自考 02326 操作系统 简答题、综合题分类汇总解析
以下是博主个人整理的从2018年到2020年的新版操作系统大题，如果有纰漏请您指正，如果转载请指明出处，如果对您有帮助请点赞支持。
第一类【知识点】磁盘高速缓存-记录的成组
201804T35
假定某系统中，磁带的记录密度为每英寸800个字符，每个逻辑记录长为160个字符，块与块之间的间隙为0.5英寸。现有600个逻辑记录需要存储到磁带上，请问：
（1）如果不采用成组操作，磁带空间的利用率是多少？
（2）在采用6个逻辑记录为一组的成组操作时，磁带空间的利用率是多少？
【答案】
(1)不采用成组操作，每个逻辑记录需要占用的磁带长度=160/800=0.2英寸，块与块之间的间隙为0.5英寸。故磁带空间的利用率为0.2/(0.2+0.5)=28.57%
(2)采用成组操作时，6个记录的长度是160×6=960,所占磁带长度=960/800=1.2英寸，磁带空间的利用率=1.2/(1.2+0.5)=70.59%。
【解析】
记录的成组是把若干个逻辑记录合成一组存储到一个物理块的工作，称为记录的成组。记录的分解是从一组记录中把一个逻辑记录分离出来的操作，称为记录的分解。
记录的成组其优点是：提高了磁盘利用率，减少了启动磁盘的次数，提高系统工作效率。
在本题中，磁带空间的利用率和存储的密度及块与块之间的间隙相关，记录不成组时，存储的密度小，磁带利用率低，记录成组时，存储的密度大，磁带利用率高。利用率跟存储多少记录无关，比如存600个记录，计算时不需要使用。
201810T35
假定某系统中，磁带的记录密度为每英寸1200个字符，每个逻辑记录长为200个字符，块与块之间的间隙为0.5英寸。请问，为了使磁带空间利用率达到70%,采 用记录成组操作时的块因子应为多少？
【答案】
设块因子为 x。
每条记录所占磁带空间为 200/1200 = 1/6 英寸 ， 则 （x * 1/6）/ （x*1/6 + 0.5） = 0.7 解方程可得 x = 7
所以，成组操作时，块因子应该为 7。
【解析】
没什么好说的，上一题的逆过程。
第二类 【知识点】磁盘调度策略-信息的优化分布
201810T39
假定某磁盘的旋转速度是每圈48ms,格式化后每个盘面被分成8个扇区，现有8 个逻辑记录存储在同一磁道上，安排如下所示：
处理程序要顺序处理以上记录，每读出一个记录后要花12ms的时间进行处理，然后再顺序读下一个记录并进行处理。请问：
（1）顺序处理完这8个记录总共花费了多少时间？
（2）现对记录进行优化分布，使处理程序能在最短时间内处理完这10个记录。请给出记录优化分布的示意图，并计算所需时间。
【答案】
（1）（6+12）*8 + 36*7 = 396ms
（2）记录优化分布如下（或画示意图）：
所需要时间为：8*（6+12）=144ms 。
【解析】
由转盘转速可知，读一个记录需要花48/8=6ms的时间，当花了6ms的时间读出第一个记录，并花费12ms时间进行处理后，第4个记录的位置已经旋转到读写磁头下面。为了顺序处理第2个记录，必须等待磁盘把第2个记录旋转到读写磁头位置下面，即要(8-2)*6=36ms的延迟时间，除去第1个记录，其他的都遵循此规律，故处理这8个记录所花时间为（6+12）*8 + 36*7 = 396ms。
优化后，当读出一个记录并对之处理完毕后，读写磁头正好处于需要独处的下一个记录位置上，这样可以立即读出该记录而没有延迟时间，故优化后所花费的时间为8*（6+12）=144ms 。
第三类【知识点】UNIX的三级索引结构
201904T39
某UNIX操作系统釆用i结点管理文件的存储空间，假设磁盘块大小为2048字节，每个地址占64位（8个字节）,i结点包括13个地址项，其中10个地址用来存直接地址，一个地址项存一次间接地址，一个地址项存二次间接地址，一个地址项存三次间接地址。请问，系统能管理的单个文件最大长度是多少？
