🏷️ 知识点：操作系统

下列文件物理结构中，适合随机访问且易于文件扩展的是()。

A. 连续结构

B. 索引结构

C. 链式结构且磁盘块定长

D. 链式结构且磁盘块变长

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正确答案：B

文件的物理结构包括连续、链式、索引三种，其中链式结构不能 实现随机访问，连续结构的文件不易于扩展。

因此随机访问且易于扩展是索引结构的特性。

程序员利用系统调用打开I/O 设备时，通常使用的设备标识是()

A、逻辑设备名

B、物理设备名

C、主设备号

D、从设备号

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正确答案：A

设备管理具有设备独立性的特点，操作系统以系统调用方式来请求某类设备时，使用的是 逻辑设备名 。

而在程序实际执行时，将逻辑设备名 转换为对应的 物理设备名 。

(7分)三个进程 P1、P2、P3 互斥使用一个包含 N( N>0)个单元的缓冲区。P1 每次用 produce( 生 成一个正整数并用 put() 送入缓冲区某一空单元中；P2 每次用getodd0 从该缓冲区中取出一个奇数并用 countodd( 统计奇数个数；P3 每次用geteven( 从该缓冲区中取出一个偶数并用 counteven( 统计偶数个数。请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义信号量的含义。要求用伪代码描 述。

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互斥资源：缓冲区只能互斥访问，因此设置互斥信号量 mutex。

同步问题： P 1 、 P 2 因为奇数的放置与取用而同步，设同步信号量 odd； P 1 、 P 3 因为偶数的放置与取用而同步，设置同步信号量 even； P 1 、 P 2 、 P 3 因为共享缓冲区，设同步信号量 empty, 初值为 N。程序如下：

semaphore mutex = 1;
semaphore odd = 0, even = 0;
semaphore empty = N;

//生产者：产生数字放入缓冲区
P1()
{
    while (true)
    {
        x = produce();        
        P(empty);        //申请空闲位置
        P(mutex);        //互斥访问缓冲区
        put();
        V(mutex);

        if (x % 2 == 0)
            V(even);
        else
            V(odd);
    }
}

//奇数消费者
P2()
{
    while (true)
    {
        P(odd);
        P(mutex);
        getodd();
        V(mutex);
        V(empty);
        countodd();
    }
}

//偶数消费者
P3()
{
    while (true)
    {
        P(even);
        P(mutex);
        geteven();
        V(mutex);
        V(empty);
        counteven();
    }
}

(8分)请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下表所示：

页面大小为4KB, 一次内存的访问时间是100ns, 一次快表( TLB) 的访问时间是10ns, 处理一次缺页 的平均时间108ns (已含更新 TLB 和页表的时间),进程的驻留集大小固定为2,采用最近最少使用置 换算法( LRU) 和局部淘汰策略。假设① TLB 初始为空；②地址转换时先访问 TLB, 若 TLB 未命 中，再访问页表(忽略访问页表之后的 TLB 更新时间);③有效位为0表示页面不在内存，产生缺页 中断，缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。设有虚地址访问序列2362H 、1565H、 25A5H, 请问：

(1)依次访问上述三个虚地址，各需多少时间?给出计算过程。

(2)基于上述访问序列，虚地址1565H 的物理地址是多少?请说明理由。

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1）根据页式管理的工作原理，应先考虑页面大小，以便将页号和页内位移分解出来。页面大小为 4KB, 即 2¹²B，则得到页内位移占虚地址的低 12 位，页号占剩余高位。可得三个虚地址的页号 P 如下

（十六进制的一位数字转换成 4 位二进制，因此，十六进制的低三位正好为页内位移，最高位为页号）：

2362H：P=2，访问快表 10ns，因初始为空，访问页表 100ns 得到页框号，合成物理地址后访问主存 100ns，共计 10ns+100ns+100ns=210ns。

1565H：P=1，访问快表 10ns，落空，访问页表 100ns 落空，进行缺页中断处理 10⁸ns，访问快表 10ns，合成物理地址后访问主存 100ns，共计 10ns+100ns+10⁸ns+10ns+100ns=100000220ns.

25A5H：P=2，访问快表，因第一次访问已将该页号放入快表，因此花费 10ns 便可合成物理地址，访问主存 100ns，共计 10ns+100ns=110ns。

2）当访问虚地址 1565H 时，产生缺页中断，合法驻留集为 2，必须从页表中淘汰一个页面，根据题目的置换算法，应淘汰 0 号页面，因此 1565H 的对应页框号为 101H。由此可得 1565H 的物理地址为 101565H。