min，磁盘格式化时每个盘面被分为8个扇区，现有一个文件共有A ——H八个逻辑记录要存放在同一磁道上供处理程序使用，假设每个记录的大小与扇区的大小相同，处理程序每次从磁盘读出一个记录后要花2.5ms的时间。若忽略其他辅助时间，请回答下列问题：

1.在假设已经顺序存放好这8个记录，那么读出该文件需要多少时间？ 2.采用一个优化的数据存放方法，画出各个记录的存放位置，计算该文件的读出时间，并与1进行比较说明。 见课本233

10、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4K字节，若盘块号需要用4个字节来描述，请问该系统中允许的文件最大长度是多少？ 计算方法同5题

由题意可得，每个盘块最多存放4K/4＝1K个盘块地址。 4K×（10＋1K＋1K×1K＋1K×1K×1K）＝40K ＋4M ＋4G ＋4T＝

11、UNIX系统采用空闲块成组连接的方法管理磁盘空闲空间，图中是采用UNIX操作系统的某系统的空闲块成组连接示意图，问此时若一个文件A需要5个盘块，则系统会将哪些盘块分配给它？若之后有个文件B被删除，它占用的盘块块号为333、334、404、405、782，则回收这些盘块后专用块的内容如何？

空闲块数4 50 49 56 12 … 空闲块数100 150 149 … 52 51

图 某系统磁盘空闲块情况

空闲块数100 0 449 … 351 … 专用块 分配给它12、56、49、50和51盘块；回收这些盘块后专用块的内容为：

空闲块数4 334 404 405 782 …

12、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”。假设目录文件分解前占用n个盘块，分解后改用m个盘块存放文件名和文件内

部号，请给出访问磁盘次数减少的条件。 访问磁盘次数减少的条件为： (n＋1)/2＞(m+1)/2+1 即m＜n-2

14、假设计算机系统采用CSCAN(循环扫描)磁盘调度策略,使用2KB的内存空间记录16384个磁盘的空闲状态

⑴请说明在上述条件如何进行磁盘块空闲状态的管理。

⑵设某单面磁盘的旋转速度为每分钟6000转，每个磁道有100个扇区，相临磁道间的平均移动的时间为1ms。若在某时刻，磁头位于100号磁道处，并沿着磁道号增大的方向移动，磁道号的请求队列为50，90，30，120对请求队列中的每个磁道需读取1个随机分布的扇区，则读完这个扇区点共需要多少时间？需要给出计算过程。

1. 2KB = 2*1024*8bit = 16384bit。因此可以使用位图法进行磁盘块空闲状态管理，每1bit表示一个磁盘块是否空闲。

2. 每分钟6000转，转一圈的时间为0.01s，通过一个扇区的时间为0.0001s。 根据CSCAN算法，被访问的磁道号顺序为100 ，120 ， 30， 50 ， 90,因此，寻道用去的总时间为：（20 + 90 + 20 + 40）* 1ms = 170ms

总共要随机读取四个扇区，用去的时间为：（0.01*0.5 + 0.0001）*4 = 0.0204s = 20.4ms

所以，读完这个扇区点共需要 170ms + 20.4ms = 192.4ms。

三、应用题 参考书中方案解答

1、某系统中文件系统采用的物理文件结构为显式链接结构，请设计一个合适的磁盘空间管理方案。（包括数据结构和分配、回收磁盘空间的基本方法）。 2、某系统中文件系统采用的物理文件结构是混合索引结构，请设计一个该系统的磁盘空间管理方案。（包括数据结构和分配、回收磁盘空间的基本方法）。

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