成的；
(3).所传送的数据是从设备直接到内存或者从内存直接到设备。
通道方式：优点：把对一个数据块的读（写）干预减少到对一组数据块的读（写）干预；
2． 何为设备的独立性？如何实现设备的独立性？
答：设备独立性是指用户程序独立于具体使用的物理设备；此时，用户使用逻辑设备名申请使用某列物理设备。当系统中有多台该烈性的设备是，系统可将其中的任意一台分配给请求进程，而不局限于某一台制定的设备。这样，可显著的改善资源的利用率即可使用性。设备独立使用用户独立于设备的烈性。如进行输出时，亦可以使用现实终端，也可以使用打印机。有了这种独立性，就可以很方便的进行输入/输出重定向。
3． 什么是缓冲？为什么要引入缓冲？操作系统如何实现缓冲技术？ 答：缓冲是在两个不同速度设备之间传输信息时，用于平滑传输过程的一种手段。 （1）换届CPU与I/O设备之间的速度不匹配的矛盾。 （2）减少中断CPU的次数。
（3）提高CPU与I/O设备之间的并行性。 4． 设备分配中为什么可能出现死锁？
答：安全分配方式：在某些操作系统中，一个进程只能提供一个I/O请求。也就是说，执行进程向系统提出I/O请求后边立即进入等待状态，直到I/O请求完成后才被唤醒。这样系统对设备的分配比较安全，不会出现死锁。但这种方式对进程来说，因CPU与I/O设备是串行工作的，这使得该进程的推进速度缓慢； 不安全分配方式：当进程发出I/O请求后不阻塞，而是继续运行，当需要时有可能接着发出第二个、第三个I/O请求，仅当进程所请求的I/O设备已被另一个进程占用时，进程才进入等待状态。这种一个进程同时可以使用多个I/O设备的方式提高了系统的资源利用率，但也带来了一种危险，即如果两个进程都提出请求使用对方占有的I/O设备时，就会出现死锁。
5． 以打印机为例说明SPOOLing技术的工作原理。
答：当用户进程请求打印输出时，操作系统接受用户的打印请求，但并不真正把打印机分配给该用户进程，而是为进程再次在输出井中分配一空闲块区，并将要打印的数据送入其中，同时还为用户进程申请一张用户请求打印表，将用户的打印要求填入其中，再将该表挂在请求打印队列上。如果还有进程要求打印输出，系统仍可以接受请求，也可以完成上述操作。
6． 假设一个磁盘有200个柱面，编号为0~199，当前存取臂的位置是在143号柱面上，并刚刚完成了125号柱面的服务请求，如果存在下列请求序列：86、147、91、177、94、150、102、175、130，试问：为完成上述请求，采用下列算法时存取的移动顺序是什么？移动总量是多少？ （1） 先来先服务（FCFS）。
答：移动顺序：143、86、147、91、177、94、150、102、175、130；
移动总量：（143-86）+（147-86）+（147-91）+（177-91）+（177-94）+（150-94）+（150-102）+（175-102）+（175-130）=565 （2） 最短寻道时间优先（SSTF）。
答：移动顺序：143、147、150、130、102、94、91、86、175、177 移动总量：（147-143）+（150-147）+（150-130）+（130-102）+（102-94）+（94-91）+（91-86）+（175-86）+（177-175）=162
（3） 扫描算法（SCAN）。
答：移动顺序：143、147、150、175、177、130、102、94、91、86 移动总量：（147-143）+（150-147）+（175-150）+（177-175）+（177-130）+（130-102）+（102-94）+（94-91）+（91-86）=125 （4） 循环扫描算法（C-SCAN）。
答：移动顺序是：143、147、150、175、177、86、91、94、102、130 移动总量：（147-143）+（150-147）+（175-150）+（177-175）+（177-86）+（91-86）+（94-91）+（102-94）+（130-102）=169.
