《操作系统》课后题

习题一1、 什么是操作系统？操作系统与普通的程序工作方式有何不同？操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机系统软、硬件资源的分配和管理；控制和协调并发活动；提供用户借口，使用户获得良好的工作环境。操作系统资源管理的目标是提高系统资源的利用率和方便用户使用。操作系统实际上是一组计算机程序，与普通的程序工作方式相同。主要区别在于程序的意图和运行模式不同。操作系统控制 CPU和其它系统资源的使用，并 调度CPU运行普通程序的时间。OS的程序在核心态（kernelmode）下运行，硬件保护它免受用户程序的破坏；而应用程序都在用户态（usermode）下运行，它们不受硬件保护。2、 批处理系统与分时系统各有那些特点？为什么一般而言分时系统对交互式用户的响应比较快？批处理系统：先将程序加载到内存中然后再由 CPU执行。时系统：分时系统是把处理机时间划分成很短的时间片（如几百毫秒）轮流地分配给各个联机作业使用，如果某个作业在分配的时间片用完之前还未完成计算，该作业就暂时中断。分时系统由于是时间片轮转来运行程序，所以比多道处理系统响应更快。3、 操作系统的主要特征是什么？操作系统的特征有：并发性，共享性，不确定性，虚拟性。4、 操作系统的主要功能是什么？存储器管理的功能处理机管理的功能设备管理的功能文件管理的功能5、 多道程序执行时的特征是什么？需要多道程序设计的主要原因是什么？特征：（1） 多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。（2） 宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。（3） 微观上串行：从微观上看，内存中的多道程序轮流地或分时地占有处理机，交替执行（单处理机情况）原因：改善了输入输出量少，外围设备空闲、主机空闲6、 何谓脱机I/O和联机I/O？（I/O输入输出）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。该方式下的输入输出由外围 机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。7、 网络操作系统和分布式操作系统的区别？（1） 分布性。分布式操作系统的处理和控制功能均为分布式的；而网络操作系统虽具分布处理功能，但其控制功能却是集中在某个或某些主机或网络服务器中，即集中式控制方式。（2） 并行性。分布式操作系统具有任务分配功能，可将多个任务分配到多个处理单元上，使这些任务并行执行，从而加速了任务的执行；而网络操作系统通常无任务分配功能，网络中每个用户的一个或多个任务通常都在本地计算机上处理。（3） 透明性。分布式操作系统通常能很好地隐藏系统内部的实现细节。包括对象的物理位置、并发控制和系统故障等对用户都是透明的。例如，当用户要访问某个文件时， 只需提供文件名而无须知道（所要访问的对象）它是驻留在那个站点上，即可对它进行访问，以即具有物理位置的透明性。网络操作系统的透明性则主要指操作实现上的透明性。例如，当用户要访问服务器上的文件时，只需发出相应的文件存取命令，而无需了解对该文件的存取是如何实现的。（4） 共享性。分布式操作系统支持系统中所有用户对分布在各个站点上的软硬件资源的共享和透明方式访问。而网络操作系统所提供的资源共享功能仅局限于主机或网络服务器中资源，对于其它机器上的资源通常仅有使用该机的用户独占。（5） 健壮性。分布式操作系统由于处理和控制功能的分布性而具有较好的可用性和可靠性，即健壮性。而网络操作系统由于控制功能的集中式特点而使系统重构功能较弱， 且具有潜在的不可靠性。9、什么是并行？什么是并发？并发:是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行并行：在同一个时间段内，两个或多个程序执行，有时间上的重叠习题二1、 结合上机体会举例说明：用户与操作系统的接口是什么？一个分时系统提供什么借口？一个批处理系统提供什么借口？用户与操作系统的接口是指操作系统提供给用户与计算机打交道的外部机制一个分时系统提供的接口系统功能调用和键盘操作命令一个批处理系统提供的接口有系统功能调用和作业控制语言2、操作系统用户接口包括哪几种类型？