操作系統(tǒng)課后習(xí)題答案第1到2章

1、操作系統(tǒng)課后習(xí)題答案第1 到 2 章第一章習(xí)題1. 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)？計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是怎樣構(gòu)成的？（ p.1 ）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一種可以按用戶的要求接收和存儲(chǔ)信息、自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并輸出結(jié)果信息的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件子系統(tǒng)和軟件子系統(tǒng)。2. 什么是操作系統(tǒng)？請(qǐng)說明操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用和地位。（ p.2 ）操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，該軟件由若干程序模塊組成，它的作用是有效地組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，控制程序的執(zhí)行，并向用戶提供各種服務(wù)功能，使得用戶能夠靈活、方便地使用計(jì)算機(jī)，并使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)極為重

2、要的部分，是系統(tǒng)軟件中首要和必不可少的部分。3. 操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的哪些資源？（ p.5 ）操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件資源和軟件資源，前者包括中央處理器、內(nèi)存、外存及其他外部設(shè)備、文件和數(shù)據(jù)；后者包括各種系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。4. 請(qǐng)從資源管理的角度說明操作系統(tǒng)的主要功能。（ p.5 ）從資源管理的角度看，操作系統(tǒng)的主要功能是提供一些機(jī)制去協(xié)調(diào)程序間的競爭、對(duì)資源進(jìn)行合理使用、施加保護(hù)，以及采取虛擬技術(shù)來“擴(kuò)充 ” 資源等。5. 操作系統(tǒng)有哪些基本特征？（ p p.34 ）操作系統(tǒng)的主要特征有以下3 各方面：并發(fā)性指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中同時(shí)存在若干個(gè)運(yùn)行著的程序，從宏觀上看，這些程序

3、在同時(shí)鑲嵌推進(jìn)。共享性指操作系統(tǒng)程序與多個(gè)用戶程序共用系統(tǒng)中的各種資源。隨機(jī)性操作系統(tǒng)是在一種隨機(jī)的環(huán)境下運(yùn)行的，操作系統(tǒng)不能對(duì)所運(yùn)行的程序的行為以及硬件設(shè)備的情況作出任何事先的假定。6. 請(qǐng)敘述各類操作系統(tǒng)的工作方式及特點(diǎn)。批處理操作系統(tǒng)的工作方式是用戶將作業(yè)交給系統(tǒng)操作員，后者在收到作業(yè)后成批輸入到計(jì)算機(jī)中，形成一個(gè)連續(xù)的、自動(dòng)轉(zhuǎn)接的作業(yè)流，系統(tǒng)自動(dòng)、依次執(zhí)行每個(gè)作業(yè)。最后由操作員將執(zhí)行完畢的作業(yè)結(jié)果交給用戶。該操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是成批處理，用戶不能干預(yù)自己作業(yè)的遠(yuǎn)行。分時(shí)系統(tǒng)的工作方式是一臺(tái)主機(jī)連接若干個(gè)終端，而終端可由一個(gè)用戶使用，通過交互式地向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求，系統(tǒng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理

4、服務(wù)請(qǐng)求，并通過交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果。該系統(tǒng)具有多路性、交互性、獨(dú)占性和及時(shí)性的特點(diǎn)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的工作方式是使計(jì)算機(jī)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，同時(shí)完成對(duì)該事件的處理，并能控制所有實(shí)時(shí)設(shè)備和實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是能在嚴(yán)格的時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)外部請(qǐng)求做出反應(yīng)，以及具有高度可靠性。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置的操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的各臺(tái)計(jì)算機(jī)有機(jī)地聯(lián)合起來，實(shí)現(xiàn)各臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通信及資源共享。其特點(diǎn)是自治性、互聯(lián)性、統(tǒng)一性、具有資源共享及信息交換功能等。分布式操作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的更高級(jí)形式，除了有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能之外，其特征是系統(tǒng)中所有主機(jī)使用同一