7． 磁盘的访问时间分成三部分：寻道时间、旋转时间和数据传输时间。而优化磁盘磁道上的信息分布能减少输入输出服务的总时间。例如，有一个文件有10个记录A,B,C,??,J存放在磁盘的某一磁道上，假定该磁盘共有10个扇区，每个扇区存放一个记录，安排如表7-4所示。现在要从这个磁道上顺序地将A~J这10个记录读出，如果磁盘的旋转速度为20ms转一周，处理程序每读出一个记录要花4ms进行处理。试问： （1） 处理完10个记录的总时间为多少？
答：由题目所列条件可知，磁盘的旋转速度为20ms转一周，每个此道有10个记录，因此读出1个记录的时间为20ms/10=2ms。
对于表中记录的初始分布，读出并处理记录A需要20ms+4ms=60ms。6ms后读/写头急转到了记录D出，为了读出记录B必须再转8个山区，急需要8*2ms=16ms，记录B的读取时间为2ms，处理时间为4ms，股处理记录B共花时间为：16ms+2ms+4ms=22ms。后续8个记录的读取时间与记录B相同。所以处理10记录的总时间是：9*22ms+6ms=204ms。
（2） 为了优化分布缩短处理时间，如何安排这些记录？并计算处理的总时
间。
表7-4 文件记录的存放扇区号记录号1A2B3C4D5E6F7G8H9I10J答：为了缩短处理时间应按图琐事安排这些记录。 经优化处理后，读出并处理记录A后，读/写头刚好转到记录B的开始出，因此立即可读取并处理记录B，后续记录的读取与处理情况相同。股处理10个记录的总时间为10*（2ms+4ms）=60ms。 8． 假设一个磁盘有100个柱面，每个柱面有10个磁道，每个磁道有15个扇区。当进程的要访问磁盘有12345扇区时，计算该扇区在磁盘的第几柱面、第几磁道、第几扇区？
答：由题目知，磁盘每个柱面有10个磁头，每个此道有15个15个山区。则每个柱面的山区数位10*15=150.13524/150=90余24，故13524所在煮面为90.24/15=1余9，故13524再次头号为1，山区为9。综上所述，13524山区所在的磁盘地址为：第90号柱面，第1号磁头，第9号扇区。
9． 一个文件记录大小为32B，磁道输入输出以磁盘块为单位，一个盘块的大小为512B。当用户进程顺序读文件的各个记录时，计算实际启动磁盘I/O占用整个访问请求时间的比例。
答：盘块的大小为512B，一个文件记录大小为32B，故一个盘块包含的记录数为：512/32=16。显然在访问16个记录中，只需要一次启动磁盘，故实际启动磁盘I/O占用整个访问请求的比例为1/16=6.25%
10．如果磁盘扇区的大小固定为512B，每个磁道有80个扇区，一共有4个可用的盘面。假设磁盘旋转速度是360rpm。处理机使用中断驱动方式从磁盘读取数据，每字节产生一次终端。如果处理中断需要2.5ms，试问：
（1）处理机花费在处理I/O上的时间占整个磁盘访问时间的百分比是多少（忽略寻道时间）？
答：（512*2.5）/（（1/12+1/480）+(512*2.5)）*100%=99.9%
（2）采用DMA方式，每个扇区产生一次中断，处理机话费在处理I/O上的时间占整个磁盘访问时间的半分比是多少？
答：2.5/((1/12+1/480)+2.5)*100%=96.7%
习题八
1． 文件系统要解决的问题有哪些？
答：文件系统的目标是提高存储空间的利用率，他要解决的主要问题有：完成文件存储空间的管理，实现文件名到物理地址的转换，实现文件的目录操作，提高文件共享能力和保护措施，提供友好的用户接口。文件系统向用户提供了有关文件的目录操作的各种功能接口和系统调用，如命令接口，成寻接口和图形用户接口。
2． 许多操作系统中提供了文件重命名功能，它能赋予文件一个新的名字。若进行文件复制，并给复制文件起一个新的名字，然后删除旧文件，也能达到给文件重命名的目的。是问这个方法在实现上有何不同？