【答案】
10 个直接地址表示的文件大小为：10 × 2KB = 20KB
一个一次间接地址，每个盘块大小为 2048B，每个地址项占 8 个字节，所以每个硬盘块中可以存放 2048 / 8= 256 个盘块号（或叫簇），所以能存放的文件大小为：256×2KB = 512KB
一个二次间接地址，共能存放 256×256 个盘块号，能存放的文件大小为：256×256×2KB = 128MB
一个三次间接地址，共能存放256×256个盘块号，能存放的文件大小为：256×256×256×2KB = 32GB
所以一个文件的最大长度 = 20KB + 512KB + 128MB + 32GB
【解析】
参考图如下
201910T39
某UNIX操作系统采用i结点管理文件的存储空间，假设i结点包括13个地址项，其中10个地址用来存直接地址，一个地址项存一重间接地址，一个地址项存二重间接地址，一个地址项存三重间接地址。每个磁盘块地址占64位（8个字节），磁盘块大小为2048字节，如果要存取某文件的字节偏移量是1260000,请问，需要读取几次硬盘？请写出中间过程。
【答案】
1260000 / 2048 = 615.234 因此地址在第 615 个盘块中。
去掉 10 个直接地址 615 – 10 = 605
一个一重间接地址，每个盘块大小为 2048 字节，每个地址项占 8 个字节，所以每个簇中可以存放 256 个盘块号，605 – 256 = 349
一个二重间接地址，能存放 256 个一重间接地址，第一个一重间接地址，放 256 个盘块号，所以是放在第二个一重间接地址中。
所以，需要先读取该文件的 i 结点的盘块，访问一次一重间接地址的盘块，访问一次二 重间接地址的盘块，再访问 1260000 地址的盘块，所以，共需要访问磁盘 4 次。
【解析】
同上
第四类【知识点】虚拟页式存储地址转换过程-转换检测缓冲区(TLB)
202008T38
在虚拟页式存储系统中，其页表（单级页表）存放在内存中。
(1）如果一次物理内存访问需要150ns，试问实现一次页面访问至少需要的存取时间是多少?
(2）如果系统有快表（TLB)，快表的命中率为90%，查询一次快表的时问为30ns，试问此时实现一次页面访问平均存取时间为多少?
(3）采用快表后的平均存取时间比没有采用快表时下降了百分之几?
【答案】
(1）150 * 2 = 300ns
(2）( 150 + 30 )* 90% + ( 150 + 150 ) * 10% = 192 ns (此处是采取教材上默认的情况：TLB查找与内存查找并行，实际考试中请自己辨别，目前这个解法是和答案一致的)
(3）( 300 - 192 ) / 300 * 100% = 36%
【解析】
①明确访存过程
通常访问内存的过程分为两步，
第一步：访问内存，查找页表及其对应框，形成物理地址
第二步：访问内存，根据物理地址，计算实现对内存单元的访问，读写数据或指令
②理解快表快在哪里
快表：为提高CPU访存速度，用来存放最近被访问过的页表项（类似浏览器的经常访问网页记录）
因此免除了从头到尾挨个访问内存的过程，只在快表中查找即可，访存速度大大提高
也就是针对上述第一步访问内存，查找页表的效率进行了提升
③进行有无快表访存速度的比较
无快表：两次访问内存
有快表 (命中率为N且访问TLB与访问内存并行) ：{ ( 两次访问内存 ) × ( 1-N ) + (一次访问内存 + 一次访问快表) × N }
有快表 (命中率为N且访问TLB失败后才访问内存) ：{ ( 两次访问内存 + 一次访问快表 ) × ( 1-N ) + ( 一次访问内存 + 一次访问快表 ) × N }
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