5、個(gè)操作系統(tǒng)、資源的深度共享、透明性和自治性。7. 請(qǐng)比較批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)系統(tǒng)之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。相同點(diǎn)： 這三類操作系統(tǒng)均為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中普遍使用的操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)本身以及它所管理的對(duì)象都是并發(fā)的系統(tǒng)，是一個(gè)極其復(fù)雜和龐大的軟件系統(tǒng)。不同點(diǎn)： 批處理操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是成批處理，用戶不能干預(yù)自己作業(yè)的遠(yuǎn)行；分時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)是多路性、 交互性、獨(dú)占性和及時(shí)性；實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是能在嚴(yán)格的時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)外部請(qǐng)求做出反應(yīng)，以及具有高度可靠性。8. 請(qǐng)描述分時(shí)系統(tǒng)下響應(yīng)時(shí)間的含義。( p.16 )分時(shí)系統(tǒng)中，通常把用戶從終端發(fā)出命令到系統(tǒng)給予回答所經(jīng)歷的時(shí)間定義為響應(yīng)時(shí)間。9. 在什么情況

6、下應(yīng)該采用批處理方式？在什么情況下應(yīng)該考慮分時(shí)系統(tǒng)策略？批處理系統(tǒng)適用于追求系統(tǒng)資源利用率高、作業(yè)吞吐率高的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。分時(shí)系統(tǒng)適用于需要提供交互式快速服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。10. 現(xiàn)代的通用操作系統(tǒng)把批處理方式和分時(shí)方式二者結(jié)合起來，為什么要這樣做？這樣的結(jié)合有什么特點(diǎn)？( p.16 )這樣的操作系統(tǒng)結(jié)合了批處理和分時(shí)兩種系統(tǒng)的特點(diǎn)，該系統(tǒng)把處理終端用戶的交互式的、比較小的但需要及時(shí)處理的作業(yè)作為“前臺(tái)作業(yè)” 予以優(yōu)先處理；把需要較長運(yùn)行時(shí)間、需要調(diào)用其他外部設(shè)備、比較大型但無須終端用戶干預(yù)的且不需要立即處理的作業(yè)作為“后臺(tái)作業(yè)”進(jìn)行批處理。這樣，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)忙閑結(jié)合，能更有效地利用計(jì)算機(jī)系

7、統(tǒng)的資源。11. 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有什么主要特征？( p.16 )實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主要特征是在嚴(yán)格時(shí)間范圍內(nèi)，對(duì)外部請(qǐng)求做出反應(yīng)，系統(tǒng)要有高度的可靠性。12. 在如下的應(yīng)用場合中，應(yīng)該選用什么類型的操作系統(tǒng)呢？并請(qǐng)說明為什么。導(dǎo)彈控制；實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)國家統(tǒng)計(jì)局軟件；通用的分時(shí)/批處理操作系統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制；實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)火車訂票系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)電子游戲。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)13. 請(qǐng)說明什么是SPOOLing 技術(shù)？在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中有沒有使用SPOOLing 技術(shù)？( p.15 ) SPOOLing 技術(shù)的全稱是“同時(shí)的外部設(shè)備聯(lián)機(jī)操作”。 該技術(shù)是用磁盤設(shè)備作為主機(jī)的直接輸入輸出設(shè)備，主機(jī)直接從磁

8、盤上選取作業(yè)遠(yuǎn)行，作業(yè)的執(zhí)行結(jié)果業(yè)存在磁盤上，通道負(fù)責(zé)將用戶作業(yè)從外設(shè)動(dòng)態(tài)寫入磁盤，并使這一操作與主機(jī)并行。從而大大提高了處理器和各種外部設(shè)備的利用效率。由于SPOOLing 技術(shù)需要通道技術(shù)，所以一般用于大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和那些對(duì) I/O 處理能力要求比較嚴(yán)格的系統(tǒng)中，一般低檔微型計(jì)算機(jī)中，不使用此技術(shù)。(p.44)14. 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)都是配置在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的操作系統(tǒng)，它們之間有什么本質(zhì)上的不同？(p.27) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的，是在各種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)之上按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)開發(fā)的軟件，它包括網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。分布式操作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)操作

