操作系统（1~8章的课后习题答案）(4)

5-6:死锁是：在两个或多个并发进程中，如果每个进程持有某种资源而又都等待着别的进程释放它或它们现在保持着资源，在未改变这种状态之前都不能向前推进，称这一组进程产生了死锁。

例子：设一个具有3个磁带驱动器的系统，现有3个进程，某时刻，每个进程都占用了一个磁带驱动器。如果每个进程都不释放已占用的磁带驱动器，当还需要另一个磁带驱动器时，这3个进程就会处于互相死等的状态，这种状态成为死锁。

5-7:竞争与死锁的区别：两个进程读取文件的操作可以理解为竞争，因为竞争不当，因

此陷入了死循环，这个死循环实际上就是死锁。 但是，死锁不一定是由竞争引起的，譬如，一个进程C的设定是，它要等待消息C来到才能发送消息D，而消息C由进程D发出，而进程D发出消息C的条件是收到消息D——于是，这也形成了死锁。总之，竞争肯定是因为死锁，而死锁不一定因为竞争。

第七章

7-1:“设备独立性”是指用户在编制程序时所使用的设备与实际使用的设备无关，也就是在用户程序中仅使用逻辑设备名。引入这一概念的好处是为了方便用户使用各类设备，系统能屏蔽设备的物理特性，为用户建立虚环境，提高设备的利用率。

7-3:设备控制快是记录设备的硬件特性，连接和使用情况等信息的数据结构。它主要包括的内容：设备名，设备属性，指向命令转换表的指针，在I/O总线上的设备地址，设备状态，当前用户进程指针，I/O请求队列指针。

7-4:缓冲是在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段，引入缓冲的原因是用来临时存放I/O传输信息，以缓解信息的源设备和目标设备之间速度不匹配的问题。

7-5:常用的几种缓冲技术有：双缓冲（对于一个具有低频度活动的I/O系统是比较有效的）；缓冲池（缓冲池中的缓冲区即可用于输出，也可用于输入）。

7-6:在双缓冲方案下，为输入输出分配两个缓冲区。这两个缓冲区可以用于输入数据，也可以用于输出数据；还可既用于输入，又用于输出数据。 （1）：双缓冲用于数据输入：

双缓冲用于数据输入时，可提高设备并行操作的能力，读入数据的示意图如下： a:用双缓冲读入数据时，输入设备首先填满buf1; b:进程从buf1提取数据的同时，输入设备填充buf1；

c:当buf1空，buf2满时，进程又可以从buf2提取数据，与此同时，输入设备又可填充buf1

这两个缓冲区如此交替使用，使CPU和输入设备并行操作程度进一步提高。只有当两个缓冲区都空，进程还要提取数据时，该进程才被迫等待。

7-8:独占设备是让一个 应用程序在整个运行期间独占使用的设备。

独占设备的分配是：独占设备采用独享分配的方式或称为静态分配方式，即在一个应用程序执行之前，分配它所要使用的这类设备；当该应用程序处理完毕撤离时，收回分配给它的这类设备。静态分配方式实现简单，且不会发生死锁，但采用这种分配方式时外部设备利用率不高。

7-9:共享设备是：外部设备中如磁盘等直接存取设备都能进行快速的直接存取。它们往往不是让一个应用程序独占而是被多进程共同使用，或者说，这类设备就是共享设备。

共享设备分配，采用共享分配方式，即进行动态分配，当进程提出资源申请时，由设备管理模块进行分配，进程使用完毕后，立即归还。

7-10:虚拟设备技术 ：由于一台设备可以和辅存中的若干个存储区域相对应，所以在形式上就好像把一台输入（或输出）设备变成了许多虚拟的输入（或输出）设备，也就是说，把一台不能共享的输入（或输出）设备转换成了一台可共享的缓冲输入（或输出）设备。

虚拟设备是通常把用来代替独占型设备的那部分外存空间，虚拟设备也是指在一

类设备上模拟另一类设备，被模拟的设备。

虚拟分配，当某个进程需要与独占型设备交换信息时，系统就将与该独占设备所对应的那部分磁盘，磁鼓的一部分存储空间分配给它，这种分配方法就称为设备的虚拟分配技术。

7-11:现代操作系统大多实现了虚拟设备技术，有的操作系统提供外部设备联机同时操作的功能称为Spool系统，又称为假脱机系统。

对于输入而言，预输入是指作业在执行前，预先把用户提交的若干个作业的信息（程序，数据）从低速设备（纸带机，读卡机）输入到高速外设（磁带，磁盘）上。

当用户程序被作业调度程序选中运行时，并发进程试图从低速输入设备上读数据时，SPOOLing程序截获此请求，把它转换为从磁盘上读。

对输出而言，缓输出是指为了将独享的打印机改造成为用户概念上的共享设备，当任何运行的互用进程要向打印机输出信息时，系统截获此请求，首先将输出的信息编制成打印文件，并将它们存放在可共享的快速设备上。

7-13:I/O控制的主要功能是：（1）：解释用户的I/O系统调用 （2）：设备驱动 （3）：中断处理

7-14:使设备I/O的核心模块工作，有下列两种工作方式：（1）通过形式的系统调用 （2）：设备处理进程

第八章

8-2：文件系统是操作系统中负责管理和存取文件信息的软件机构，它由负责操作和管理的进程序吗，模块，所需的数据结构（如目录表，文件控制快，存储分配表）以及访问文件的一组操作所组成。

文件系统的主要功能是负责文件的存储并对存入的文件进行保护，检索，负责对文件存储空间和分配等，具体包括：构造文件结构，提供存取文件的方法，辅存空间管理，提供文件共享功能，文件保护，提供一组文件操作命令。

8-3:文件的逻辑结构有（1）流式文件 （2）：记录式文件

8-4:对文件的存取有基本方式是：顺序存取和直接存取两种。

顺序存取的特点是：顺序存取是指一次存取总是在前一次存取的基础上进行，所以不必给出具体的存取位置。

随机存取则是用户以任意次序请求某个记录。

8-7:索引文件是为了克服串联文件不适应随机访问的缺点，构造了不仅能充分利用辅存空间，又能随机的访问文件的任何一部分的索引文件，索引文件将逻辑文件顺序的划分成长度与物理存储块长度相同的逻辑快，然后为每个文件分别建立逻辑快号的对照表，这张表就称为该文件的索引表，用这种方法构造的文件就叫做索引文件。

8-10:一级文件的索引结构的构造是：在一级索引文件的构造中，利用磁盘块作为一级间接索引表块，若磁盘块的大小为512B，用于登记磁盘块号的表占用2B，这样会，一个磁盘块可以登记256个表项；一级间接索引。文件目录项中有一组表项，其内容登记的是第一级索引表块的块号，第一级索引表块中的索引表项登记的是文件逻辑记录所在的磁盘块号。

二级文件索引结构是，文件目录项中有一组表项，其内容登记的是第二级索引表块的块号，第二级索引表块中的索引表项登记的第一级索引表块的块号。

8-11：文件目录是记录系统中所有文件的名字及其存放地址的目录表，表中还包括关于文件的说明信息和控制信息。

文件目录项的主要内容：（1）：文件名。文件名分为文件的符号名和内部标识符。

（2）：文件的逻辑结构。说明该文件的记录是否定长，记录长度及记录个数等。 （3）：文件的物理结构，即文件信息在辅存中的位置及排布。

（4）：存取控制信息 （5）管理信息 （6）文件类型。指明文件的类型，例如可分为数据文件，目录文件，块存储设备文件，字符设备文件。