操作系统A-第6-8章(磁盘和文件)作业解析

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1 假定在某移动臂磁盘上,刚刚处理了访问 143 号柱面的请求,目前正在为访问 125 号柱面的请求服务,同时有若干请求者在等待服务,它们依次访问的柱面号为86,147,91,177,94,150,102,175,130请回答下列问题:(1)分别写出用先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、电梯算法的实际服务次序。(2)计算上述算法下移动臂需移动的柱面距离。

 2 假设计算机系统采用 CSCAN(循环扫描)磁盘调度策略,使用 2KB 的内存空间记录 16384 个磁盘块的空闲状态。(1)请说明在上述条件下如何进行磁盘块空闲状态的管理。(2)设某单面磁盘旋转速度为每分钟 6000 转,每个磁道有 100 个扇区,相邻磁道间的平均移动时间为 1ms。若在某时刻,磁头位于 100 号磁道处,并沿着磁道号增大的方移动(如下图所示),磁道号请求队列为 50,90,30,120,对请求队列中的每一个磁道需读取 1 个随机分布的扇区,则读完这 4 个扇区总共需要多少时间?给出计算过程。

 3.某计算机系统中的磁盘有 300 个柱面,每个柱面有 10 个磁道,每个磁道有 200 个扇区,扇区大小为 512B,文件系统的每个簇包含 2 个扇区,请回答下列问题:(1)磁盘的容量是多少?(2)假设磁头在 85 号柱面上,此时有 4 个磁盘访问请求,簇号分别为 100 260、60 005、101 660 和 110 560。若采用最短寻道时间优先(SSTF)调度算法,则系统访问簇的先后次序是什么?(3)第 100 530 簇在磁盘上的物理地址是什么?将簇号转换成磁盘物理地址的过程是由 I/O 系统的什么程序完成的?

4 设文件索引节点中有 7 个地址项,其中 4 个地址项是直接地址索引,2 个地址项是一级间接地址索引,1 个地址项是二级间接地址索引,每个地址项大小为 4 字节。若磁盘索引块和磁盘数据块大小均为 256字节,则可表示的单个文件最大长度是多少?

5 某文件系统采用索引节点存放文件的属性和地址信息,簇大小为 4KB。每个文件索引节点占 64B,有11 个地址项,其中直接地址项 8 个,一级、二级和三级间接地址项各 1 个,每个地址项长度为 4B。请回答下列问题。(1)该文件系统能支持的最大文件长度是多少?(给出计算表达式即可)(2)文件系统用 1M 个簇存放文件索引节点,用 512M 个簇存放文件数据。若一个图像文件大小为 5600B,则该文件系统最多能放多少个这样的图像文件?(3)若文件 F1 的大小为 6KB,文件 F2 的大小为 40KB,则该文件系统获取 F1 和 F2 最后一个簇号需要的时间是否相同?为什么?

 7 某文件系统以硬盘作为存储器,盘块大小为 512B,有文件 A,包含 590 个逻辑记录,每个记录占 255B,每个盘块存放 2 个记录。文件 A 在文件目录中的位置如下图所示。此树形目录结构由根目录结点、作为目录文件的中间结点和作为信息文件的叶子结点组成,每个目录项占 127B,每个物理块存放 4 个目录项。根目录的第一块常驻内存(指 root 所指的/bin,/dev,/etc,/boot,/usr,/tmp这几个目录项常驻内存)。问:(1) 若文件采用隐式链接结构,设每块的链接字占2B。如果要将文件A读入内存,至少要存取几次硬盘?为什么?(2) 若文件采用连续文件结构,如果要将文件A的逻辑记录号为480的记录读入内存,至少要存取几次硬盘?为什么?

 8.某文件系统的磁盘块大小为 4KB,目录项由文件名和索引节点号构成,每个索引节点占 256 字节,其中包含直接地址项 10 个,一级、二级和三级间接地址项各 1 个,每个地址项占 4 字节,该文件系统中子目录 stu 的结构如图(a)所示,stu 包含目录 course 和文件 doc,course 目录包含文件 course1 和 course2,各文件的文件名、索引节点号、占用磁盘块的块号如图(b)所示:​编辑请回答下列问题:(1)目录文件 stu 中每个目录项的内容是什么?(2)文件 doc 占用的磁盘块的块号 x 的值是多少?(3)若目录文件 course 的内容已在内存,则打开 course1 并将其读入内存,需要读几个磁盘块?说明理由。(4)若文件 course2 的大小增长到 6MB,则为了存取 course2 需要使用该文件索引节点的哪几级间接地址项?说明理由。


1 假定在某移动臂磁盘上,刚刚处理了访问 143 号柱面的请求,目前正在为访问 125 号柱面的请求服务,同时有若干请求者在等待服务,它们依次访问的柱面号为
86,147,91,177,94,150,102,175,130
请回答下列问题:
(1)分别写出用先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、电梯算法的实际服务次序。
(2)计算上述算法下移动臂需移动的柱面距离。

