操作系统第6章习题带答案.pdf

第六章第六章一、问答题一、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？物理结构物理结构顺序结构顺序结构链接结构链接结构索引结构索引结构直接文件直接文件顺序顺序存取方法存取方法顺序〔显顺序〔显式式\ \隐式〕隐式〕随机〔显随机〔显式〕式〕顺序顺序顺序顺序随机随机随机随机按键按键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。

成混乱画图并简要说明画图并简要说明二、计算题二、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：磁盘块数：10GB/1KB=10M10GB/1KB=10M表达表达 10M10M 盘块，盘块，FATFAT每项至少需要每项至少需要 2424 位，即位，即 3 3 个字节个字节所以文件分配表至少占用所以文件分配表至少占用 3B*10M=30M3B*10M=30M2、 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假设分别采用 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：提示：FCFSFCFS 磁盘调度算法：磁盘调度算法：70->45->68->28->9070->45->68->28->90SSTFSSTF 算法：算法：70->68->90->45->2870->68->90->45->28SCANSCAN 算法：算法：70->68->->45->28->9070->68->->45->28->903、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，问此时假设一个文件 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。

空闲块数空闲块数 2 2，然后依次登记的空闲块数为，然后依次登记的空闲块数为 109109、、5005004、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512BFCB 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，假设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？⑴基本目录项大小为多少字节？64-8=56B64-8=56B⑵假设某一目录文件共有⑵假设某一目录文件共有 254254 个个 FCBFCB，，试分别给出采用分解法之前和之后，试分别给出采用分解法之前和之后，对该对该目录文件分别的平均访问磁盘次数：目录文件分别的平均访问磁盘次数：答：答：分解前：分解前： FCBFCB 占用块数：占用块数：254*64/512=32254*64/512=32 块，块， 平均访问磁盘次数：平均访问磁盘次数： 〔〔1+321+32〕〕 /2=16.5/2=16.5分解后：分解后：FCBFCB 占用块数：占用块数：254*10/512=5254*10/512=5 块，平均访问磁盘次数：块，平均访问磁盘次数： 〔〔1+51+5〕〕/2=3/2=3⑶一般地，假设目录文件分解前占用⑶一般地，假设目录文件分解前占用 N N 个盘块，分解后符号目录文件占用个盘块，分解后符号目录文件占用 M M 个个盘块，请给出访问磁盘次数减少的条件：盘块，请给出访问磁盘次数减少的条件：(1+N)/2<(1+M)/2+1 =>NN

由题意可知，由题意可知，该硬盘共有该硬盘共有 500K500K 个盘块，个盘块，故故 FATFAT中共有中共有 500K500K 个表项；个表项；如果盘块如果盘块从从 1 1 开始编号，为了能保存最大的盘块号开始编号，为了能保存最大的盘块号 500K500K，该，该 FATFAT表项最少需要表项最少需要 1919 位，位，将它扩展为半个字节的整数倍后，可知每个将它扩展为半个字节的整数倍后，可知每个 FATFAT表项需表项需 2020 位，即位，即 2.52.5 个字节因此，因此，FATFAT需占用的存储空间的大小为：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2.52.5××500K=1250KB500K=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 SCAN⑵ 最短查找时间优先算法 SSTFSSTFSSTF：：143 147 150 130 102 94 91 86 175 177143 147 150 130 102 94 91 86 175 177 总移动距离总移动距离 162162SCANSCAN：：143 147 150 175 177 199 130 102 94 91 86143 147 150 175 177 199 130 102 94 91 86 总移动距离总移动距离 1691698、 有一电脑系统采用如以下图所示的位示图〔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 1KB⑴现要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程查位示图，找到两个为查位示图，找到两个为 0 0 的位，第的位，第 3 3 字第字第 1111 位和第位和第 4 4 字第字第 2 2 位；计算出块号，位；计算出块号，3*16+11+1=603*16+11+1=60，，4*16+2+1=674*16+2+1=67，然后将，然后将 6060，，6767 分配给文件分配给文件⑵假设要释放磁盘的第 300 块，应如何处理？0123456011110111110211010311110411110511110611100711110811110911110101111011111001211110131111014111101511110首先计算首先计算 100100 块位示图对应位置块位示图对应位置字号：字号：[ [〔〔100-1100-1〕〕/16]=6/16]=6，位：，位：[ [〔〔100-1100-1〕〕%16]=3%16]=3然后将第然后将第 6 6 字第字第 3 3 位置位置 0 09、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。

假设忽略其他辅助时间，请答复以下问题：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见课本 233233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，假设盘块号需要用 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？计算方法同计算方法同 5 5 题题由题意可得，每个盘块最多存放由题意可得，每个盘块最多存放 4K/44K/4＝＝1K1K 个盘块地址个盘块地址4K4K×〔×〔1010＋＋1K1K＋＋1K1K××1K1K＋＋1K1K××1K1K××1K1K〕＝〕＝40K40K ＋＋4M4M ＋＋4G4G ＋＋4T4T＝＝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，问此时假设一个文件 A 需要 5 个盘块，则系统会将哪些盘块分配给它？假设之后有个文件 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 450495612…空闲块数100150149…5251图某系统磁盘空闲块情况空闲块数1000449…351…专用块分配给它分配给它 1212、、5656、、4949、、5050 和和 5151 盘块；回收这些盘块后专用块的内容为：盘块；回收这些盘块后专用块的内容为：空闲块数 4334404405782…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：访问磁盘次数减少的条件为：( (n n＋＋1)/21)/2＞＞( (m m+1)/2+1+1)/2+1即即 m m＜＜n n- -2 214、 假设电脑系统采用 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假设在某时刻，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 = 16384bit1. 2KB = 2*1024*8bit = 16384bit因此可以使用位图法进行磁盘块空闲状态管因此可以使用位图法进行磁盘块空闲状态管理，每理，每 1bit1bit 表示一个磁盘块是否空闲。

表示一个磁盘块是否空闲2. 2. 每分钟每分钟 60006000 转，转一圈的时间为转，转一圈的时间为 0.01s0.01s，通过一个扇区的时间为，通过一个扇区的时间为 0.0001s0.0001s根据根据 CSCANCSCAN 算法，被访问的磁道号顺序为算法，被访问的磁道号顺序为 100100 ，，120120 ，， 30 30，， 50 50 ，， 90, 90,因此，寻因此，寻道用去的总时间为：道用去的总时间为： 〔〔20 + 90 + 20 + 4020 + 90 + 20 + 40〕〕* 1ms = 170ms* 1ms = 170ms总共要随机读取四个扇区，用去的时间为：总共要随机读取四个扇区，用去的时间为： 〔〔0.01*0.50.01*0.5 + + 0.00010.0001〕〕*4*4 = = 0.0204s0.0204s = =20.4ms20.4ms所以，读完这个扇区点共需要所以，读完这个扇区点共需要 170ms + 20.4ms = 192.4ms 170ms + 20.4ms = 192.4ms三、应用题三、应用题参考书中方案解答参考书中方案解答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〕 。