第5章习题解答
一、填空
1．一个文件的文件名是在创建该文件时给出的。
2．所谓“文件系统”，由与文件管理有关的那部分软件、被管理的文件以及管理所需要的数据结构三部分组成。
3．块是辅助存储器与内存之间进行信息传输的单位。
4．在用位示图管理磁盘存储空间时，位示图的尺寸由磁盘的总块数决定。
5．采用空闲区表法管理磁盘存储空间，类似于存储管理中采用可变分区存储管理方法管理内存储器。
6．操作系统是通过文件控制块（FCB）感知一个文件的存在的。
7．按用户对文件的存取权限将用户分成若干组，规定每一组用户对文件的访问权限。这样，所有用户组存取权限的集合称为该文件的存取控制表。
8．根据在辅存上的不同存储方式，文件可以有顺序、链接和索引三种不同的物理结构。
9．如果把文件视为有序的字符集合，在其内部不再对信息进行组织划分，那么这种文件的逻辑结构被称为“流式文件”。
10．如果用户把文件信息划分成一个个记录，存取时以记录为单位进行，那么这种文件的逻辑结构称为“记录式文件”。
二、选择
1．下面的 B 不是文件的存储结构。
A．索引文件B．记录式文件
C．串联文件D．连续文件
2．有一磁盘，共有10个柱面，每个柱面20个磁道，每个盘面分成16个扇区。采用位示图对其存储空间进行管理。如果字长是16个二进制位，那么位示图共需A字。
A．200 B．128 C．256 D．100
3．操作系统为每一个文件开辟一个存储区，在它的里面记录着该文件的有关信息。这就是所谓的 B 。
A．进程控制块B．文件控制块
C．设备控制块D．作业控制块
4．文件控制块的英文缩写符号是 C 。
A．PCB B．DCB C．FCB D．JCB
5．一个文件的绝对路径名总是以 C 打头。
A．磁盘名B．字符串C．分隔符D．文件名6．一个文件的绝对路径名是从 B 开始，逐步沿着每一级子目录向下，最后到达指定文件的整个通路上所有子目录名组成的一个字符串。
A．当前目录B．根目录
C．多级目录D．二级目录
7．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．保存用户和系统文档
C．保存系统文档D．实现对文件的按名存取
8．按文件的逻辑结构划分，文件主要有两类：A。
A．流式文件和记录式文件B．索引文件和随机文件
C．永久文件和临时文件D．只读文件和读写文件
9．位示图用于 B 。
A．文件目录的查B．磁盘空间的管理
C．主存空间的共享D．文件的保护和保密
10．用户可以通过调用 C 文件操作，来归还文件的使用权。
A．建立B．打开C．关闭D．删除
三、问答
1．试说出MS-DOS或Windows对文件名的命名规则。举几个例子，说明哪个文件名起得是对的，哪个文件名起得是不符合命名规则的。
答：例如MS-DOS，它的文件名由两部分组成：文件名和扩展名。文件名由1～8个字符组成；在文件名的后面，可以跟随扩展名（可选）。扩展名总是以一个点开始，然后是1～3个字符。组成文件名和扩展名的字符可以如下。
英文字母：A～Z，a～z，共52个（不区分大小写）。
数字符号：0～9。
特殊符号：$、#、&、@等。
不能使用的字符有*、？等。
例如：
< abc.obj
等都是正确的文件名；而：
<
是不正确的文件名。
对于Windows，文件名最多可以有256个字符，其他与MS-DOS类同。
2．试说出在MS-DOS里打印机的文件名。举一个包含有这个名字的MS-DOS命令，它的含义是什么？
答：在MS-DOS里，可以把打印机视为只写文件来处理，这时打印机的文件名是：PRN。例如命令：
COPY\USER\FILE1 PRN
表明是把文件“\USER\FILE1”拷贝到文件PRN，也就是把文件“\USER\FILE1”在打印机上打印出来。
3．为什么位示图法适用于分页式存储管理和对磁盘存储空间的管理？如果在存储管理中采用可变分区存储管理方案，也能采用位示图法来管理空闲区吗？为什么？
