操作系統(tǒng)概念第七版習(xí)題答案(中文版)完整版

1、1.1 在多道程序和分時(shí)環(huán)境中，多個(gè)用戶(hù)同時(shí)共享一個(gè)系統(tǒng)，這種情況導(dǎo)致多種安全問(wèn)題。a.列出此類(lèi)的問(wèn)題b.在一個(gè)分時(shí)機(jī)器中，能否確保像在專(zhuān)用機(jī)器上一樣的安全度？并解釋之。Answer:a.竊取或者復(fù)制某用戶(hù)的程序或數(shù)據(jù)；沒(méi)有合理的預(yù)算來(lái)使用資源（CPU,內(nèi)存，磁盤(pán)空間，外圍設(shè)備）b.應(yīng)該不行，因?yàn)槿祟?lèi)設(shè)計(jì)的任何保護(hù)機(jī)制都會(huì)不可避免的被另外的人所破譯，而且很自信的認(rèn)為程序本身的實(shí)現(xiàn)是正確的是一件困難的事。1.2 資源的利用問(wèn)題在各種各樣的操作系統(tǒng)中出現(xiàn)。試?yán)e在下列的環(huán)境中哪種資源必須被嚴(yán)格的管理。（a）大型電腦或迷你電腦系統(tǒng)（b）與服務(wù)器相聯(lián)的工作站（c）手持電腦Answer:（a）大型電腦或

2、迷你電腦系統(tǒng)：內(nèi)存和CPU資源，外存，網(wǎng)絡(luò)帶寬（b）與服務(wù)器相聯(lián)的工作站：內(nèi)存和CPU資源（c）手持電腦：功率消耗，內(nèi)存資源1.3 在什么情況下一個(gè)用戶(hù)使用一個(gè)分時(shí)系統(tǒng)比使用一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)或單用戶(hù)工作站更好？Answer:當(dāng)另外使用分時(shí)系統(tǒng)的用戶(hù)較少時(shí)，任務(wù)十分巨大，硬件速度很快，分時(shí)系統(tǒng)有意義。充分利用該系統(tǒng)可以對(duì)用戶(hù)的問(wèn)題產(chǎn)生影響。比起個(gè)人電腦，問(wèn)題可以被更快的解決。還有一種可能發(fā)生的情況是在同一時(shí)間有許多另外的用戶(hù)在同一時(shí)間使用資源。當(dāng)作業(yè)足夠小，且能在個(gè)人計(jì)算機(jī)上合理的運(yùn)行時(shí)，以及當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)的性能能夠充分的運(yùn)行程序來(lái)達(dá)到用戶(hù)的滿(mǎn)意時(shí)，個(gè)人計(jì)算機(jī)是最好的，。1.4 在下面舉出的三個(gè)功能

3、中，哪個(gè)功能在下列兩種環(huán)境下，（a）手持裝置（b）實(shí)時(shí)系統(tǒng)需要操作系統(tǒng)的支持？（a）批處理程序（b）虛擬存儲(chǔ)器（c）分時(shí)Answer:對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)需要以一種公平的方式支持虛擬存儲(chǔ)器和分時(shí)系統(tǒng)。對(duì)于手持系統(tǒng)，操作系統(tǒng)需要提供虛擬存儲(chǔ)器，但是不需要提供分時(shí)系統(tǒng)。批處理程序在兩種環(huán)境中都是非必需的。1.5 描述對(duì)稱(chēng)多處理（SMP）和非對(duì)稱(chēng)多處理之間的區(qū)別。多處理系統(tǒng)的三個(gè)優(yōu)點(diǎn)和一個(gè)缺點(diǎn)？Answer:SMP意味著所以處理器都對(duì)等，而且I/O可以在任何處理器上運(yùn)行。非對(duì)稱(chēng)多處理有一個(gè)主處理器控制系統(tǒng)，與剩下的處理器是隨從關(guān)系。主處理器為從處理器安排工作，而且I/O也只在主處理器上運(yùn)行。多

