冬季操作系统（二）教学研讨题
冬季操作系统（二）教学研讨参考题
说明：
1. 除以下备选题目外，亦可自拟题目，但需与操作系统相关。也可以进行与操作系统相
关的一些小实验，然后在研讨课报告实验结果与分析。
2. PPT封面内容：报告题目、日期、组号、组内成员、报告人。每个ppt做12页左右，
讲解时间为10分钟。
3. 报告PPT讲完后，请于课后将报告上传至乐乎网盘
( http://disk.lehu.shu.edu.cn/uploadfile.aspx )，输入上传密码。
4. 上传的讨论报告PPT需命名为：报告日期-第N组-讨论报告.ppt(x)。其中报告日期格
式为yyyymmdd，N为讨论组号。
第2-3教学周
1、什么是地址重定位？静态重定位和动态重定位这2种方法的特点是什么？
2、为什么要采用虚拟存储器技术？操作系统实现虚拟存储的方法有哪几种？请举例说明，并分析它们的特点。
3、在多道环境下，操作系统提供了内存共享机制，使多道程序共享内存中那些可以共享的程序和数据，从而提高系统的利用率；同时，操作系统还必须保护各进程私有的程序和数据不被其他用户程序使用和破坏。请介绍一些内存保护的方法。
4、简述动态分区中，管理空闲区的数据结构设计，以及相关的分配和回收算法的实现。 5、设某个时刻，系统中有3个空闲区，其大小和首地址分别为：（35KB,100KB）（12KB,156KB）、、（28KB,200KB）。分别使用首次适应、最佳适应和最坏适应算法对下列内存分配请求进行分配（设分配时从空闲区的高地址分配，以保持剩余空闲区首地址不变），根据分配结果对3种算法进行比较。
（1）12KB、30KB、28KB （2）15KB、20KB、28KB
6、简述动态分区管理中的最先（首次）适应法、循环首次（下次）适应法和最佳适应法基本原理，并从搜索速度、回收速度和空闲空间的利用率比较它门的优缺点，指出哪一种分配算法性能相对比较好。
7、奔腾和ARM处理器采用多级页表，如何组织多级页表？多级页表如何进行地址转换？为了解决多级页表的速度问题，设置了TLB，说明使用TLB前后的访问时间。
8、在PowerPC处理器采用逆向页表，论述提出逆向页表的原因，和前向页表相比，逆向页表有和优点，存在哪些问题？一般如何解决？
9、在MIPS、Alpha、HP PA等处理器中，采用软件TLB。什么是软件TLB？有何优点？存在哪些问题？ 10、奔腾处理器通过PAE模式实现超过4G物理内存的支持（可以映射到52位的物理地址），论述PAE模式地址映射过程。
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冬季操作系统（二）教学研讨题
第4-5教学周
1、找两个程序实例，分析说明程序运行时的时间局限性和空间局限性，进而说明虚拟存储器的基本工作情况和关键技术。
2、以一个程序空间为10页的进程为例，假设在请求页式管理方式下获得4个页框的内存物理空间，请对比分析其基本页式管理和请求调页管理方式下的页表机制的异同，并说明请求调页管理中的各页表项的作用和使用过程。
3、实现虚拟存储器需要哪些硬件支持？设计一个进程实例，说明请求调页管理方式下程序访问数据的过程。可能出现几种不同情况? 分析各种情况的系统消耗。要求：设计的实例应反映各种可能发生的数据访问情况。
4、什么是缺页中断处理程序？它是如何工作的？分析其CPU状态的变化过程及其特殊性，比较缺页中断机构与一般中断之间的异同。
5、试举例说明什么叫“抖动”或“颠簸”？说明造成“抖动”或“颠簸”的主要原因，如何解决？工作集与“抖动”有何关联，请在实例中加以分析说明。
6、列举两个以上教材外的页面置换算法，并对它们的实现技术进行详细描述。要求用实例说明。
7、介绍两种以上LRU算法的实现技术或近似LRU算法实现技术，并分析其优缺点。要求用实例说明。
8、假定某请求分页存储管理系统，进程的页面引用串为：4，3，2，1，4，3，5，4，3，2。若系统分配给该进程3块内存物理块。请分析采用FIFO和LRU页面置换算法的页面置换过程，计算页面访问的命中次数。
9、列举两种以上你所知道的实际操作系统的外存分配方式，各有何特点？分析说明外存分配方式与文件的物理结构之间的关系，给出对应关系图表。
10、索引节点的建立有何好处？索引节点的结构有何特点？举例说明大、中、小、微型文件的文件组织和存取过程有何特点，结合对索引结构的访问过程分析存取效率。
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冬季操作系统（二）教学研讨题
11、一个外存文件在计算机系统中的映像包括哪些内容？文件打开后在计算机系统中的映像又有何变化？文件访问完成后为什么要关闭文件？
12、分析说明文件的逻辑结构与物理结构之间关系。文件系统如何在文件的逻辑结构与物理结构之间建立映射关系？请举例说明。
13、某文件由120个逻辑记录构成，被存放在120个物理磁盘块中，每块存放一个逻辑记录。试分析分别采用（1）顺序结构、（2）链接结构、（3）索引结构时，在任意位置（如第n个记录之前）增加一个记录的文件操作，并计算访盘操作次数。假定磁盘空间充足，能满足所有的分配要求。
第6-7教学周
1、若一个逻辑顺序文件中记录数为n。试从检索速度（平均查找次数）、存储费用和适用场合方面比较顺序文件、索引文件、索引顺序文件和两级索引文件。并要求说明索引顺序文件的平均查找次数。
2、请叙述文件目录结构的演变进程与原因（推动力）、文件的访问方式、对目录结构管理要求的适应情况，并分别举实例予以说明。 研讨要点：可参见参考教材孟静4.4节P232.
