北工大 操作系统 作业合集

第八次作业

基础作业

1.假设一个磁盘驱动器有5000个柱面，从0到4999。驱动器正在为143的一个请求服务，且前面的一个请求在125。按照FIFO的顺序，即将到来的请求是86，1470，913，1774，948，1509，1022，1750，130。请按照FCFS、SSTF、SCAN、LOOK、C-SCAN、C-LOOK， 要满足队列中的服务要求磁头总的移动距离是多少。 143 86 1470 913 1774 948 1509 1022 1750 130

a. FCFS : 143, 86, 1470, 913, 1774, 948, 1509, 1022, 1750, 130. 总寻道距离7081.

b. SSTF : 143, 130, 86, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774. 总寻道距离1745.

c. SCAN ：143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 4999, 130, 86. 总寻道距离9769.

d.LOOK:143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 130, 86.

总寻道距离3319.

e. C-SCAN : 143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 4999, 0, 86, 130. 总寻道距离9813

f. C-LOOK : 143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 86, 130.

总寻道距离3363.

2. 为什么文件分配的位图必须保存在大容量存储器中，而不是主存中？

答：因为如果保存在内存中，当系统崩溃时，这些空闲区间的信息将会被丢失，而如果保存在大容量存储器中就可以解决这个问题。

3．假设要为一个文件换一个名字。一种选择是使用操作系统提供的RENAME方法，另一种方法是：把文件复制为新文件，然后删除原来的文件以实现重命名。请问，这两种方法在实现上有什么不同？

答：RENAME方法是修改目录文件的文件名部分，而删除原来文件再重命名则需要再创立一个新文件，目录文件中增加一项，分配新空间；删除目录文件中的文件项目，然后回收占用的空间。

4．请解释使用索引节点有什么好处

答：减小目录文件的大小，提高查找文件的效率

5．在UNIX中open系统调用绝对需要么？如果没有会产生什么结果。

答：如果没有open命令，那么每个read命令都需要确定要打开的文件名。系统必须找到文件的i节点，虽然这个数据放入cache可以减少一些时间，但是当数据变化的时候，i节点的数据需要刷新到磁盘上。 6．UNIX系统中有关盘块的分配与释放是借助超级块中的栈来进行的。假如某个时刻系统状况如下图所示，若此时某个进程要删除文件A，并归还它所占用的盘块220，110，645，549，176。请说明过程，并给出删除完毕后有关数据及表目的更改情况。

100 199 786 278 … 80 230 110 645

2

549

176

…

7. 考虑一个索引节点所表示的UNIX文件的组织。假设有12个直接块指针，在每个索引节点中有一个单重、双重和三重间接指针。此外，假设系统块大小和磁盘扇区大小都是8K，如果磁盘块指针是32位，其中8位表示物理磁盘，24位表示物理块，那么 a.该系统支持的最大文件大小是多少？ b.该系统支持的最大文件分区是多少？

c.假设主存中除了文件索引节点外没有其他信息，访问在位置12423956中的字节需要多少磁盘访问？ 答：

a.通过用块大小除以指针大小得到盘块指针的数目： 每块8K/4 = 2K

这样I节点可以支持的最大文件容量是:

12+2k+2k*2k+2k*2k*2k=(12+2K+4M+8G)*8K(块大小)= 96KB + 16MB + 32GB + 64TB 直接寻址 一级间接寻址 二级间接寻址 三级间接寻址 b. 在一个分区中识别一个块需要24位。所以: *8K =16M*8K=128GB

c.使用从(a)得到的信息, 发现直接块只能表示96KB, 而一次间接块表示16MB. 题目中要求的请求位置在13M 左右，使用一次间接块.就可以了。所以要用两次磁盘访问，一次访问一次间接块，另一次访问包含数据的盘块

第七次作业

1．什么是设备无关性？

应用程序只按套路调用操作系统提供的功能即可，不关心实际的设备是什么，这就是与设备无关性

2．以下各项工作由I/O软件的哪一层完成？

a.为一个磁盘读操作计算磁道、扇区、磁头；设备驱动程序 b.向设备寄存器写命令； 中断处理程序 c.检查用户是否允许使用设备； 设备独立性软件 d.将二进制整数转换成ASCII码以便打印 硬件

3．为什么在要打印的文件通常都假脱机输出到磁盘上？

答：达到缓冲的目的，实现提高I/O设备性能的目的。为了打印一个文件，一个进程首先要生成需要打印的整个文件并把它放在假脱机目录里。由守护进程打印该目录下的文件，该进程是允许使用打印机设备文件的唯一进程。通过保护设备文件来防止用户直接使用，可以解决某些进程不必要地长期空占打印机的问题。

