161184010郭要丹操作系统第一章

1 设计现代 os 主要目标是什么 1 方便性 2 有效性 3 可扩充性 4 开放性 2 os 的作用可表现在哪几个方面 1 os 作为用户与计算机系统之间的接口 2 os 作为计算机系统资源的管理者 3 os 实现了对计算机资源的抽象 3 为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象 对于一台完全无软件的计算机系统 即裸机 为了方便用户使用 I O 设备 os 在裸机 上覆盖了一层 I O 设备管理软件 实现了对计算机硬件操作的第一个层次的抽象 同时 为了方便使用文件系统 os 又在第一层软件 I O 管理软件 上再覆盖一层用于文件管理 的软件即文件管理软件 实现了对硬件资源操作的第二层抽象 os 是铺设在计算机硬件上 的多层软件的集合 不仅增强了系统的功能 还隐藏了对硬件操作的具体细节 实现了对 计算机硬件操作的多个层次的抽象模型 4 试说明多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么 1 不断提高计算机资源的利用率 2 方便用户 3 器件的不断更新换代 4 计算机体系结构的不断发展 5 不断提出新的应用需求 5 何谓脱机 I O 和联机 I O 脱机 I O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机 在外 围机的控制下 把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上 当 CPU 需要这些程序和数据 时 再从磁带上高速地调入内存 类似的 当 CPU 需要输出时 可先由 CPU 把数据直接从 内存高速地输送到磁带上 然后在另一台外围机的控制下 再讲磁带上的结果通过相应的 输出设备输出 该方式下的输入输出由外围机控制完成 都是在脱离主机的情况下进行的 而联机 I O 方式是指直接在主机的直接控制下进行输入输出 6 试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么 推动分时系统形成和发展的主要动力 是为了满足用户的需求 主要表现在 用户希望 能进行人机交互 希望能够独占全机并对它直接控制 以便能方便对程序的错误进行修改 用户共享主机时 可以随时与计算机进行交互 独立地处理自己的作业 避免一个作业长 期独占 CPU 系统规定每个作业只能运行一个时间片 然后就暂停该作业的运行 并立即 调度下一个作业运行 7 实现分时系统的关键问题是什么 应如何解决 实现分时系统的关键问题时及时接收和及时处理 要做到及时接收多个用户键入的命令或数据 只需在系统中配置一个多路卡即可 实现 分时多路复用 主机以很快的速度周期性的扫描各个终端 在每个终端处端在停留很短的 时间 用于接收从终端发来的数据 还需要为每个终端配置一个缓冲区 用来暂存用户键 入的命令或数据 要做到及时处理用户键入的命令 使各个用户的作业直接进入内存中 采用轮转运行方 式 为每个作业分配一个时间片 系统规定作业只能在时间片内运行 在不长的时间内 能够使每个作业都能执行一个时间片的时间 以便使每个用户都能及时地与自己的作业进 行交互 8 为什么要引入实时操作系统 实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求 在规定的时间内完成对该事件的处理 并控制所有实时任务协调一致的运行 9 什么是硬实时任务和软实时任务 试举例说明 硬实时任务就是必须满足任务对截止时间的要求 否则可能出现难以预测的后果 例如 用于火箭发射系统 导弹制导系统的控制等 软实时任务就是它的截止时间的要求并不严格 偶尔错过截止时间也没什么大不了 对 系统产生的影响不会太大 例如网站的更新 订票系统的更新等 10 试从交互性 及时性以及可靠性方面 将分时系统与实时系统进行比较 交互性 