操作系统原理最全课后答案汤小丹(8)

答：如果域i具有关于对象j的所有权，则运行在域i的进程可以增删在j列的任何项中的 任何访问权。或该进程可以增删在任何其它域中运行的进程关于对象j的任何访问权。。

28. 增加控制权的主要目的是什么? 试举例说明控制权的应用，

答：控制权用于改变某个域中运行进程关于不同对象的访问权。若某域访问权access(i,j) 中含有控制权C，则运行在Di 域中的进程能改变运行在Qj 域中的任何进程关于任何对象 的任何访问权。 29. 什么是访问控制表? 什么是访问权限表?

答：访问控制表：是指对访问矩阵按列划分，为每列建立一张访问控制表ACL，由有序对（域， 权集）组成，用来保证系统安全性的一种手段。

访问权限表：是指对访问矩阵按行划分，由每行构成一张访问权限表。 30 系统如何利用访问控制表和访问权限表来实现对文件的保护访问权?

答：当进程第一次试图访问一个对象时，必须先检查访问控制表，查看是否有权访问该对象。 如果无则拒绝访问，并构成一个例外异常事件；否则便允许访问，并为之建立访问权限，以 便快速验证其访问的合法性。当进程不再访问该对象时便撤销该访问权限。

第八章 磁盘存储器的管理

1. 目前常用的外存有哪几种组织方式? 答;(1) 连续组织方式。为每一个文件分配一组位置相邻接的盘块，由此形成的文件物理结构是顺序式的文件结构。

(2) 链接组织方式。为每个文件分配一组位置离散的盘块，通过给每个盘块设置一个指针，将属于同一个文件的盘块链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑页的顺序一致。由此形成的文件物理结构是链接文件。

(3) 索引组织方式。为每个文件分配一组位置离散的盘块，为每个文件建立一个物理结构的索引表，记录分配给该文件的物理盘块，以及这些盘块和文件逻辑页顺序的对应关系。由此形成的文件物理结构是索引文件。

2.由连续组织方式所形成的顺序文件的主要优缺点是什么?它主要应用于何种场合?

(1）连续组织方式所形成的顺序文件的主要优点①顺序访问容易②顺序访问速度快

（2）连续组织方式所形成的顺序文件的主要缺点①要求为一个文件分配连续的存储空间

②必须事先知道文件的长度;③不能灵活地删除和插入记录

④对于那些动态增长的文件，由于事先很难知道文件的最终大小，因而很难为其分配空间，而即使事先知道文件的最终大小，在采用预分配存储空间的方法时，也会使大量的存储空间长期空闲。 （3）主要适用场合:连续组织方式所形成的顺序文件是一种最简单、最常用的文件组织方法，它适用于许多资料处理的场合，如磁带文件，打印文件都是常用的顺序文件。

3.在链接式文件中常用哪种链接方式? 为什么? 答：链接方式分为隐式链接和显式链接两种形式。隐式链接是在文件目录的每个目录项中，都含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针。显式链接则把用于链接文件各物理块的指针，显式地存放在内存的一张链接表中。

4. 在文件分配表中为什么要引入“簇”的概念? 以“簇”为基本的分配单位有什么好处?

(1)引入“簇”的原因：为了适应磁盘容量不断增大的需要，在进行盘块分配时，不再以盘块而是以簇(Cluster) 为基本单位。一个簇应包含扇区的数量与磁盘容量的大小直接有关。 (2 )以簇作为基本分配单位的好处：能应磁盘容量不断增大的情况，还可以减少FAT 表中的项数(在相同的磁盘容量下，FAT表的项数是与簇的大小成反比)，使FAT 表占用更少的存储空间，并减少访问FAT 表的存取开销。

5.简要说明为什么要从FAT12发展为FAT16? 又进一步要发展为FAT32?