9、系統(tǒng)的更高級(jí)形式，除了有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能之外，其特征是系統(tǒng)中所有主機(jī)使用同一個(gè)操作系統(tǒng)、資源的深度共享、透明性和自治性。15. 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程包括哪些方面，在每個(gè)方面都要考慮什么問題？(pp.2021) 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程包括功能設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在每個(gè)方面均應(yīng)考慮使操作系統(tǒng)具有可靠性、高效性、易維護(hù)性、易移植性、安全性幾簡明性等問題。16. 操作系統(tǒng)開發(fā)過程中面臨的主要問題是什么？(p.19) 面臨的主要問題是設(shè)計(jì)復(fù)雜程度高、正確性難以保證、研制周期長。17. 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是什么？(p.23) 目標(biāo)有三條：系統(tǒng)模塊化、模塊標(biāo)準(zhǔn)化、通信規(guī)范化。18. 影響操作系統(tǒng)正確性的因

10、素有哪些？(pp.2021) 影響操作系統(tǒng)正確性的因素包括操作系統(tǒng)的功能成分多、各種外部設(shè)備的接口復(fù)雜、參與開發(fā)的人員較多。19. 在進(jìn)行操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮哪些問題？(p.22) 應(yīng)考慮組成操作系統(tǒng)的各部分的劃分原則以及它們之間的關(guān)系(即通信)，簡言之，即操作系統(tǒng)的構(gòu)成法和組合方法。20. 請(qǐng)說明模塊組合法、層次式結(jié)構(gòu)和客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的基本思想及優(yōu)缺點(diǎn)。(pp.2326) 模塊組合法的基本思想是首先確定操作系統(tǒng)的總體功能，然后將總功能分解為若干子功能，實(shí)現(xiàn)每個(gè)子功能的程序稱為模塊，再通過接口將所有模塊連接起來形成一個(gè)操作系統(tǒng)的整體。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊密、接口簡單直接、系統(tǒng)效率較高。缺點(diǎn)：模塊

11、間轉(zhuǎn)接隨便，各模塊相互牽連，獨(dú)立性差，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不清晰；數(shù)據(jù)基本上作為全程量處理，模塊的修改和維護(hù)較困難；由于模塊組合常以大型表格為中心，限制了系統(tǒng)的并發(fā)性。層次式結(jié)構(gòu)的基本思想是為克服模塊結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)、減少各模塊之間無規(guī)則的互相調(diào)用、相互依賴關(guān)系， 力求將模塊間的調(diào)用的無序性變?yōu)橛行蛐裕瑢⒉僮飨到y(tǒng)的所有功能模塊按功能流圖的調(diào)用次序，將模塊分成若干層，各層之間的模塊只能是單向依賴或單向調(diào)用關(guān)系。優(yōu)點(diǎn)： 既具有模塊法把整體問題分解成局部化的優(yōu)點(diǎn)，有使各模塊自己的組織結(jié)構(gòu)和依賴關(guān)系清晰明了，增加了系統(tǒng)的可讀性和可適應(yīng)性，增加了系統(tǒng)的可靠性，易于調(diào)式、易于修改、易于擴(kuò)充、易于維護(hù)等?？蛻?/ 服務(wù)器結(jié)構(gòu)