分时系统的交互性比实时系统的交互性强 分时系统交互性主要表现在向终端 用户提供数据和资源共享服务 实时系统在信息处理是具有交互性 但人与机的交互仅限 于访问系统中某些特定的专项服务程序 及时性 信息查询系统对实时性的要求是依据人所能接受的等待时间确定的 而多媒体 系统实时性的要求是 播放出来的音乐和电视能令人满意 实时控制系统的实时性则是以 控制对象所要求的截止时间来确定的 一般为秒级到毫秒级 可靠性 分时系统要求系统可靠 实时系统要求系统高可靠 因为任何差错都可能带来 无法预料的灾难性后果 因此 在实时系统中 往往都采取了多级容错措施来保障系统的 安全性及数据的安全性 11 os 有哪几大特征 最基本的特征是什么 并发性 共享性 虚拟性 和异步性是 os 的四大基本特征 其中并发性是 os 的最基本 的特征 12 在多道程序技术的 os 环境下的资源共享与一般情况下的资源共享有何不相同 对独占 资源应采取何种共享方式 一般情况下的共享与操作系统环境下的共享其含义并不完全相同 前者只是说明某种 资源能被大家使用 就像图书馆的图书能提供大家借阅 但并未限定借阅者必须在同一时 间间隔和同一地点阅读 对于这样的资源共享方式 只要通过适当的安排 用户之间并不 会产生对资源的竞争 因此资源管理是比较简单的 而在 os 环境下的资源共享或称为资源复用 是指系统中的资源可供内存中多个并发执 行的进程共同使用 这里在宏观上既限定了时间 进程在内存期间 也限定了地点 内存 对于这种资源共享方式 其管理就要复杂得多 因为系统中的资源远少于多道程序需求 的总和 会形成它们对共享资源的争夺 对于独占资源应该采取互斥共享方式 13 什么是时分复用技术 举例说明它能提高资源利用率的根本原因是什么 时分复用 亦即分时使用方式 将不同的信号相互交织在不同的时间段内 沿着同一 信道传输 在接收端再用某种方法 将各个时间段内的信号提取出来还原成原始信号的通 信技术 这个技术可以在同一信道上传输多路信号 最早用于电信行业中 时分复用技术能提高资源利用率的根本原因在于 它利用某设备为一用户服务的空闲 时间 又转去为其他用户服务 使设备得到最充分的利用 例如对于虚拟处理机技术来讲 利用多道程序设计技术 为每道程序建立至少一个进程 让多道程序并发执行 虽然系统 中只有一台处理机 但通过分时复用的方法 能实现同时 宏观上 为多个用户服务 使 每个终端用户都认为是有一个处理机在专门为他服务 14 是什么原因使操作系统具有异步性特征 在多道程序环境下允许多个进程并发执行 但只有进程在获得所需的资源后方能执行 由于资源等因素的限制 使进程的执行通常都不是 一气呵成 而是以 停停走走 的方 式运行 内存中的每个进程在何时能获得处理机运行 何时又因提出某种资源请求而暂停 以及进程以怎样的速度向前推进 每道程序总共需多少时间才能完成 等等 这些都是不 可预知的 由于各用户程序性能的不同 很可能造成作业完成的先后次序与作业进入内存 的先后次序不完全一致 或者说 进程是以人们不可预知的速度向前推进 此即进程的异 步性 但只要在 os 中配置有完善的进城同步机制 且运行环境相同 作业经过多次运行都 会获得完全相同的结果 因而异步方式使是允许的 而且是操作系统的一个重要特征 15 处理机管理有哪些主要功能 其主要任务是什么 处理机管理的主要功能有 进程控制 主要任务是创建和撤销进程 进程同步 主要 任务是对诸进程的运行进行协调 进程通信 主要任务是实现进程之间的信息交换 调 度 主要任务是按照一定的算法把处理机分配给进程 16 内存管理有哪些主要功能 其主要任务是什么 主要功能是内存分配 内存保护 地址映射 内存扩充 主要任务是为多道程序的运行提供良好的环境 提高存储器的利用率 方便用户使用 并从逻辑上扩充内存 内存分配和回收主要任务是 1 为每道程序分配内存空间 使它们各得其所 2 提高存储器的利用率 尽量减少不可用的内存空间 碎片 3 允许正在运行的程序申请附加的内存空间 以适应程序和数据动态增长的 