三、问答
1．何谓在分区里进行分页的虚拟存储管理技术？
答：所谓在分区里进行分页的虚拟存储管理技术，即是把用户程序按照其逻辑结构，把虚拟存储空间划分成若干个分区，然后在分区里面分页。由于通常都是按照程序的逻辑结构来划分分区，因此这种存储管理技术，不仅具有页式存储管理的特点（各页可以存放在内存中不连续的页里），而且有利于进行存储保护和共享。 2．Linux采用的多级页表技术，有什么优点？ 答：按照分页式存储管理，页表必须占据内存的连续存储区。由于Linux提供的虚拟地址空间，最大可以有1M个页面。因此，一个页表最大就可以有一百万个表项。把它存放在一个连续的内存区里，不利于存储空间的充分利用。于是，Linux就将页表也按页来划分，并形成页表的索引。这样，大的页表就不必占用连续的内存空间了，从而提高了内存空间的利用率。 3．如书上的图8-12(a)的位示图里，如果现在第36内存块被释放，那么它是否应该和它前面的第34、35块以及它后面的第37、38、39、40块，合并成为一个大的空闲区？为什么？ 答：不应该与它们合并。在伙伴系统里，只有尺寸相同、又相邻接的空闲区才能进行合并。第36内存块是由独个内存块构成的空闲区，第34、35块是由两个块构成的空闲区，第37、38、39、40块是由四个块构成的空闲区。既然它们的尺寸不同，因此不能合并。 4．在Ext2中，若有一个分区大小为8GB，盘块的尺寸是4KB。试问，该文件卷最多有多少磁盘块？最多有多少个块组？ 答：由于盘块的尺寸是4KB，共有8*4K=32K个二进制位。这表明，在一个块组里，用一个盘块构成盘块位图时，最多可以管理32K个磁盘块，也就是一个块组里最多可以有32K个磁盘块。现在分区尺寸为8GB，盘块尺寸为4KB，所以整个文件卷有8GB/4KB=2M个盘块；有2M/32K=64个块组。 5．试画出Linux巨型文件的索引结构图。 答：Linux巨型文件的索引结构图如下：
6．模仿书上图8-9，画出Linux的三级页表式地址转换过程图。
答：Linux的三级页表式地址转换过程图如下：
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7．Linux的每个进程都有若干个VMA，且两个VMA可以不连续。即使两个VMA连续，它们也必须分开管理吗？为什么？ 答：即使两个VMA连续，它们也必须分开管理。这是因为两个VMA实施的存储保护可以不同，不可能进行统一的管理。 8．试描述在Linux中，你如何能够根据给出的文件名称，找到该文件具体存放在磁盘的哪些磁盘块上的？ 答：首先根据文件名称查文件目录，得到该文件的inode节点编号。再由inode节点编号，在索引节点表里找到该文件的索引节点。最后从索引节点里的i_block[ ]数组，就可以得到该文件具体存放在哪些磁盘块里。
9．模仿书上图8-23所示的字符设备数据结构间的关系，画出块设备管理中blkdevs数组、device_struct结构、block_device_operations结构间的关系示意图。
答：块设备数据结构间的关系示意图如下：
四、计算 1．如果在Linux里，某段小于4MB。那么它虚拟空间的页表索引有多少表项？它有多少个页表？构成页表索引和页表，总共需要开销多少内存空间？
答：对于Linux来说，它的页表索引最大有1024个表项，每个表项对应一个页表。每个页表有
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1024个表项，一个表项描述了虚拟空间中的一页与内存块（4KB）的对应情况。因此，一个页表可以用来描述4MB大小的空间。由于现在已知段的长度小于4MB，即是虚拟地址空间小于4MB。所以，它的页表索引需要有1个表项，这个表项指向唯一的一个页表。
虽然页表索引只有1个表项，但必须占用一页的存储量。另外，一个页表要占用一页的存储量。所以，小于4MB的段，要开销两个块的存储空间。
2．假设页面的尺寸为4KB，一个页表项用4B。若要求用页表来管理地址结构为36位的虚拟
地址空间，并且每个页表只占用一页。那么，采用多级页表结构时，需要几级才能达到管理的要求？
答：36位的虚拟地址空间尺寸为236=16GB。已知页面的尺寸为4KB，一个页表项用4B，每个页表只占用一页。这表示一个页表有1024个表项，可以管理1024（=210）个页面，即管理4M（=222）大小的虚存空间。根据题意，第1级只能是一个页表，它可以管理K个页面（因为一个页表里有1024个表项）。K个页面的存储量是4MB。因此，用一级页表不能管理16GB的虚拟空间。于是进入第2级；第2级有K个页表，可以管理K*K个页面。K*K个页面的存储量是
4GB。显然用二级页表不能管理16GB的虚拟空间。于是进入第3级；第3级有K*K个页表，可以管理K*K*K个页面。K*K*K个页面的存储量是超过了16GB，达到了242。因此，本题需要使用三级页表才能够管理236的虚拟空间。
3．Linux的空闲区队列表free_area总共可以有11个队列。试问，在第11个队列里排队的每一个空闲区里，包含有多少个连续的内存块？
答：Linux的空闲区队列表free_area里，排在每个队列里的空闲区中所含连续块的数目，是按2的次幂递增的。在第1个队列里，空闲区中所含连续块的数目为20；在第2个队列里，空闲区中所含连续块的数目为21；在第3个队列里，空闲区中所含连续块的数目为22；??。因此，在第11个队列里，空闲区中所含连续块的数目为210。即在这个队列里，每个空闲区中所含连续块的数目为1024块！
4．Linux的Ext2文件系统，其巨型文件最多可以有多少个磁盘块？
答：Ext2文件系统的巨型文件，最多可以有(b/4)*(b/4)*(b/4)+(b/4)*(b/4)+(b/4)+12个磁盘块。
第9章习题解答
一、填空?