4、處理器系統(tǒng)能比單處理器系統(tǒng)節(jié)省資金，這是因?yàn)樗麄兡芄蚕硗庠O(shè)，大容量存儲(chǔ)和電源供給。它們可以更快速的運(yùn)行程序和增加可靠性。多處理器系統(tǒng)能比單處理器系統(tǒng)在軟、硬件上也更復(fù)雜（增加計(jì)算量、規(guī)模經(jīng)濟(jì)、增加可靠性）1.6 集群系統(tǒng)與多道程序系統(tǒng)的區(qū)別是什么？?jī)膳_(tái)機(jī)器屬于一個(gè)集群來(lái)協(xié)作提供一個(gè)高可靠性的服務(wù)器的要求是什么？Answer:集群系統(tǒng)是由多個(gè)計(jì)算機(jī)耦合成單一系統(tǒng)并分布于整個(gè)集群來(lái)完成計(jì)算任務(wù)。另一方面，多道程序系統(tǒng)可以被看做是一個(gè)有多個(gè)CPU組成的單一的物理實(shí)體。集群系統(tǒng)的耦合度比多道程序系統(tǒng)的要低。集群系統(tǒng)通過(guò)消息進(jìn)行通信，而多道程序系統(tǒng)是通過(guò)共享的存儲(chǔ)空間。為了兩臺(tái)處理器提供較高的可靠性服務(wù)

5、，兩臺(tái)機(jī)器上的狀態(tài)必須被復(fù)制，并且要持續(xù)的更新。當(dāng)一臺(tái)處理器出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)處理器能夠接管故障處理的功能。1.7 試區(qū)分分布式系統(tǒng)(distributesystem的客戶(hù)機(jī)-服務(wù)器(client-serven)模型與對(duì)等系統(tǒng)(peer-to-peei)模型Answer:客戶(hù)機(jī)-服務(wù)器(client-server)模型可以由客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器的角色被區(qū)分。在這種模型下，客戶(hù)機(jī)向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，然后服務(wù)器滿(mǎn)足這種請(qǐng)求。對(duì)等系統(tǒng)(peer-to-peeD模型沒(méi)有這種嚴(yán)格的區(qū)分角色，。實(shí)際上，在系統(tǒng)中的所有結(jié)點(diǎn)被看做是對(duì)等的，而且這些結(jié)點(diǎn)既可以是客戶(hù)機(jī)也可以是服務(wù)器，或者兩這都是。也許一個(gè)結(jié)點(diǎn)從另一個(gè)對(duì)

6、等結(jié)點(diǎn)上請(qǐng)求一個(gè)服務(wù)，或者，這個(gè)結(jié)點(diǎn)滿(mǎn)足在系統(tǒng)中的另一個(gè)結(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求。比如，一個(gè)系統(tǒng)中的結(jié)點(diǎn)共享烹飪方法。在客戶(hù)機(jī)-服務(wù)器(client-server)模型下，所有方法都被存儲(chǔ)在服務(wù)器上。如果一個(gè)客戶(hù)機(jī)想要獲得烹飪方法，它必須向那臺(tái)服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求。在對(duì)等系統(tǒng)(peer-to-peer-)模型下，一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以向另外的結(jié)點(diǎn)請(qǐng)求指定的烹飪方法。存儲(chǔ)了這種烹飪方法的那個(gè)結(jié)點(diǎn)(或幾個(gè)結(jié)點(diǎn))可以把烹飪的方法提供給發(fā)出請(qǐng)求的結(jié)點(diǎn)。注意每個(gè)對(duì)等結(jié)點(diǎn)既可以扮演客戶(hù)機(jī)(發(fā)出請(qǐng)求)，也可以扮演服務(wù)器(提供請(qǐng)求)。1.8 如果一個(gè)由兩個(gè)結(jié)點(diǎn)組成的集群系統(tǒng)正在運(yùn)行一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，試描述集群軟件可以用哪兩種方法管理存取磁盤(pán)的數(shù)