第六次作业

1．假设页表在内存保存的分页系统，

a.如果一次访问内存用200ns，那么访问一个页内的一次数据访问用多少时间？ b.如果加入TLB，有75%的命中率，那么内存有效访问时间是多少？

a)访问一个页内数据需要访问两次内存，第一次访问内存中的页表，第二次根据页表中的信息形成的物理地址访问内存访问数据，所以要用200*2=400ns

b)加入TLB，获得物理地址的过程为：先在TLB中查找，如果TLB中命中，则直接获得物理地址，如果TLB中不存在，则去访问页表，所以需要的访问时间为0.25*200=50ns

总共需要的时间为50ns+200ns=250ns

2. 在一个虚拟存储管理系统中采用页式方法对内存空间进行管理，它有24位的虚拟地址空间，而实际的物理地址空间是16位，页框大小为2k。假设有两个进程A和B。其中A进程的0、2页已经调入到内存的2、3号页框；B进程的1、3页已经调入到内存的7、8号页框。请问：A进程的虚拟地址12FF可以转换成什么物理地址？B进程的虚拟地址17BA可以转换成什么物理地址？如果不能转换，操作系统会执行什么操作？

页框大小为2k=2^11,有11位的位移 。

A进程：12FF=0001 0010 1111 1111 ,00010=2,A进程中2页调进3号框，因此物理地址为：0001 1010 1111 1111

B进程：17BA=0001 0111 1011 1010，在进程2中没有2号页，需要的页面不在内存时，请求调入所需的页面

判断对错

如果缺页率太高，通常说明一个进程分得的页框太多了。 X

第五次作业

基础作业

1．内部碎片与外部碎片之间的区别？

内部碎片：内存分页时，最后一页未装满的部分就是内部碎片。或因调入的数据小于分区而产生分区空间的浪费，称为内部碎片。

外部碎片：共享时要分段，在段的换入换出时未使用的部分就是外部碎片。一开始运行得很好，但是在执行一段时间后,会出现一些小的洞。这种在分区外的洞称为外部碎片。内存按顺序有100k，500k，200k，300k，600k，用首次适应、最佳适应和最差适应如何放置212k，417k，112k，426k的进程？

首次适应：212k分配给500k，417k分配给600k，112k分配给200k，426k没有可分配 最佳适应：首先将212k分配给300k，将417k分配给500k，将112k分配给200k，将426k分配给600k；

最差适应：将212k分配给600k，将417分配给500k，将112分配给300k，最后426没有可分配的。

2．假设一个有8个1k页面的逻辑地址空间，映射到一个32个页框的物理内存，问：逻辑地址多少位？物理地址多少位？ 逻辑地址：13位 物理地址：15位 4．（8.12）有段表

段 基地址 长度 0 219 600 1 2300 14 2 90 100 3 1327 580 4 1952 96 下面的物理地址是多少？

a)0,430; b)1,10; c)2,500; d)3,400; e)4,122

a、649 b、2310 c、590 d、1727 e、2074 5．在页面大小为4k的系统中，根据图中所示

页表，下面的逻辑地址经过重定位之后的物理地址是什么？ a)20; b)4100; c)8300

A、49172 b、53252 c、61548

6．一台计算机为每个进程提供65536字节的地址空间，页面的大小为4k。一个程序有32768字节的正文，16386字节的数据，15870字节的堆栈，此程序是否能装入此地址空间？若页面大小为512字节呢？ 4k不能，512字节可以；

解析过程：65536/4096=16，共计16个页面； 正文需要页面：32768/4096=8 数据需要页面：16386/4096=5 对战需要：15870/4096=4

共需17个页面，所以不能装入 512字节同理可得正好能够装入

补充作业 判断对错

编译时绑定是大多数通用操作系统使用的地址绑定方法。X 最佳适配法可以在内存分配过程中留下最小的洞。√

为解决内存分配时导致的外部碎片可以采用压缩的方法来解决，因此需要在地址绑定的时候采用静态重定位方法。X

如果现在基地址寄存器的值是1200，界限寄存器的值是350，那么当前进程产生对绝对地址1551的访问是合法的。 X 可重入代码不可以被共享。X

基础作业 1． 考虑下面一组进程，进程占用的CPU区间长度以毫秒计算。假设在0时刻进程以P1, P2, P3, P4, P5的顺序到达。

进程 区间时间 优先级 P1 10 3 P2 1 1 P3 2 3 P4 1 4 P5 5 2

（1）画出4个Gantt图，分别演示使用FCFS, SJF, 非抢占优先级（数字越小表示优先级越高）和RR（时间片=1）算法调度时进程的执行过程。 （2）每个进程的周转时间是多少？

（3）每个进程在每种调度算法下的等待时间是多少？ 解：（1）GANTT图 FCFS：P1 P2 P3 P4 P5 SJF：P2 P4 P3 P5 P1

非抢占优先级：P2 P5 P1 P3 P4

RR：P1 P2 P3 P4 P5 P1 P3 P5 P1 P5 P1 P5 P1 P5 P1 (2)周转时间： P1 FCFS 10 SJF 19 非抢占优先级 16 RR 19

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