操作系统A-第6-8章(磁盘和文件)作业解析_第1张图片

 2 假设计算机系统采用 CSCAN(循环扫描)磁盘调度策略,使用 2KB 的内存空间记录 16384 个磁盘块的空闲状态。
(1)请说明在上述条件下如何进行磁盘块空闲状态的管理。
(2)设某单面磁盘旋转速度为每分钟 6000 转,每个磁道有 100 个扇区,相邻磁道间的平均移动时间为 1ms。若在某时刻,磁头位于 100 号磁道处,并沿着磁道号增大的方移动(如下图所示),磁道号请求队列为 50,90,30,120,对请求队列中的每一个磁道需读取 1 个随机分布的扇区,则读完这 4 个扇区总共需要多少时间?给出计算过程。

操作系统A-第6-8章(磁盘和文件)作业解析_第2张图片

解(1) 用位图表示磁盘的空闲块状态。每一位表示一个磁盘块的空闲状态,共需16384/32= 512个
字=512×4个字节=2KB,正好可放在系统提供的内存中。(4分)
(2)采用CSCAN调度算法,访问磁道的顺序为120,30,50,90,则移动磁道长度为20+90+20+40=
170,总的移动时间为170×1ms=170ms。由于转速为6000r/m,得出盘面转一圈的时间为:60s*1000/6000=10ms,平均旋转延迟时间为盘片旋转一周所需的时间的一半,则平均旋转延迟为5ms。总的旋转延迟时间为5ms×4=20ms。
由于转速为6000r/m,则读取一个磁道上的一个扇区的平均读取时间为10ms/100=0.1ms,总的读
取扇区的时间=0.1ms×4=0.4ms。读取上述磁道上的所有4个扇区所花费的总时间=170ms+20ms+0.4ms=190.4ms。 (10分)

 3.某计算机系统中的磁盘有 300 个柱面,每个柱面有 10 个磁道,每个磁道有 200 个扇区,扇区大小为 512B,文件系统的每个簇包含 2 个扇区,请回答下列问题:
(1)磁盘的容量是多少?
(2)假设磁头在 85 号柱面上,此时有 4 个磁盘访问请求,簇号分别为 100 260、60 005、101 660 和 110 560。若采用最短寻道时间优先(SSTF)调度算法,则系统访问簇的先后次序是什么?
(3)第 100 530 簇在磁盘上的物理地址是什么?将簇号转换成磁盘物理地址的过程是由 I/O 系统的什么程序完成的?

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4 设文件索引节点中有 7 个地址项,其中 4 个地址项是直接地址索引,2 个地址项是一级间接地址索引,1 个地址项是二级间接地址索引,每个地址项大小为 4 字节。若磁盘索引块和磁盘数据块大小均为 256字节,则可表示的单个文件最大长度是多少?

操作系统A-第6-8章(磁盘和文件)作业解析_第4张图片

5 某文件系统采用索引节点存放文件的属性和地址信息,簇大小为 4KB。每个文件索引节点占 64B,有11 个地址项,其中直接地址项 8 个,一级、二级和三级间接地址项各 1 个,每个地址项长度为 4B。请回答下列问题。
(1)该文件系统能支持的最大文件长度是多少?(给出计算表达式即可)
(2)文件系统用 1M 个簇存放文件索引节点,用 512M 个簇存放文件数据。若一个图像文件大小为 5600B,则该文件系统最多能放多少个这样的图像文件?
(3)若文件 F1 的大小为 6KB,文件 F2 的大小为 40KB,则该文件系统获取 F1 和 F2 最后一个簇号需要的时间是否相同?为什么?

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 7 某文件系统以硬盘作为存储器,盘块大小为 512B,有文件 A,包含 590 个逻辑记录,每个记录占 255B,每个盘块存放 2 个记录。文件 A 在文件目录中的位置如下图所示。此树形目录结构由根目录结点、作为目录文件的中间结点和作为信息文件的叶子结点组成,每个目录项占 127B,每个物理块存放 4 个目录项。根目录的第一块常驻内存(指 root 所指的/bin,/dev,/etc,/boot,/usr,/tmp这几个目录项常驻内存)。问:
(1) 若文件采用隐式链接结构,设每块的链接字占2B。如果要将文件A读入内存,至少要存取几次硬盘?为什么?
(2) 若文件采用连续文件结构,如果要将文件A的逻辑记录号为480的记录读入内存,至少要存取几次硬盘?为什么?

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 8.某文件系统的磁盘块大小为 4KB,目录项由文件名和索引节点号构成,每个索引节点占 256 字节,其中包含直接地址项 10 个,一级、二级和三级间接地址项各 1 个,每个地址项占 4 字节,该文件系统中子目录 stu 的结构如图(a)所示,stu 包含目录 course 和文件 doc,course 目录包含文件 course1 和 course2,各文件的文件名、索引节点号、占用磁盘块的块号如图(b)所示:
操作系统A-第6-8章(磁盘和文件)作业解析_第8张图片
请回答下列问题:
(1)目录文件 stu 中每个目录项的内容是什么?
(2)文件 doc 占用的磁盘块的块号 x 的值是多少?
(3)若目录文件 course 的内容已在内存,则打开 course1 并将其读入内存,需要读几个磁盘块?说明理由。
(4)若文件 course2 的大小增长到 6MB,则为了存取 course2 需要使用该文件索引节点的哪几级间接地址项?说明理由。

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