1、计算机操作系统例题及解析之五【例 1】什么是文件？什么是文件系统？答：文件是在逻辑上具有完整意义的信息集合，它有一个名字作标识。文件具有三个基本特征：文件的内容为一组相关信息、文件具有保存性、文件可按名存取。文件系统是操作系统中负责管理和存取文件的程序模块，也称为信息管理系统。它是由管理文件所需的数据结构（如文件控制块、存储分配表）和相应的管理软件以及访问文件的一组操作所组成。【例 2】什么是文件的物理结构和逻辑结构？答：文件的逻辑结构是从用户观点出发所看到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构。文件的逻辑结构有两种形式：有结构的记录文件和无结构的流式文件。文件的物理结构是指文件在外
2、存上的存储组织形式。文件的物理结构有三种形式：顺序结构、链接结构和索引结构。【例 3】假定盘块的大小为 1KB，硬盘的大小为 500MB，采用显示链接分配方式时，其FAT 需要占用多少存储空间？答：FAT 的每个表项对应于磁盘的一个盘块，其中用来存放分配给文件的下一个盘块的块号，故 FAT 的表项数目由物理盘块数决定，而表项的长度则由磁盘系统的最大盘块号决定（即它必须能存放最大的盘块号） 。为了地址转换的方便，FAT 表项的长度通常取半个字节的整数倍，所以必要时还必须由最大盘块号获得的 FAT 表项长度作一些调整。由题意可知，该硬盘共有 500K 个盘块，故 FAT 中共有 500K 个表项；
3、如果盘块从 1 开始编号，为了能保存最大的盘块号 500K，该 FAT 表项最少需要 19 位，将它扩展为半个字节的整数倍后，可知每个 FAT 表项需 20 位，即 2.5 个字节。因此，FAT 需占用的存储空间的大小为：2.5500K=1250KB【例 4】存放在某个磁盘上的文件系统，采用混合索引分配方式，其 FCB 中共有 13 个地址项，第 09 个地址项为直接地址，第 10 个地址项为一次间接地址，第 11 个地址项为二次间接地址，第 12 个地址项为三次间接地址。如果每个盘块的大小为 4K 字节，若盘块号需要用 4 个字节来描述，请问该系统中允许的文件的最大长度是多少？答：由题意可得
4、，每个盘块最多存放 4K/41K 个盘块地址。在混合索引分配方式中，文件的 FCB 的直接地址中登记有分配给文件的前 n 块（0 到 n-1）的物理块号（本题中为 10） ；一次间接地址中登记有一个一次间接块的块号，而在一次间接块中则登记有分配给文件的第 n 到第 nk1 块的块号（本题中 k 的值为 1k） ；二次间接地址中登记有一个二次间接块的块号，其中可给出 k 个一次间接块的块号，而这些一次间接块被用来登记分配给文件的第 nk 块到第 nkk 21 块的块号；三次间接地址中则登记有一个三次间接块的块号，其中可给出 k 个二次间接块的块号，这些二次间接块有可给出 k2 个一个间接块的块号
5、，而这些一次间接块则用来登记分配给文件的第 nkk 2 块到 nkk 2k 31 块的物理块号。则该系统中一个文件的最大长度是：4K（101K1K1K1K 1K1K）40K 4M 4G 4T【例 5】什么是文件控制块？文件控制块中包含哪些信息？答：文件系统在创建每个文件时设置用于文件描述和文件控制的数据结构，它与文件一一对应，称为文件说明或文件控制块 FCB。它是随着文件的建立而诞生，随着文件的删除而消失，某些内容随着文件的使用而动态改变。一般文件控制块应包括如下三类内容：有关文件存取控制的信息。例如，用户名、文件名、文件类型、文件属性。有关文件结构的信息。例如，文件的逻辑结构、文件的物理结构