用户分别在 什么时候使用它们？命令接口（分为联机与脱机命令接口）、程序接口、图形化用户接口和网络用户接口。命令接口和图形化用户接口支持用户直接通过终端来使用计算机系统， 程序接口提供给用户在编制程序时使用，网络用户接3、 什么是系统调用？对操作系统的服务请求与一般的子程序调用有什么区别？系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口， 编程人员利用系统调用，在源程序一级动态请求和释放系统资源，调用系统中已有的系统功能来完成那些与机器硬件部分相关的工作以及控制程序的执行速度。与一般子程序调用的区别：操作系统调用程序是在核心态执行，调用它们需要一个类似于硬件中断处理的中断机制来提供系统服务。4、 简述系统调用的执行过程。用户算题任务的加工过程一般分为哪几个作业步？系统调用的执行过程：（1）准备过程，将用户程序保存起来，把系统调用命令的编号 2放入约定的存储单元（2）根据调用命令编号查找入口，找到相应的程序入口地址，找到子程序执行，当调用完毕，相应的结果返回参数，放在约定的单元。 （3）调用执行完毕后，恢复用户执行的信息，把系统调用命令返回参数放入指定的寄存器，供用户程序使用一般分为四个作业步 编辑、编译、连接、运行5、 作业调度的基本原则是什么？（1）单元时间内尽可能多的并行更多的用户作业（ 2）提高CPU利用率（3）提高设备资源利用率（4）各类作业平等6、 试分析单道批处理系统FCFS短作业优先和最高响应比优先作业调度算法的优缺点。单道批处理系统FCFS优点：较简单、利于长作业；缺点：不合适于主调度算法。短作业调度算法优点：可适用于大多数短作业且算法性能最好，作业吞吐量最大；缺点：对长作业极不利。高响应比优先作业调度算法优点： 既考虑到作业进入的先后次序， 又考虑到作业运行长度，克服了以上2个算法的不足。习题三1现代操作系统中为什么要引入“进程”概念?它与程序有什么区别?答：之所以要引入进程的概念，是因为在一些可以并发的程序段之间，存在着某种相互制约的关系，每个程序段的执行不仅要受到其它程序执行的制约，而且还要动态地依赖系统资源的分配情况，因此每个可以并发执行的程序段就会因外界条件的限制而不能运行，被迫处于阻塞状态。仅用程序的概念无法表示程序的走走停停以及程序运行过程中对资源的竞争现象，因此需要采用一种动态的概念描述并发程序这种走走停停的现象，这就产生了进程的概念。进程和程序的区别：（1）、进程是程序的执行过程，是动态的过程，属于一种动态概念。程序是一组有序静态指令和数据的集合，用来指示处理机的操作，是一种静态概念。（2）从结构上看，每个进程实体是由程序段和相应的数据段两部分构成，并且进程结构中还要包含PCB即进程控制块。（3）一个进程可以涉及到一个或几个程序的执行；反之，同一程序可以对应多个进程，即同一个程序段可以在不同数据集合上运行，可以构成不同的进程。（4）进程能真实地描述并发执行的过程，而程序仅仅是静态指令堆积的序列。（5）进程有可创建其他进程的功能，而一般的程序不具有创建其它程序的功能。（6）每一个程序都是在一个进程现场中运行的。2叙述进程的并发性和制约性。答：并发性是进程的重要特征。即多道程序中多个进程同时向前推进的过程，没个进程总是与其它进程并发地执行的。进程的制约性是指一个进程的运行受到另一进程的制约。 比如有的进程可能正在等待另一进程的计算结果而无法运行，或者进程所需的资源被别的进程占有而无法运行。3进程的含义是什么？如何构造和描述进程？答：进程是程序的一次执行。进程由“进程控制块+程序+数据”构成，用进程控制块描述进程。习题四1、 存储管理的功能及目的是什么？其功能主要有：主存储器空间的分配和分配；主存储器空间的共享；存储保护和主存储器空间的扩充。2、 什么是逻辑地址？什么是物理地址？逻辑地址是程序员在程序的编制过程中使用的地址，而物理地址则是当程序被装入内存后在真正的物理内存单元中的地址。4、什么是地址重定位？为什么要进行地址重定位？重定位:把用户程序装入内存时，对有关指令的逻辑地址部分的修改为什么要进行？我们写正常程序的时候根本不用去关心变量（常量）的位置，因为源程序在编译的时候它的内存中的位置郡被计算好了。程序装入内存时，系统不会为它重定位。我们需要用到变量（常量）的时候直接用变量名访问它就行了。有的程序不可避免也要用到变量（常量），各个变量（常量）在内存中的位置自然也不相同。