需要 内存保护主要任务是 1 确保每道用户程序都仅在自己的内存空间内运行 彼此互不干扰 2 决不允许用户程序访问操作系统的程序和数据 3 也不允许用户程序转移到非共享的其它用户程序中去执行 内存扩充主要任务是用于实现请求调入功能和置换功能 17 设备管理有哪些主要功能 其主要任务是什么 设备管理的主要功能是缓冲管理 设备分配 设备处理 虚拟设备 其主要任务是 1 完成用户进程提出的 I O 请求 为用户进程分配所需的 I O 设备 并完成指 定的 I O 操作 2 提高 CPU 和 I O 设备的利用率 提高 I O 速度 方便用户使用 I O 设备 18 文件管理有哪些主要功能 其主要任务是什么 文件管理的主要功能是对文件存储空间的管理 目录管理 文件的读 写管理以及文件 的共享和保护等 文件管理的主要任务是对用户文件和系统文件进行管理以方便用户使用 并保证文件 的安全性 文件存储空间的管理的主要任务是为每个文件分配必要的外存空间 提高外存的利用 率 进而提高文件系统的存 取速度 目录管理的主要任务是为每个文件建立一个目录项 目录项包括文件名 文件属性 文件在磁盘上的物理位置等 并对众多的目录项加以有效地组织 以实现方便的按名存取 实现文件共享 提供快速的目录查询手段 以提高对文件检索的速度 19 试说明推动传统 os 演变为现代 os 的主要因素是什么 现代操作系统是在传统操作系统基础上发展起来的 它除了具有传统操作系统的功能 外 还增加了面向安全 面向网络和面向多媒体等功能 1 计算机系统中存储和传输数据的保密性 完整性和系统可用性的确保 2 网络的功能和服务 3 支持多媒体 20 什么是微内核 os 1 具有足够小的内核 2 基于客户 服务器模式 3 应用 机制与策略分离 原理 4 采用面向对象技术 21 微内核操作系统有哪些优点 它为何能有这些优点 由于微内核 os 结构是建立在模块化 层次化结构基础上的 并采用了客户 服务 器模式和面向对象的程序设计技术 因此微内核结构的操作系统是集各种技术优点之 大成 因而使之具有如下优点 1 提高了系统的可扩展性 由于微内核 os 的许多功能是由相对独立的服务器软 件来实现的 当开发了新的硬件和软件时 微内核 os 只需在相应的服务器中 增加新的功能 或再增加一个专门的服务器 2 增强了系统的可靠性 这一方面时由于微内核是通过精心设计和严格测试的 容易保证其正确性 另一方面 它提供了规范而精准的应用程序接口 API 为微内核外部的程序编制高质量的代码创造了条件 3 可移植性强 在微内核结构的操作系统中 所有与特定 CPU 和 I O 设备硬件有 关的代码 均放在内核和内核下面的硬件隐藏层中 而操作系统其它绝大部分 各种服务器 均与硬件平台无关 因而 把操作系统移植到另一个计算机硬 件平台上所需作的修改是比较小的 4 提供了对分布式系统的支持 由于在微内核 os 中 客户和服务器之间 服务 器和服务器之间的通信采用消息传递通信机制 致使微内核 os 能很好地支持 分布式系统和网络系统 5 融入了面向对象技术 在设计微内核 os 时采用了面向对象的技术 其中的 封装 继承 对象类 和 多态性 以及在对象之间采用消息传递通 信机制等 都十分有利于提高系统的正确性 可靠性 易修改性 易扩展性等 还能显著地减少开发系统所付出的开销 22 现代操作系统较之传统操作系统又增加了哪些功能和特征 现代操作系统是在传统操作系统基础上发展起来的 它除了具有传统操作系统的功能 外 还增加了面向安全 面向网络和面向多媒体等功能 1 系统安全 1 认证技术 2 密码技术 3 访问控制技术 4 反病毒技术 2 网络的功能和服务 1 网络通信 2 资源管理 3 应用互操作 3 支持多媒体 1 接纳控制功能 2 实时调度 3 多媒体文件的存储 23 在微内核 os 中 为什么要采用客户 服务器模式 C S 模式之所以能成为在分布式系统和网络环境下软件的一种主要工作模式 是由于 具有的一些优点