答：(1)从FAT12发展为FAT16的原因：FAT12 表中的表项有限制，亦即最多只允许4096 个。这样，随着磁盘容量的增加。必定会引起簇的大小和簇内碎片也随之增加。要想增加FAT 表中的表项数，就必须增加FAT 表的位数(宽度) 如果我们将FAT 表项位数增至16位，最大表项数将增至65536 (216 )个，此时便能将一个磁盘分区分为65536 (216 )个簇。

(2 )从FAT16发展为FAT32的原因：由于FAT16 表的长度只有65535 项，随着磁盘容量的增加，簇的大小也必然会随之增加，为了减少簇内零，也就应当增加FAT 表的长度，为此需要再增加FAT 表的宽度，这样也就由FAT16演变为FAT32。

6.试解释逻辑簇号和虚拟簇号这两个名词，NTPS 是如何将它们映射到文件的物理地 址上的?

答案] (1)逻辑簇号的定义：逻辑簇号(LCN )是对卷进行管理的工具，使用逻辑簇号可对卷的第一个簇到最后一个簇进行编号。 (2 )虚拟簇号的定义：虚拟簇号(VCN )也是对卷进行管理的工具，使用虚拟簇

号可对特定文件的族从头至 尾进行编号。它不要求物理上是连续的，要确定VCN 的磁盘上的定位需先将其转换为LCN。

(3 )NTFS 将它们映射到文件的物理地址的方法：NTFS 在进行地址映射时，可以通过卷因子与LCN 的乘积，算出卷上的物理字节偏移量，从而得到文件数据所在的物理磁盘地址。为了方便文件中数据的引用，NTFS 还可以使用VCN,以文件为单位，将属于某个文件的簇按顺序进行编号。只要知道了文件开始的簇地址，便可将VCN映射到LCN。

7. 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 中各盘块间的链接情况及FAT的情况。

8. NTFS 文件系统中的文件所采用的是什么样的物理结构? 答：以簇作为磁盘空间分配和回收的基本单位。

9.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。

10.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?

(1) 不经常更新，经常随机访问; 答：⑴顺序结构 (2) 经常更新，经常按一定顺序访问; ⑵索引顺序结构 (3) 经常更新，经常随机访问。 ⑶ 索引结构

11、在UNIX中，如果一个盘块的大小为lKB,每个盘块号占4个字节，即每块可放

12、256 个地址。请转换下列文件的字节偏移量为物理地址: (1) 9999; (2) 18000; (3) 420000.

答：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 12. 什么是索引文件? 为什么要引入多级索引? 答：索引结构将一个逻辑文件的信息存放于外存的若干个物理块中，并为每个文件建立一个索引表，索引表中的每个表目存放文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号，一索引结构存放的文件称为索引文件。 当OS为一个大文件分配磁盘空间时，如果所分配出去的盘块的盘块号已经装满一个索引块时，OS便为该文件分配另一个索引块，用于将以后继续为之分配的盘块号记录于其中，以此类推，再通过链指针将各索引块按序链接起来。显然，当文件太大，其索引块太多时，这种方法是低效的。此时，应为这些索引块再建立一级索引，称为第一级索引，即系统再分配一个索引块，作为第一级索引的索引块，将第一块、第二块、?等索引块的盘块号，填入到此索引表中，这样便形成了两级索引分配方式，如果文件非常大时，还可用三级、四级等多级索引分配方式。 13、试说明增量式索引组织方式。

答：为了能较全面的照顾到小、中、大及特大型作业，可以采取多种组 织方式来构成文件的物理结构。

1、直接寻址：如果盘块的大小为1KB或4KB,对于小文件(如1KB-10KB或4KB一 40KB)而言，将它们的每一个盘块地址，都直接放入文件控制块FCB(或 索引结点)中，可以直接从FCB中获得该文件的盘块地址。