1．MS-DOS操作系统由BOOT、IO.SYS、MSDOS.SYS以及 COMMAND.COM 所组成。 2．MS-DOS的一个进程，由程序（包括代码、数据和堆栈）、 程序段前缀 以及环境块三部分组成。
3．MS-DOS向用户提供了两种控制作业运行的方式，一种是 批处理方式 ，一种是命令处理方式。
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4．MS-DOS存储管理规定，从地址0开始每16个字节为一个“ 节 ”，它是进行存储分配的单位。
5．MS-DOS在每个内存分区的前面都开辟一个16个字节的区域，在它里面存放该分区的尺寸和使用信息。这个区域被称为是一个内存分区所对应的 内存控制块 。
6．MS-DOS有4个存储区域，它们是： 常规内存区 、上位内存区、高端内存区和扩充内存区。
7．“ 簇 ”是MS-DOS进行磁盘存储空间分配的单位，它所含扇区数必须是2的整数次方。 8．当一个目录表里仅包含“.”和“..”时，意味该目录表为 空 。
9．在MS-DOS里，用文件名打开文件，随后就通过 句柄 来访问该文件了。 10．在MS-DOS里，把 字符设备 视为设备文件。
二、选择?
1．下面对DOS的说法中， B 是正确的。
A．内、外部命令都常驻内存 B．内部命令常驻内存，外部命令非常驻内存 C．内、外部命令都非常驻内存 D．内部命令非常驻内存，外部命令常驻内存 2．DOS进程的程序，在内存里 D 存放在一起。
A．总是和程序段前缀以及环境块 B．和谁都不 C．总是和进程的环境块 D．总是和程序段前缀 3．MS-DOS启动时能够自动执行的批处理文件名是： C 。
A．CONFIG.SYS B．MSDOS.SYS C．AUTOEXEC.BAT D．COMMAND.COM 4．下面所列的内存分配算法， D 不是MS-DOS采用的。
A．最佳适应法 B．最先适应法 C．最后适应法 D．最坏适应法 5．在MS-DOS里，从1024K到1088K的存储区域被称为 D 区。 A．上位内存 B．扩展内存 6．MS-DOS的存储管理是对 A 的管理。
C．扩充内存
D．高端内存
A．常规内存 B．常规内存和上位内存 C．常规内存和扩展内存 D．常规内存和扩充内存 7．在下面给出的MS-DOS常用扩展名中， B 不表示一个可执行文件。 A．.exe B．.obj C．.com 8．下列四项中， D 不是MS-DOS文件分配表的功能。
D．.bat
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A．记录文件的链接结构 B．进行磁盘存储空间的管理 C．存放簇之间的链接指针 D．反映文件间的共享情况 9．下面不能作为MS-DOS设备文件的设备是： B 。 A．显示器 B．磁盘 10．MS-DOS的设备文件是指 C 。 A．字符设备和块设备 B．块设备
C．打印机
D．键盘
C．字符设备 D．NUL设备
三、问答?
1．什么是DOS的内部命令，什么是DOS的外部命令？
答：MS-DOS把命令处理模块（COMMAND.COM）中那些功能简单、使用频率较高的操作命令称为“内部命令”。内部命令程序都在COMMAND.COM暂驻内存模块里。只要暂驻内存模块在内存中，系统接收到一条内部命令时，就能够直接调用它并执行。
MS-DOS把命令处理模块（COMMAND.COM）中那些使用频度较小的操作命令称为“外部命令”。它们都是以文件的形式存放在磁盘上。当在内存的暂驻内存模块接收到一个外部命令时，必须先将它从磁盘读入内存，然后才能被执行。
2．试勾画出DOS启动过程中四大部分的相互关系。谁最先运行？谁又把谁装入到内存？最后CPU的控制权落在了谁的手里？
答：MS-DOS由一个引导程序（BOOT）和3个程序模块（IO.SYS和ROM-BIOS、MSDOS.SYS、COMMAND.COM）组成，其间的层次关系，如教材中的图8-1所示。
BOOT是一个极短的程序。系统初启时，它最先投入运行。随后检查系统盘根目录下的头两个文件是否是IO.SYS和MSDOS.SYS。如果为真，则把IO.SYS装入到内存，结束引导任务，转而执行IO.SYS里的系统初始化程序。
IO.SYS及ROM-BIOS是MS-DOS的输入/输出管理模块。其中在系统盘上的IO.SYS，是进行输入/输出的接口模块；固化在ROM里的ROM-BIOS，是一个个具体的设备驱动程序。在引导程序将IO.SYS装入内存、转而执行IO.SYS里的系统初始化程序后，就由它负责调入MSDOS.SYS；负责装入COMMAND.COM模块。所以，MSDOS.SYS以及COMMAND.COM都是由IO.SYS装入到内存的。 COMMAND.COM是MS-DOS操作系统与用户之间的接口。在系统启动后，CPU的控制权最后落在了它的手里，由它接收用户输入的各种DOS命令，解释后加以执行。
3．MS-DOS不支持进程间的并发执行，进程之间只能够串行执行。那么它是怎样保证进程之间顺利切换的呢？
答：在进程的程序段前缀里，有返回时的地址，有调用者的PSP地址（即指向调用进程的进程控制块指针），这是保证进程之间顺利切换的两个重要的信息。对于DOS来说，创建一个新进
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