12、適宜于應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下分布式處理的計(jì)算環(huán)境中。優(yōu)點(diǎn)該系統(tǒng)的分成若干個(gè)小的并且自包含的服務(wù)進(jìn)程分支，每個(gè)分支運(yùn)行在獨(dú)立的用戶進(jìn)程中，相互之間通過規(guī)范一致的方式接收發(fā)送消息而聯(lián)系起來。優(yōu)點(diǎn)：可靠 靈活、適宜于分布式處理的計(jì)算環(huán)境。缺點(diǎn)：效率較低。第二章習(xí)題1. 請(qǐng)簡述處理器的組成和工作原理。你認(rèn)為哪些部分和操作系統(tǒng)密切相關(guān)，為什么？(p.30) 處理器一般由運(yùn)算器、控制器、一系列的寄存器以及高速緩存構(gòu)成。其中，運(yùn)算器實(shí)現(xiàn)指令中的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，是計(jì)算機(jī)的核心?？刂破髫?fù)責(zé)控制長征運(yùn)行的流程，寄存器是一種暫時(shí)存儲(chǔ)器件，用于CPU 執(zhí)行指令的過程中暫存數(shù)據(jù)、地址以及指令信息，為CPU 本身提供了一定的存

13、儲(chǔ)能力，但容量很小。處理器中的運(yùn)算器、控制器、寄存器都與操作系統(tǒng)密切相關(guān)。操作系統(tǒng)就是通過對(duì)處理器中的這些部件來實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)算和程序流程的控制的。2. 為了支持操作系統(tǒng)，現(xiàn)代處理器一般都提供哪兩種工作狀態(tài)，以隔離操作系統(tǒng)和普通程序？兩種狀態(tài)各有什么特點(diǎn)？(p.31) 現(xiàn)代處理器一般都提供管態(tài)和目態(tài)等兩種工作狀態(tài)。用戶程序在目態(tài)下運(yùn)行，只能使用非特權(quán)指令，具有較低的特權(quán)級(jí)別；操作系統(tǒng)在管態(tài)下運(yùn)行，可以使用特權(quán)指令和非特權(quán)指令，具有較高的特權(quán)級(jí)別。3. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中既有操作系統(tǒng)程序，又有用戶程序，在什么情況下操作系統(tǒng)才能占用中央處理器？(p.31) 當(dāng)用戶程序占用CPU 時(shí)， CPU 在目態(tài)下運(yùn)行

14、，只能使用非特權(quán)指令；當(dāng)需要使用特權(quán)指令時(shí)，將引起一次處理器狀態(tài)的切換，此時(shí)處理器通過中斷機(jī)制，將目態(tài)轉(zhuǎn)換為管態(tài)，然后將處理權(quán)移交給操作系統(tǒng)中的一段代碼，操作系統(tǒng)才能占用CPU 。從目態(tài)變?yōu)楣軕B(tài)其轉(zhuǎn)換的惟一途徑是通過中斷。5. 怎樣限制用戶程序中使用特權(quán)指令？(p.31) 當(dāng)用戶程序占用CPU 時(shí)， CPU 在目態(tài)下運(yùn)行，只能使用非特權(quán)指令；若此刻 CPU 取到了一條特權(quán)指令，形成“非法操作”事件， CPU 就拒絕執(zhí)行該指令。中斷機(jī)制識(shí)別到該事件，運(yùn)行狀態(tài)就從目態(tài)變?yōu)楣軕B(tài)，將控制權(quán)轉(zhuǎn)給操作系統(tǒng)，通過操作系統(tǒng)通知用戶修改。6. 什么是分級(jí)的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)？它主要解決了什么問題？(p.34) 計(jì)算機(jī)

15、存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮容量、速度和成本三個(gè)問題。容量是存儲(chǔ)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，都希望配置盡可能大的存儲(chǔ)系統(tǒng)；同時(shí)要求存儲(chǔ)系統(tǒng)的讀寫速度能與處理器的速度相匹配；此外成本也應(yīng)該在一個(gè)合適的范圍之內(nèi)。但這三個(gè)目標(biāo)不可能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。一般情況下，存儲(chǔ)設(shè)備讀寫速度越快，平均單位容量的價(jià)格越高，存儲(chǔ)容量越??；反之，存儲(chǔ)設(shè)備讀寫速度越慢，平均單位容量的價(jià)格越低，存儲(chǔ)容量越大。為了在這三者之間取得平衡，就采用分級(jí)的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，由寄存器、高速緩存、主內(nèi)存、硬盤存儲(chǔ)器、磁帶機(jī)和光盤存儲(chǔ)器等構(gòu)成。操作系統(tǒng)經(jīng)常訪問較小、較貴而快速的存儲(chǔ)設(shè)備，以較大、較便宜而讀寫速度較慢的存儲(chǔ)設(shè)備作后盾。在整體上通過對(duì)訪問頻率的控制來提高存