2、间址方式：对于中等文件(如11KB-256KB或5KB-4MB)，可以采用单级索引组 织方式，先从FCB中找到该文件的索引表，从中获得该文件的盘块地址，

可将它称为一次间址;对于大型和特大型文件，可以采用两级和三级索引组织方式，或称为二次间址和三次间址。

3、增量式索引组织方式：基于上述的基本思想来组织的，既采用了直接寻址方式，又采用了单级和多级索引组织方式(间接寻址)。

14,有一计算机系统利用图8-19所示的位示图来管理空闲盘块。盘块的大小为1KB

现要为某文件分配两个盘块，试说明盘块的具体分配过程。

答：⑴ 顺序扫描位示图，从中找到第一个值为0的二进制位，得到行号i=3，列号j=3。

⑵ 将找到的二进制位转换成对应盘块号。盘块号为：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。

15.某操作系统的磁盘文件空间共有500块，若用字长为32位的位示图管理盘空间， 试问:

(1) 位示图需多少个字?(2) 第i 字第j位对应的块号是多少?(3) 给出申请/归还一块的工作流程。

答: (1)位示图占用字数为500/32=16(向上取整)个字。 (2) 第i字第j 位对应的块号为: N=32xitj。

(3)申请时自上至下、自左至右扫描位示图跳过为1的位，找到第一个遇到的0位根据它是第i字第j 位算出对应块号，并分配出去。归还时已知块号，块号32算出第i字第j位并把位示图相应位清0.

16.对空闲磁盘空间的管理常采用哪几种分配方式? 在UNIX 系统中是采用何种分配 方式?

答：空闲表法、空闲链表法、位示图法、成组链接法。UNIX系统采用的是成组链接法

17. 可从哪几方面来提高对文件的访问速度?

答：(1) 改进文件的目录结构以及检索目录的方法来减少对目录的查找时间； (2) 选择好的文件存储结构；

(3) 提高磁盘的I/O速度，能将文件中的数据块快速地从磁盘传送到内存，或相反。

18. 何谓磁盘高速缓存? 在设计磁盘高速缓存时需要考虑哪些问题?

答：(1)磁盘高速缓存的定义：磁盘高速缓存是指在内存中为磁盘盘块设置的一个缓冲区，在缓冲区中保存了某些盘块的副本。当出现一个访问磁盘的请求时，由核心先去查看磁盘高速缓冲器，看所请求的盘块内容是否已在磁盘高速缓存中，如果在，便可从磁盘高速缓存中去获取，这样就省法了启动磁盘操作，而且可使本次访问速度提高几个数量级; 如果不在，需要启动磁盘将所需要的盘块内容读入，并把所需盘块内容送给磁盘高速缓存，以便以后又需要访问该盘块的数据时，便可直接从高速缓存中提取。

(2 )在设计磁盘高速缓存时需要考虑的问题： 1、如何将磁盘高速缓存中的数据传送给请求进程; 2、采用什么样的置换策略;

3 、已修改的盘块数据在何时被写回磁盘。

19. 可以采取哪几种方式将磁盘高速缓存中的数据传送给请求者进程?

答：如果I/0 请求所需要的数据能从磁盘高速缓存中获取，此时就需要将磁盘高速缓存中

的数据传送给请求进程。所谓的数据交付就是指将磁盘高速缓存中的数据传送给请求者进程。系统可以采取两种方式将数据交付给请求进程: (1)数据交付，这是直接将高速缓存中的数据传送到请求者进程的内存工作区中: (2 )指针交付，只将指向高速缓存中某区域的指针交付给请求者进程。后一种方式由于所传 送的数据量少，因而节省了数据从磁盘高速缓存存储空间到进程的内存工作区的时间。

20、何谓提前读和延迟写? 答：提前读是指在读当前盘块的同时，将下一个可能要访问的盘块数据读入缓冲区，以便需 要时直接从缓冲区中读取，无需启动磁盘。

延迟写是指在写盘块时，将对应缓冲区中的立即写数据暂时不立即写以备不久之后再被访问，只将它置上“延迟写”标志并 挂到空闲缓冲队列的末尾。当移到空闲缓冲队首并被分配出去时，才写缓冲区中的数据。只要延迟写块仍在空

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