既然这些变量没有固定的地址，那么程序在运行的过程中只有重定位，才可以正常地访问相关资源。5、什么是动态地址重定位？试举例说明实现动态地址重定位的过程？。答：动态地址重定位是在程序执行期间进行的。一般说来，这种转换由专门的硬件机构来完成，通常采用一个重定位寄存器，在每次进行存储访问时，对取出的逻辑地址加上重定位寄存器的内容，形成正确的物理地址，重定位寄存器的内容是程序装入内存的起始地址。习题五1、设备可分为哪几种类型?（1）按操作特性分类（存储设备、 I/O设备）（2）传输信息特点分类（字符设备、块设备）（3）系统和用户的观点分类（系统设备、用户设备）（ 4）使用角度的观点分类（独占设备、共享设备）2、数据传送有那几种方式？（1）程序直接控制方式（ 2）中断控制方式（3）DMA方式（4）通道控制方式3、 为什么要引入缓冲技术？常用的缓冲技术有哪些？为什么：（1）缓和处理机和I/O设备间速度不匹配的矛盾（2）减少对CPU的中断次数（3）提高CPU和I/O设备之间的并行性常用的缓冲技术：单缓冲、双缓冲、环形缓冲、高速缓冲、缓冲池4、什么是独享设备？什么是共享设备 ?什么是虚拟设备？、独享设备：指作业执行期间只允许一个作业独占使用的设备。共享设备： 指多个作业同时执行时，这些作业可同时使用的设备。虚拟设备：通过虚拟技术（SPOOLing技术）可将一台独占设备变换成若干台逻辑设备，供若干个用户（进程）同时使用，通常把这种经过虚拟技术处理后的设备称为虚拟设备。5、 对独享设备，共享设备，虚拟设备分别采用什么分配方式？独享设备：静态分配方式共享设备：动态分配方式虚拟设备：虚拟分配6、 提高设备与设备，设备与CPU并行性的途径有那些?习题六1、什么是文件？文件和分为哪几种类型?文件：具有标识符的一组相关信息的集合。文件分类：（1）按用途分类（系统文件、用户文件、库文件）（2）按文件中的数据形式分类（源文件、目标文件、可执行文件） （3）按操作保护分类（只读文件、读写文件、执行文件）（4）按文件的性质分类（普通文件、目录文件、特殊文件）（5）文件的组织结构分类（流式文件、记录文件）2、 什么是文件系统？它有什么功能？文件系统：操作系统中负责存取和管理文件信息的结构。文件系统的功能：（1）用户可执行创建、修改、删除、读写文件的命令（2）用户能以合适的方式构造他的文件（3）用户能在系统的控制下，共享其他用户的文件（4）允许用户用符号名访问文件（5）系应有转存和恢复文件的能力，以防意外事故发生（6）系统应提供可靠保护以及保密措施3、 什么是文件的逻辑结构？它们哪几种逻辑结构？逻辑结构：1指一个文件在用户面前所呈现的形式。2存储介质上的实际文件结构有结构的文件（记录式文件）无结构文件（流式文件）4、 什么是文件的物理结构？有哪几种物理结构？它们有什么优缺点？物理结构：文件在外存物理存储介质上的结构顺序结构、优点：知道文件在存储设备上的起始地址和文件长度后能快速存取。、缺点：文件长度一经确定后不易改变，不利于文件的扩展和增生，且文件进行某些部分的删除后会留下无法使用的零头空间。链表结构、优点：不需指明文件的长度，只需指明文件的第一个块号即可，可文件的逻辑记录可存放在不连续的物理块中，能较好的利用外存空间，还易于对文件进行扩充调整连接指针可对任一信息块进行删除或插入另一物理块的操作。缺点;只能按队列中的指针搜索，效率较低，且其存取的方法只能是顺序存取，不宜随机存取索引结构。优点：可满足文件的动态增长，方便迅速的实现随机存取。缺点:由于使用索引表而增加了存储空间的开销，存取文件时需至少访问文件存储器两次以上，降低了存取速度。5、 什么是文件目录？它包括那些内容？目录：文件名与文件物理位置的对应关系。内容：1文件名2文件的逻辑结构3文件在辅存上的物理位置4文件建立修改日期及时间5文件的类型6存储控制信息6、 有哪几种目录结构？它们有什么优缺点？（1）单级目录结构（优点：简单；缺点：搜索文件时间长、文件重名） （2）二级目录结构（优点：搜索文件时间变短、较好解决了重名问题；缺点：缺乏灵活性、不能反应现实世界中的多层次关系）（3）多级目录结构（优点：层次清楚、解决文件重名、查找速度快） （4）非循环图形目录结构优点：1层次清楚2解决的文件重名问题3查找速度块7、 对文件有哪些操作？1创建文件2删除文件3打开文件4读文件5写文件6