答：给文件重命名，用户必须提供两个参数：旧文件名和新文件名。实现该功能是，系统使用旧文件名查找文件目录，若找到旧文件名所在的目录表项，则将目录表箱中文件名字段对应的值改为新文件名值。从视线上看，文件重命名功能完成的工作室修改表项中的文件名字段，出文件名外，文件的其他属性都未改变。
3． 使用文件系统时，通常要显式地进行Open（）与Close（）操作。试问： (1) 这样做的目的是什么？
答：显式操作完成文件的打开功能，它将访问文件的目录信息读入内存活动文件表，建立起用户进程与文件的联系。显式操作完成文件关闭操作，该操作删除内存中有关该文件的目录信息，切断用户与该文件的联系。若在文件打开期间，该文件做过某些修改，还应将其写回磁盘。 (2) 能够取消显式地Open（）与Close（）操作么？若能，怎样做？ 答：可以取消显式的OPEN与CLOSE操作。如果取消了显式地OPEN与CLOSE操作，系统在进行文件操作之前需要半段文件是否已经打开，若文件为打开，则应自动完成文件的打开功能，已建立用户与文件之间的联系。同时，在系统结束时，还应该自动关闭所有打开的文件。
(3) 取消显式地Open（）与Close（）操作有什么不利影响？
答：取消显示的OPEN雨CLOSE操作是的文件低些的系统开销增加。因为每次读写文件之前都需要半段文件是否打开，若为打开，还要完成打开操作。系统在结束时也要做一些额外的工作，已完成CLOSE操作所完成的功
能。当用户进程已完成对一个文件的访问单进程本书呢尚未执行完毕时，因无显式地CLOSE操作而无法关闭文件，从而不利于系统资源回收。 4． 文件目录的作用是什么？文件目录项通常包含哪些内容？
答：文件目录是文件名与文件所在存储位置的一张映射表。文件系统根据他实现用户安明存取文件。文件目录由若干目录项组成，每个目录项纪录一个文件的管理和控制信息。其中包括文件名、文件类型、文件在存储设备上的位置、文件的存取控制信息、文件的常见、访问和修改信息等。 5． 文件物理结构中的链接分配方式有几种实现方法？各什么特点？
答：文件物理结构中的链接分配方式有两种：一种是隐式的，即文件占用物理块中除存储文件信息之外，还存储有一个链接指针（即指向下一个物理块的指针）；另一种是显式地，即将链接指针从物理块中提取出来，单独建立一个表，如MS-DOS操作系统采用这种方式，该表乘坐文件分配表。
隐式链接结构的文件只能采用顺序存取方法，否则效率太低。
显式链接结构的文件，优于指针单独管理，通常将文件分配表放在贮存中，无论采用顺序存取还是随机存取，其速度都差不多。
6． 设某文件A由100个物理块组成，现分别用连续文件，链接文件和索引文件来构造。针对3种不同的结构，执行以下操作时各需要多少次从洗盘I/O？ (1) 将一物理块加到文件头部。 (2) 将一物理块加到文件正中间。 (3) 将一物理块加到文件尾部。
构造数量连续文件链接文件索引文件将一物理块加到文件头部将一物理块加到文件正中间将一物理块加到文件尾部2011011521021111
7． 文件系统用混合方式管理存储文件的物理块，设块的大小为512B，每个块号占3B，如果不考虑逻辑块号在物理块中所占的位置，求二级索引和三级索引时可寻址的文件最大长度。
答：由题目知，块大小为512B，每个块号占3B，一个物理块客房512/3=170个目录项。
一级索引可寻址的文件最大长度为：170*512=85KB;
二级索引可寻址的文件最大长度为：170*170*512=14450KB
三级索引可寻址的文件最大长度为：170*170*170*512=2456500KB
