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一、综合题

1． 为什么说中断是0S 赖以生存的基础？

【答案】（1）中断在操作系统中有着特殊重要的地位，它是多道程序得以实现的基础，没有中断，就不可能实现多道程序，因为进程之间的切换是通过中断来完成的。

（2）中断是设备管理的基础，为了提高处理机的利用率和实现CPU 与I/O设备并行执行，也必需有中断的支持。

（3）中断处理程序是I/O系统中最低的一层，它是整个I/O系统的基础。

2． 什么是Zipf 定律? 按照管风琴算法规定，在单个磁盘上应如何存放多部电影？

【答案】（1）有许多流行的事物，如流行电影、流行音乐、访问Web 网页等，大体上都遵循一种可预测模式，该模式又被称为定律。该定律可描述为:

C 是一个常数，100或1000时，C 值分别为0.341、（2）其中，其值可由上式算出，当N 为10、

0.193和0.134。上式中的1、2、3、4等分别可以表示第1流行的电影、第2流行的电影等。当系统中存储了1000部电影时，第1流行的电影被点击的概率为0.134, 第2、3、4流行的电影被点击

0.045、0.034。的概率分别为:0.067、由此产生了一个管风琴算法

5流行的电影又存储在第2、3流行的电影的外面两边，如图所示。

该算法规定，将第1流行的电影存储在磁盘的中央，第2、3流行的电影存储在第1流行的电影的两边，第4、

图 多部电影按管风琴算法分布

3． 常规存储器管理方式具有哪两大特征? 它对系统性能有何影响？

【答案】（1）常规存储器管理方式的特征

①一次性

是指作业必须一次性地全部装入内存后方能开始运行。在传统存储器管理方式中，无一例外地要求先将作业全部装入内存后方能运行。正是这一特征导致了大作业无法在小内存中运行，以及无法进一步提高系统的多道程序度，直接限制了对处理机的利用率和系统的吞吐量的提高。事实上，许多作业在运行时，并非需要用到全部程序和数据，如果一次性地装入其全部程序和数据，显然也是对内存空间的一种浪费。

②驻留性

是指作业被装入内存后，整个作业都一直驻留在内存中，其中任何部分都不会被换出，直至作业运行结束。尽管运行中的进程会因I/O等原因而被阻塞，可能处于长期等待状态，或者有的程序模块在运行过一次后就不再需要（运行）了，它们都仍将驻留在内存中，继续占用宝贵的内存资源。

（2）常规存储管理方式的特征对系统性能的影响

一次性及驻留性特征使得许多在程序运行中不用或暂时不用的程序（数据）占据了大量的内存空间，而一些需要运行的作业又无法装入运行，显然，这是在浪费宝贵的内存资源。

4． 在请求分页系统中，常采用哪几种页面置换算法？

【答案】在请求分页系统中，通常采用页面置换算法有:

（1）先进先出（FIFO ）页面置换算法

这是最早出现的置换算法。该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法的特点就是实现简单；

（2）LRU 置换算法

最近最久未使用（LRU ）的页面置换算法，是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。由于无法预测各页面将来的使用情况，只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似，因此，LRU 置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间t ，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其t 值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰；

（3）Clock 置换算法

是一种LRU 近似算法，可分为简单的Clock 置换算法，和改进型的Clock 置换算法。在改进型Clock 算法中，除须考虑页面的使用情况外，还须再增加一个因素，即置换代价，这样，选择页面换出时，既要是未使用过的页面，又要是未被修改过的页面。把同时满足这两个条件的页面作为首选淘汰的页面。由访问位A 和修改位M 确定淘汰页；

（4）最少使用（LFU :

面被访问的频率。

（5）页面缓冲算法（PBA :）

）置换算法 在采用最少使用置换算法时，应为在内存中的每个页面设置一个移位寄存器，用来记录该页

页面缓冲算法（PBA ）既可改善分页系统的性能，又可采用一种较简单的置换策略。

5． 实现虚拟存储器需要哪些硬件支持？

【答案】（1）为实现请求分页存储管理方式的系统，除了需要一台具有定容量的内存及外存的计算机外，还需要有请求分页的页表机制，缺页中断机构以及地址变换机构:

①请求分页的页表机制

它是在纯分页的页表机制上增加若干项而形成的，作为请求分页的数据结构。

②缺页中断机构

即每当用户程序要访问的页面尚未调入内存时，便产生一缺页中断，以请求0S 将所缺的页调入内存。

③地址变换机构

它是在纯分页地址变换机构的基础上发展形成的。

（2）为实现请求分段存储管理方式的系统，除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外，还需要有请求分段的段表机制，缺段中断机构以及地址变换机构。

①请求分段的段表机制

这是在纯分段的段表机制基础上增加若干项而形成的。

②缺段中断机构

每当用户程序所要访问的段尚未调入内存时，产生一个缺段中断，请求0S 将所缺的段调入内存。

③地址变换机构

与请求调页相似，实现请求调段和段的置换功能也须得到相应的软件支持。

6． 多媒体系统中对磁盘调度比传统OS 更为容易处理的地方又有哪些？

【答案】多媒体系统中对磁盘调度也有比传统OS 更容易处理的地方，即在播放时有着很强的可预测性。

7． 何谓提前读和廷迟写？

【答案】（1）提读的定乂

提前读是指用户（进程）对文件进行访问时，经常采用顺序访问方式，即顺序地访问文件各盘块的数据。在这种情况下，在读当前块时可以预知下一次要读的盘块。因此，可以采取预先读方式，即在读当前块的同时，还要求将下一个盘块（提前读的块）中的数据也读入缓冲区。这样，当下一次要读该盘块中的数据时，由于该数据已被提前读入缓冲区，因而此时便可直接从缓冲区中取得下一盘块的数据，而不需再去启动磁盘I/0, 从而大大减少了读数据的时间。这也就等效于提高了磁盘I/O的速度。

（2）延迟写的定义

延迟写是指在缓冲区中的数据，本应立即写回磁盘，但考虑到该缓冲区中的数据在不久之后