6、、记录个数、文件在存储介质上的位置等。有关文件管理的信息。例如，文件的建立日期、文件被修改的日期、文件保留期限和记帐信息等。【例 6】在实现文件系统时，为加快文件目录的检索速度，可利用“文件控制块分解法” 。假设目录文件存放在磁盘上，每个盘块 512 字节。文件控制块占 64 字节，其中文件名占 8字节。通常将文件控制块分解成两部分，第 1 部分占 10 字节（包括文件名和文件内部号） ，第 2 部分占 54 字节（包括文件内部号和文件其他描述信息） 。（1）假定某一目录文件共有 254 个文件控制块，试分别给出采用分解法前和分解法后，查找该目录的某一个文件控制块的平均访问磁盘次数。（2）一般
7、地，若目录文件分解前占用 n 个盘块，分解后改用 m 个盘块存放文件名和文件内部号，请给出访问磁盘次数减少的条件。答：（1）采用分解法前，一个盘块存放5l2/64=8 目录项，254 个目录项需要 32 个盘块，查找一个文件的平均访问的盘块数：(1+32)/2=16.5 次； 采用分解法后，一个盘块存放5l2/10=51 目录项，254 个目录项需要 5 个盘块，查找一个文件的第 1 部分平均访问的盘块数：(1+5)/2=3 次；查找第 2 部分需要访问磁盘 1 次，故查找一个文件控制块的平均访问磁盘次数是 31 4 次。 （2）访问磁盘次数减少的条件为：（ n1）/2（m1） /21 即 m
8、 n2【例 7】目前最广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？答：目前广泛采用的目录结构是多级树形目录结构。它具有以下优点：多级目录解决了重名问题，同一目录中的各文件名不能同名，但在不同目录中的文件名可以相同。多级目录有利于文件的分类。文件是若干有意义的相互关联的信息的集合，信息本身就具有某种层次关系的属性，树型目录结构能确切地反映这些层次关系。可以把某些具有相同性质的文件安排在同一个子目录下，使用文件更加方便。多级目录的层次结构关系便于制定保护文件的存取权限，有利于文件的保密。并且便于实现文件的共享。【例 8】有一计算机系统采用如下图所示的位示图（行号、列号都从 0 开始编号）来管理空闲盘块
9、。如果盘块从 1 开始编号，每个盘块的大小为 1KB。（1）现要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程。（2）若要释放磁盘的第 300 块，应如何处理？0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 13 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 056答：（1）为某文件分配两个盘块的过程如下
10、：顺序检索位示图，从中找到第一个值为 0 的二进制位，得到其行号 i12 ，列号 j12；第二个值为 0 的二进制位，得到其行号i23，列号 j26。计算出找到的两个空闲块的盘块号分别为：b1i116j112162135 b1i216j213166155 修改位示图，令 Map2，2 Map3,61，并将对应块 35、55 分配出去。 （2）释放磁盘的第 300 块时，应进行如下处理：计算出磁盘第 300 块所对应的二进制位的行号 i 和列号 j： i（3001）/1618，j（3001）Mod 1611 修改位示图，令 Map18,11=0，表示对应块为空闲块。【例 9】设某系统磁盘共有 1
11、600 块，块号从 01599，若用位示图管理这 1600 块的磁盘空间，问位示图需要多少个字节？答：在位示图中，用 1 位二进制数描述 1 个磁盘块的状态。1600 个磁盘块共需要 1600 位二进制数，每个字节长为 8 位，位示图需要：1600/8 200（字节）【例 10】系统中磁头停留在磁道号为 70 的磁道上，这时先后有 4 个进程提出了磁盘访问请求，要访问的磁盘的磁道号按申请到达的先后顺序依次为：45,68,28,90。移动臂的运动方向：沿磁道号递减的方向移动。若分别采用 FCFS 磁盘调度算法、SSTF 算法，SCAN算法算法时，所需寻道长度分别为多少（走过多少柱面）？答：FCF