8． 一个计算机系统中，文件控制块占64B，磁盘块的大小为1KB，采用一级目录，假定目录中有3200个目录，问查找一个文件平均需要访问磁盘多少次？ 答：3200个目录项占用的磁盘块数为： 3200*64/1024=200（块）
一级目录平均访问磁盘的次数为1/2盘块数，故平均访问磁盘100次。 9． 假定磁盘块的大小是1KB，对于1GB的磁盘，其文件分配表FAT需要占用多少存储空间？当硬盘的容量为10GB时，FAT需要占用多少空间？
答：由题目可知，磁盘的大小为1GB的磁盘，磁盘块的大小为1KB，所以该磁盘共有盘块数为：1GB/1KB==1M(个)
而1MB个盘块号需要20位表示，及文件分配表的每个表亩大小为2.5B。FAT
要占用的存储空间总数为：2.5B*1M=2.5MB
当磁盘大小为10GB时，硬盘共有盘块：10GB/1KB=10M（个） 又因 8M<10M<16M
故10M个盘号要用24位二进制表示。及文件分配表的每个表亩大小为3B。FAT要占用的存储空间总数为：3B*10M=30MB。
10．UNIX系统中采用索引节点表示文件的组织，在每个索引节点中，假定有12个直接块指针，分别有一个一级、二级和三级间接指针。此外，假定系统盘块大小为8KB。如果盘快指针用32位表示，其中8位用于标识物理磁盘号，24位用于标识磁盘块号。问：
（1） 该系统支持的最大文件长度是多少？
答：由题目一直，盘块指针用32位表示，即盘块指针占32/8=4B，一个索引盘块
可以存放的盘快数为：8KB/(4B)=2K,假定文件有12个直接快。分别由一个一级，二级和三级间接指针。最大文件长度是:
12*8KB+2K*8KB+2K*2K*8KB+2K*2K*2K*8KB=96KB+16MB+32GB+64TB
（2） 该系统支持的最大文件系统分别是多少？
答：因为24位用于标识磁盘块好，该系统支持的最大文件系统分区是：224个盘块，共有8kb*224=128GB。
（3） 假定主存中除了文件索引节点外没有其他信息，访问位置在12345678
字节时，需要访问磁盘多少次
答：假定主存中除了文件索引节点外没有其他信息，访问文件的位置为12345678B，相当于访问文件的相对块号为：
123456789/8K=1507余334.，即访问文件的第1507块，块内位移为334.系统有12个直接快，1507-12=1495，由于1507<2K,第1495号索引项应在一级简介索引块状中，股首先访问内存，得到一级间接索引快好；然后访问该简介快，得到1495号索引项对应的物理块好，最后得到块内位移为334的位置就是文件的12345678字节。
11．磁盘文件的物理结构采用链接分配盘块中放2个记录，如表所示。若要访问该文件的第1580字节，问：方式，文件A有10个记录，每个记录的长度为256B存放在5个磁盘块中，每个
（1）应访问那个盘块才能将该字节的内容读出？
答：要访问该文件的第1580字节所在的相对盘块为：1580/（256*2）=3余44
（2）要访问几次几盘才能将该字节的内容读出？ 答：访问磁盘2次。
12．有一个磁盘共有10个盘面，每个盘面上有100个此道，没个此道有16个山区，每个扇区有512字节。假定文件分配以扇区为单位，若使用位示图来管理磁盘空间，问：
（1）磁盘的容量有多大？
答：磁盘的容量为：
10*100*16*512B=8000KB
（2）位示图需要占用多少空间？
答：位示图用于描述山区的使用情况，每个扇区用1位表示，位示图需要存储空间为：
10*100*16=16000bit=2000B
（3）若空白文件目录的每个表目占5字节，什么时候空白文件目录占用空间大于位示图？ 答：由题目知，空白文件目录的每个表目占5B，更具上诉计算位示图需要2000B， 2000/5=400 所以当空白区数目大于400时，空白文件目录占用空间大于位示图。