答：无论是分页式存储管理还是磁盘存储空间的管理，它们面对的管理对象——存储块（内存块或磁盘块）的数量，在系统的运行过程中是固定不变的。因此，可以很方便地用相同数量的二进制位来对应管理它们。但如果在存储管理中采用可变分区存储管理方案，那么在系统运行时，分区的数目是变化的。因此，也就无法用位示图法来管理这些分区的使用情况。
4．有些操作系统提供系统调用命令RENAME给文件重新命名。同样，也可以通过把一个文件复制到一个新文件、然后删除旧文件的方法达到给文件重新命名的目的。试问这两种做法有何不同？
答：使用RENAME命令给文件重新命名时，用户要提供两个参数：旧文件名，新文件名。RENAME命令将根据旧文件名到文件的目录项，把里面登记的旧文件名改为新文件名。所以，文件重新命名的功能就是修改该文件目录里的文件名，其他特性不变。
后一种方法是先对文件进行复制，为其起一个新的名字，然后再删除旧的文件。这时，
复制过程犹如创建一个文件，新文件除了名字与以前不同外，文件的某些特性也改变了，例如存放的地址不同了。所以，采用这种方法虽然也能够达到给文件重新命名的目的，但显得要比前一种方法复杂一些。
5．“文件目录”和“目录文件”有何不同？
答：“文件目录”是指一个文件的目录项，里面存放着文件的有关数据信息。“目录文件”则是指如果文件很多，那么文件目录项的数量也就很多。为此，操作系统经常把这些目录项汇集在一起，作为一个文件来加以管理，这就是所谓的“目录文件”。因此，“文件目录”和“目录文件”是两个不同的概念，不能混为一谈。
6．一个文件的绝对路径名和相对路径名有何不同？
答：在树型目录结构中，用户要访问一个文件，必须使用文件的路径名来标识文件。从根目录出发、一
直到所要访问的文件，将所经过的目录名字用分隔符连接起来，所形成的字符串，就是该文件的绝对路径名。如果是从当前目录出发，一直到所要访问的文件，将所经过的目录名字用分隔符连接起来，所形成的字符串，就是该文件的相对路径名。可以看出，绝对路径名是文件的全名，必须从根目录开始。所以，一个文件的绝对路径名是惟一的。相对路径名总是从当前目录往下，所以文件的相对路径名与当前位置有关，是不惟一的。
7．试述“创建文件”与“打开文件”两个系统调用在功能上的不同之处。
答：所谓“创建文件”，表示原先该文件并不存在。所以创建文件时，最主要的功能是在磁盘上为其开辟存储空间，建立起该文件的FCB。文件创建后，有了它的FCB，系统才真正感知到它的存在；“打开文件”是这个文件已经存在，只是它的有关信息不在内存。因此，打开文件最主要的功能是把该文件FCB中的信息复制到内存中，以便为随后对文件的操作带来便利。
8．试述“删除文件”与“关闭文件”两个系统调用在功能上的不同之处。
答：“删除文件”最主要的功能是把该文件的FCB收回。文件没有了FCB，系统也就无法感知到它的存在了。所以，在执行了删除文件的命令后，这个文件就在系统里消失了；而“关闭文件”最主要的功能是把复制到内存活动目录表里的该文件的FCB信息取消。这样一来，在内存活动目录表里没有了该文件的信息，就不能够对这个文件进行读、写了。所以，关闭一个文件后，这个文件还存在，只是不能对它操作
了。如果要操作，就必须再次将它打开（即把FCB里的信息复制到内存的活动目录表），然后再进行操作。
9．为什么在使用文件之前，总是先将其打开后再用？
答：有关文件的信息都存放在该文件的FCB里，只有到文件的FCB，才能获得它的一切信息。但FCB是在磁盘里。因此，只要对文件进行操作，就要到磁盘里去它的FCB。这种做法，无疑影响了文件操作的执行速度。正因为如此，操作系统才考虑在对文件进行操作前，先将其打开，把文件的FCB内容复制到内存中来。这样，查文件的FCB，就不必每次都要去访问磁盘。
10．如果一个文件系统没有提供显式的打开命令（即没有OPEN命令），但又希望有打开的功能，以便在使用文件时能减少与磁盘的交往次数。那么应该把这一功能安排在哪个系统调用里合适？如何安排？