16、儲(chǔ)系統(tǒng)的效能。9. 操作系統(tǒng)與硬件如何配合來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)的？(pp.3435) 操作系統(tǒng)通過與硬件中的界地址寄存器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)。其方法是在CPU 中設(shè)置一對(duì)界限寄存器來存放某個(gè)作業(yè)在內(nèi)存中的下限和上限地址，或者一個(gè)寄存器作為基址寄存器，另一個(gè)作為限長寄存器。每當(dāng)CPU 訪問內(nèi)存時(shí)，硬件自動(dòng)將被訪問的內(nèi)存地址與界限寄存器的內(nèi)容進(jìn)行比較，以判斷是否越界。如果未越界，則按此地址訪問內(nèi)存，否則將產(chǎn)生越界中斷。10. 什么是中斷？為什么說中斷對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)很重要？(pp.3637) 所謂中斷是指CPU 對(duì)系統(tǒng)中或系統(tǒng)外所發(fā)生的異步事件的響應(yīng)。異步事件是指無一定時(shí)序關(guān)系的隨機(jī)發(fā)生的事件。中斷是所有要打斷CP

17、U 的正常工作次序，并要求其去處理某一事件的一種常用手段。中斷技術(shù)解決了主機(jī)和外設(shè)并行工作的問題，消除了因外設(shè)的慢速而使得主機(jī)等待的現(xiàn)象，為多機(jī)操作和實(shí)時(shí)處理提供了硬件基礎(chǔ)。11. 中斷的作用是什么？(p.34) 中斷的作用有兩個(gè)方面：首先是使CPU 能充分發(fā)揮使用效率，讓 I/O 設(shè)備用中斷的方式用 CPU 通信，報(bào)告其完成CPU 所要求的數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r和問題，以免除CPU 不斷地查詢和等待， 從而大大提高CPU 的效率。 其次是提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)能力，當(dāng)系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)處理某些事件時(shí)，可以通過中斷請(qǐng)求及時(shí)處理，從而使CPU 立即作出響應(yīng)。12. 中斷向量是什么？其作用是什么？(pp.3637) 引

18、起中斷的事件稱為中斷事件或中斷源，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的中斷源的有序集合稱為中斷字。 處理某一種中斷事件的程序稱為中斷處理程序。為了使中斷裝置便于找到所需的中斷處理程序， 專門設(shè)計(jì)了中斷處理程序入口地址映射表，稱為中斷向量表，表中的每一項(xiàng)稱為中斷向量，主要由程序狀態(tài)字PSW 和程序計(jì)數(shù)器PC 的值組成。中斷向量的作用是通過它可以找到中斷處理程序在內(nèi)存中的存儲(chǔ)位置。13. 中斷響應(yīng)主要做哪些工作？(pp.3839)中斷響應(yīng)主要包括5 個(gè)工作： 處理器接收中斷信號(hào)；保護(hù)現(xiàn)場，將中斷斷點(diǎn)的PSW和程序計(jì)數(shù)器PC 的值存入系統(tǒng)堆棧；分析中斷向量，取得中斷處理程序的入口地址；將處理器的 PC 值置為中斷處理程序的入口地址；調(diào)用中斷處理程序。14. 中斷處理的主要步驟是什么？(p.39) . 中斷處理指中斷信號(hào)已經(jīng)被中斷系統(tǒng)的硬件中斷裝置接收和響應(yīng)之后，相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行中斷處理的步驟。包括檢