12、S 磁盘调度算法：（70-45）+（68-45 ）+（68-28）+（90-28）=150；SSTF 算法：（70-68）+（90-68）+（90-45 ）+（45-28）=86SCAN 算法：（70-68 ）+ （68-45）+（45-28）+ （90-28）=104 练习题及参考答案一、单项选择 1位示图可用于( A )。A、从磁盘空间的分配和回收 B、页式虚存中的页面置换C、固定分区的存储管理 D、动态分区存储管理中空闲区的分配回收2逻辑文件存放在磁带上应组织成( C )。A、索引文许 B、直接文件 C、顺序文件 D、链接文件3UNIX 操作系统中，对磁盘存储空间的空闲块进行管理时采用
13、( B )A、位示图 B、空闲块成组链接法 C、FAT 表 D、空闲块多级目录法4防止系统故障造成破坏，文件系统可以采用（A ） 。A、建立副本和定时转储 B、对每个文件规定使用权限C、为文件设置口令 D、把文件信息翻译成密文5对随机存取的文件只能在磁盘上组织成( B )。A、顺序文件 B、索引文件 C、连续文件 D、链接文件6下列文件全属于物理文件的是(D ) 。A、流式文件、串联文件 B、索引文件、记录式文件C、流式文件、记录式文件 D、顺序文件、索引文件7最简单的文件目录是( C )。A、最末一个结点是文件 B、容易实现“按名存取 ”C、一级目录结构 D、多级目录结构8在多级目录结构中，
14、要访问一个文件时，必须指出文件的( C )。A、父目录 B、当前目录 C、路径名 D、根目录9逻辑文件是由( D )确定的文件组织形式（即文件结构） 。A、外部设备 B、虚拟存储 C、绝对地址空间 D、用户按对信息处理要求10存储设备与存储器之间进行信息交换的物理单位是（B ） 。A、卷 B、块 C、文件 D、记录11逻辑文件中逻辑记录的长度由（A ）因素决定。A、文件的性质 B、存储介质的分块 C、文件的长度 D、主存块的大小12磁头在移动臂带动下移动到指定柱面所花的时间是（A） 。A、寻找时间 B、延迟时间 C、传送时间 D、优化时间13指定扇区旋转到磁头下所需的时间是（B ） 。A、寻找
15、时间 B、延迟时间 C、传送时间 D、优化时间14由磁头进行读写完成信息传送的时间是（C ） 。A、寻找时间 B、延迟时间 C、传送时间 D、优化时间15 （C ）硬件设计就固定的。A、寻找时间 B、延迟时间 C、传送时间 D、优化时间16文件系统是指（ D ）A、文件的集合 B、文件的目录C、实现文件管理的一组软件 D、文件、文件管理文件的软件及数据结构的总体17从用户的角度看，引入文件系统的主要目的是（D ）A、实现虚拟存储 B、保存系统文档 C、保存拥护和系统文档 D、实现对文件的按名存取18文件系统中用（C ）管理文件A、作业控制块 B、外页表 C、目录 D、软硬件结合的方法19为了解
16、决不同用户文件的“命名冲突”问题，通常在文件系统中采用（B ）A、约定方法 B、多级目录 C、路径 D、索引20磁盘上的文件以（ A ）为单位读写A、块 B、记录 C、柱面 D、磁道21磁带上的文件一般只能（ A ）A、顺序存取 B、随机存取 C、按键存取 D、按字节为单位存取22使用文件前必须先（ B ）文件A、命名 B、打开 C、建立 D、备份二、多项选择题1关于一级目录结构说法正确的是（ABD ） 。A、一级目录结构是最简单的目录结构 B、所有的文件都登记在同一个文件目录中C、一级目录结构简单，管理复杂 D、一级目录不支持文件重名 E、容易实现文件共享2关于二级目录结构说法正确的是（ B