答：文件系统中设置打开命令的根本目的，是减少文件操作时与磁盘的交往次数。如果系统没有提供显式的打开命令，但又要能减少与磁盘的交往次数，那么只需把这一功能安排在读或写系统调用命令里。这时，在读、写命令功能前面添加这样的处理：总是先到内存的活动目录表里查该文件的FCB。如果到，则表明在此前文件已经被打开，于是就可以立即进行所需要的读、写操作；如果没有到，那么表明在此前文件还没有打开。于是应该先按照文件名，到磁盘上去查该文件的FCB，把它复制到内存的活动目录表里，然后再进行对它的操作。
四、计算
1．我们知道，可以用位示图法或成组链接法来管理磁盘空间。假定表示一个磁盘地址需要D个二进制位，一个磁盘共有B块，其中有F块空闲。在什么条件下，成组链接法占用的存储空间少于位示图？
解：依题意，该磁盘共有B块，这意味采用位示图法来管理磁盘空间时，共需要B个二进制位构成位示图的存储空间；另一方面，现在共有F个空闲块，而表示一个磁盘地址（即一个空闲块）需要D个二进制位。所以在当前条件下，用成组链接法来管理磁盘空间中的F个空闲块时，要用F×D个二进制位的存储空间来管理它们。因此，只要题中所给的D、B、F三者之间满足关系：
B>F×D
就可以保证使用成组链接法占用的存储空间少于位示图。
2．假定磁带的存储密度为每英寸800个字符，每个逻辑记录长为160个字符，记录间隙为0.6英寸。现在有1000个逻辑记录需要存储到磁带上。分别回答：
（1）不采用记录成组技术，这时磁带存储空间的利用率是多少？
（2）采用以5个逻辑记录为一组的成组技术进行存放，这时磁带存储空间的利用率是多少？
（3）若希望磁带存储空间的利用率大于50%，应该多少个逻辑记录为一组？
解：（1）如果不采用记录成组技术，存放一个逻辑记录，就要有一个记录间隙。因为磁带的存储密度为每英寸800个字符，每个逻辑记录长为160个字符。所以一个逻辑记录占用的磁带长度是：
160/800=0.2（英寸）
一个记录间隙所需要的磁带长度为0.6英寸。所以，磁带存储空间的利用率是：
0.2/（0.2+0.6）=0.25=25%
（2）采用以5个逻辑记录为一组的成组技术进行存放，表示存放5个逻辑记录后，有一个记录间隙。5个逻辑记录占用的磁带长度是：
0.2×5=1（英寸）
这时一个记录间隙所需要的磁带长度仍为0.6英寸。所以，这时磁带存储空间的利用率是：1/（1+0.6）=0.625=62.5%
（3）若希望磁带存储空间的利用率大于50%，假定应该x个逻辑记录为一组。这就是说，存放x个逻辑
记录后，有一个记录间隙。x个逻辑记录占用的磁带长度是：0.2×x（英寸）；这时一个记录间隙所需要的磁带长度仍为0.6英寸。所以，磁带存储空间的利用率是：x/（x+0.6）=0.5
解这个一元一次方程式，x=3。也就是说，当把3个以上的逻辑记录组成一组时，磁带存储空间的利用率将大于50%。
3．假定有一个名为MYFILE的文件，共有10个逻辑记录，每个逻辑记录长为250个字节。磁盘块尺寸为512字节，磁盘地址需要2个字节表示。把MYFILE采用链接结构存储在磁盘上。
（1）画出该文件在磁盘上的链接结构图（磁盘块号自定）。
（2）现在用户要读文件上包含第1425个字符的逻辑记录。给出完成这一请求的主要工作步骤。
解：（1）由于每个逻辑记录长为250个字节，磁盘块尺寸为512字节。所以，每个磁盘块里可以存放两个逻辑记录，余下的字节用于存放指针，文件总共需要5块。假定系统分配给该文件的磁盘块号是：25、33、10、56、4。于是，该文件在磁盘上的链接结构图如图5-1所示。
X文件的目录
文件名的命名规则图5-1 计算题3的图示
（2）首先要知道包含第1425字节的逻辑记录应该放在链接结构的第几块。因为一个逻辑记录是250个字节，2个逻辑记录放在一个磁盘块里。所以
1425/（250×2）=2（“/”表示整除运算）
即包含第1425字节的逻辑记录应该放在链接结构的第3块（注意，由于是用整除，所以第1块应该是0）。
其次，文件系统沿着指针，把第3块（也就是块号为56的块）读入内存缓冲区中。
最后，由
1425%（250×2）=425 （“%”表示求余运算）
且
250×1<425<250×2
所以把缓冲区里的第2个记录读到用户指定的内存区里。
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