3. （本题8分）在UNIX操作系统采用的索引节点方式记录文件在磁盘的存储位置方法中，

每个索引节点有13个地址项。其中前10个地址项用于直接寻址，后3个为间接寻址的索引块指针。假如盘块的大小为4K，试计算：

（1） 直接索引寻址最大支持的多大的文件？（2分）

（2） 一级间接索引寻址最大支持的多大的文件？（3分） （3） 二级间接索引寻址最大支持的多大的文件？（3分） 解：

（1） 4KB

（2） 4K x 4K + 4K = 16MB + 4K

（3） 4K x 4K x 4K + 4K x 4K + 4K = 64Gb + 16MB + 4K

五、应用题（本题满分46分，共含6小题）

1. （本题6分）进程控制块PCB是操作系统进行进程管理和内存管理中的重要数据结构。试：

（1） 写出进程控制块中记录的主要内容。（2分） （2） 描述进程控制块在进程管理中的作用。（2分） （3） 描述进程控制块在内存管理中的作用。（2分） 解：

（1） 进程名等基本信息、状态、页表基址、断点和现场......指针。 （2） 感知进程的状态、暂存断点和现场、动态地址重定向、队列等。 （3） 记录页表基址，在销毁进程时释放所占用的内存。

2. （本题6分）设有5个进程之间有下图所示的同步关系。试在这5个进程中用P（）、V（）

函数控制它们之间的同步。

解：

设P1对P2的同步控制信号量为s1、P2对P3的信号量为s2、P2对P4的信号量为s3、P2对P5的信号量为s4、P3对P4的信号量为s5 Semaphore s1 = s2 = s3 = s4 = s5 = 0; P1 { …..code…..V(s1); }

P2 { P(s1);…..code….. V(s2); V(s3); V(s4) } P3 { P(s2); …..code….. V(s5); }

P4 { P(s3); P(s5); …..code…..} P5 { P(s4); …..code…..}

3. （本题8分）在多用户并发访问情况下，服务器为每个用户连接建立一个进程。为了保证

数据库数据的一致性，要求对数据库读写操作的限制条件是：

（1）允许任意多的进程对数据库同时读访问； （2）一次只允许一个写进程对数据库进行写访问；

（3）如果有一个进程正在进行写数据库操作，禁止任何读进程进行读操作。 试写出数据库读进程和写进程的示意程序代码，通过信号量和P、V函数实现上述读写限制。

解：

参见教材P83读者-写者问题

4. （本题8分）假设操作系统提供Create（）、Read（）、Write（）、Close（）等API函数，

使用户态下的用户程序通过这些API函数访问外部设备。

（1） 请画图并描述操作系统如何进行设备访问控制，避免外部设备访问冲突的（4

分）

（2） 请画图并描述操作系统如何使用虚拟设备技术（SPOOLing）提高设备访问效率

的。（4分）

解： （1）

BIOS在创建操作系统进程时将操作系统设置为核心态，使操作系统可以直接访问硬件。操作系统将各个IO驱动程序设置为核心态。在创建应用程序进程时，将所有用户进程设置为用户态。

由于CPU拒绝执行用户态进程中访问IO的指令和调用核心态进程的指令，用户进程不能够直接访问外设或调用外设驱动程序，只能通过调用操作系统提供的API函数访问外设。 用户进程访问外设时，需要使用create（）API函数向操作系统的设备管理进程申请，获得设备访问句柄后才能继续调用write（）或read（）API函数来访问外设。

当用户进程申请访问某个外设，而该外设正被其它进程占用时，操作系统的设备管理进程就会阻塞该进程，直到外设被其它进程释放。因此，避免了进程间外部设备的访问冲突。 （2）