17、DE ） 。A、二级目录第一级为主文件目录，主文件目录以文件名为索引B、第二级目录为用户文件目录，用户文件目录为本用户每一个文件设置一个目录项C、二级目录结构复杂，管理简单 D、二级目录支持文件重名 E、容易实现文件共享3树形目录的优点有（ ABCD ） 。A、解决了重名问题 B、有利于文件的分类 C、提高检索文件的速度 D、能进行存取权限的控制 E、管理简单，容易实现4下列文件中不属于物理文件的是（ CE ） 。A、连续文件 B、链接文件 C、记录式文件 D、索引文件 E、流式文件5顺序结构文件的特点是( AE )。A、磁盘存储空间的利用率不高 B、便于用户户扩充文件 C、存储空间不必连续D
18、、便于随机存取 E、存取信息速度快6文件的保密是指防止他人窃取文件，采用（ CE ）方法实现文件保密。A 定时转储 B、建立副本 C、为文件设置口令 D、规定文件使用权限 E、将文件译成密文三、填空题1.文件管理系统是通过把它所管理的信息（程序和数据）组织成一个个文件的方式来实现其管理的。2.文件是在逻辑上具有完整意义的信息集合，它有一个名字作标识。3把用户概念中的文件称为文件的逻辑结构，或称逻辑文件。 文件的物理结构是指文件在外存上的存储组织形式，这与存储介质的性质有关。 4用户通过对文件的存取来完成对文件的各种操作，顺序存取是按照文件的逻辑地址顺序存取，随机存取允许根据存取命令把读写指针移
19、到欲读写处来读写。按键存取是按键存取法首先搜索到要进行存取的记录的逻辑位置，再将其转换到相应的物理地址后进行存取。5无结构的流式文件是相关的有序字符的集合，字符是构成文件的基本单位。这种文件常常按长度来读取所需信息，也可以用插入的特殊字符作为分界。6顺序存储存储设备是严格依赖信息的物理位置进行定位和读/写的存储设，磁带机是一种典型的顺序存储设备；直接存取允许文件系统对应存储介质上的任意物理块。7对于记录式文件，把若干个逻辑记录合成一组存入一块的工作称“记录的成组” ，每块中的逻辑记录个数称“块因子” 。从一组逻辑记录中把一个逻辑记录分离出来的操作称“记录的分解” 。8文件系统在创建每个文件时为
20、其建立了一个文件目录，也称为文件说明或文件控制块FCB。文件目录是为文件设置用于文件描述和文件控制的数据结构。9系统要在内存中为该用户保存一些表目， “系统打开文件表”放在内存，用于保存已打开文件的目录项。每个进程一个都有一个“用户打开文件表” 。 10打开文件的主要工作是：根据文件路径名查目录；根据打开方式、共享说明和用户身份检查访问合法性；根据文件号查系统打开文件表，看文件是否已被打开。如果是，共享计数加 1，否则，信息填入系统打开文件表空表项，共享计数置为 1；在用户打开文件表中取一空表项，填写打开方式等，并指向系统打开文件表对应表项。11 关闭文件的主要工作是：将活动文件表中该文件的“
21、当前使用用户数”减 1，若为 0，则撤销此表目；若活动文件表目内容已被改过，则应先将表目内容写回外存上相应表目中，以使文件目录保待最新状态。12用户请求读文件信息时依次调用：“打开文件” 、 “读文件” 、 “关闭文件” 。13 存取控制表就是对存取控制矩阵中的一行进行压缩，可让每一个文件附加一个简单的表格，它规定了对该文件的可访问性（权限） ；可以对存取控制矩阵中的按列进行压缩。每列一张表，称为用户访问权限表，在该表中列出该用户对每个文件的访问权限14为了保证系统信息的安全和防止偶发事故造成的系统“崩溃” 、自然因素造成的数据丢失或某些不负责任的用户经常误删他人的文件，文件系统经常采用建立副本和转储的方法来保护文件。15为了解决文件系统的不一致问题，一些计算机带有一个实用程序以检验文件系统的一致性。系统启动时，特别是崩溃之后重新启动，可以运行该程序。一致性检查分为两种： 和块的一致性检查、文件的一致性检查。16对于采用移动磁头的磁盘要访问某特定的物理块时，所用时间一般包括三部分：查找时间、等待时间、传输时间。