3、试从磁盘组织、文件物理结构、目录结构和主要特点方面说明（或比较）Linux 、Win NT的文件管理方法。
参考书籍：1、计算机操作系统教程（第3版）张尧学（第9章） 清华大学出版社。 2、操作系统教程――原理和实例分析（第2版） 孟静 高教出版社（第4章4.7）。
3、计算机操作系统（第4版）汤小丹 第10章。
4、请叙述Unix（Linix）系统中建立文件、打开文件、读写记录、关闭文件、删除文件的文件操作工作原理，以及相应数据结构（占有系统资源）。 研讨要点：
5、设Linux/Unix文件SQRT由连续结构的定长记录组成，每个记录的长度为 500 字节，每个物理块长1000字节，且物理结构也为连续结构和采用直接存取方式；试按照图3.1所示文件系统模型，写出系统调用Read(SQRT,5,15000)的各层执行结果。其中，SQRT为文件名，5为记录号，15000 为内存地址。并给出Linux/Unix文件系统中三次间接逻辑地址转化物理块号的地址变换方法（步骤）。
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冬季操作系统（二）教学研讨题
图3.1 文件系统模型
6、设Unix每组50个盘块，画出其磁盘空闲盘块的成组链接示意图，并请以实例分别来描述成组链法的分配与回收过程（包括临界状态时的分配与回收）。
7、试述Linux（Win NT） 的磁盘空闲盘块管理的基本原理，并请给出Linux （Win NT）的磁盘空闲盘块管理可能的分配与回收操作，并分别举例说明。
8、文件共享的含义是什么？文件共享类型有哪几种形式，举例说明。Linux基于索引节点的文件共享方式有哪两种？对文件abc.txt给出实现两种共享方式的相应命令，并请从文件共享链接的时空观、链接目标文件要求、删除目标文件独立性方面比较Linux的两种共
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冬季操作系统（二）教学研讨题
享方式的主要区别或特点。
9、实验思考题： Linux环境下不同用户不同文件设置不同的权限。 文件存取控制含义以及实现方法（含系统分级安全管理）。LINUX的root用户和普通用户新建的普通目录和普通文件的默认权限分别是什么，并说明其含义。系统中有用户USER1和USER2，同属于USER组。在USER1用户目录下有一文件file1,其本身权限为644，如果要允许USER2用户修改USER1用户目录下的file1文件，则应如何实现修改file1的权限，请写出相应上机实验的操作步骤。
第8-9教学周
1. 比较书中讲述的I/O控制方式。PC中哪些设备使用了DMA方式？它们是如何工作的？ 2. 为什么要进行缓冲管理？阐述缓冲池的工作原理。 3. 讲述Unix字符设备和块设备的缓冲管理方法。
4. 如何挂载卸载可移动设备？以U盘为例说明，进而说明Unix/Linux中的目录结构。 5. 回顾脱机I/O技术，谈谈SPOOLing技术的实现过程。
6. 设备分配时的数据结构有哪些？分配时会出现死锁吗？Linux中有哪些就数据结构？它
是如何分配的？
7. 什么是驱动程序？解释驱动程序的处理过程。在Linux下编写一个字符设备驱动程序，
现场演示。
8. 解析磁盘访问时间的组成，举例说明如何计算。
9. 某时刻的磁盘访问请求序列：14、19、8、15、23、12、28，磁头当前在14磁道，向磁
道号增加的方向移动。分别用SSTF和SCAN算法计算磁头移动的距离。通常情况下为何不用性能更好的SSTF算法 ？
10、假设有一个硬盘，磁头数为16，每个磁道的扇区数为64，每个扇区存放512个字节，磁盘转速为每分钟7200转。操作系统限定每一个分区大小不超过65536个柱面。请分析解决如下问题：
（1） 可设置分区的最大容量为多少（KB）？ （2） 访问磁盘的平均旋转延迟时间是多少(ms)？ （3） 访问磁盘的传输时间是多少？(ms)
（4） 若用位示图管理磁盘空闲分区，需要用多少个扇区存放位示图？ （5） 若文件系统采用索引分配方式，则需要用几个字节表示索引项？ （6） 若采用UNIX混合索引方式，（索引表为13个单元，前10个为直接索引，这13个
单元存放在磁盘inode中），则在这个系统中可以建立的最大文件的长度是多少（KB）？
（7） 若要存放一个文件长度为64208 KB的文件，此文件的文件体（文件本身的内容）
需要多少个磁盘块？
（8） 设某个文件长度为64208 KB，需要多少个磁盘块存放这个文件的索引表？
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