7、據(jù)，并說(shuō)明每種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。Answer:兩種方法：非對(duì)稱(chēng)集群系統(tǒng)(asymmetricclustering)和并行集群系統(tǒng)(parallelclustering).對(duì)于非對(duì)稱(chēng)集群系統(tǒng)，一個(gè)主機(jī)運(yùn)行這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，而其它主機(jī)只是監(jiān)測(cè)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。如果服務(wù)器出現(xiàn)故障，進(jìn)行監(jiān)測(cè)的主機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)變成運(yùn)行這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的主機(jī)。這是提供適當(dāng)?shù)娜哂唷Ｈ欢?，它沒(méi)有利用具有潛在處理能力的主機(jī)。對(duì)于并行集群系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)可以在兩個(gè)并行的主機(jī)上運(yùn)行。在并行集群系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的困難是提供一些分布式鎖機(jī)制給共享磁盤(pán)上的文件。1.9 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)是怎樣不同與傳統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)的？試取出一些使用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的好處的方案。Answer網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)

8、是基于一臺(tái)核心的計(jì)算機(jī)作為其服務(wù)器。同時(shí)，它也具有一個(gè)最小化的操作系統(tǒng)來(lái)管理這些資源。另一方面，個(gè)人計(jì)算機(jī)必須在不依賴(lài)于核心計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上，能夠獨(dú)立提供所有被請(qǐng)求的功能。在行政花費(fèi)太高以及共享導(dǎo)致更高效的使用資源的情景下是精確的，在這些環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)是理想的。1.10中斷(interupt)的目的是什么？陷阱(trap)與中斷的區(qū)別是什么？陷阱可以被用戶(hù)程序(userprogram)有意地的產(chǎn)生嗎？如果可以，那目的是什么？Answer:中斷是一種在系統(tǒng)內(nèi)硬件產(chǎn)生的流量變化。中斷操作裝置是用來(lái)處理中斷請(qǐng)求；然后返回控制中斷的上下文和指令。陷阱是軟件產(chǎn)生的中斷。中斷可以被用來(lái)標(biāo)志I/O的完成，從

9、而排除設(shè)備投票站(devicepolling)的需要。陷阱可以被用來(lái)調(diào)用操作系統(tǒng)的程序或者捕捉到算術(shù)錯(cuò)誤。2.6 內(nèi)存存儲(chǔ)是被用于高速的I/O設(shè)備，其目的是為了避免增加CPU的過(guò)度運(yùn)行。(a)設(shè)備的CPU接口是怎樣與轉(zhuǎn)換器(transfer)協(xié)作的？(b)當(dāng)內(nèi)存操作完全時(shí)，CPU是怎么知道的？(c)當(dāng)DMA控制器正在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時(shí)，CPU是被允許運(yùn)行其它程序的。這種進(jìn)程與用戶(hù)程序的運(yùn)行沖突嗎？如果沖突的話(huà)，試描述可能引起哪種沖突？Answer:CPU可以通過(guò)寫(xiě)數(shù)據(jù)到可以被設(shè)備獨(dú)立存儲(chǔ)的寄存器中來(lái)啟動(dòng)DMA操作。當(dāng)設(shè)備接收到來(lái)自CPU的命令時(shí)，啟動(dòng)響應(yīng)的操作。當(dāng)設(shè)備完成此操作時(shí)，就中斷CPU來(lái)說(shuō)明操

10、作已經(jīng)完成。設(shè)備和CPU都可以被內(nèi)存同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)。內(nèi)存控制器對(duì)這兩個(gè)實(shí)體以公平的方式給內(nèi)存總線(xiàn)提供存取。CPU可能不能同時(shí)以很快的速度配給給內(nèi)存操作，因?yàn)樗仨毴ジ?jìng)爭(zhēng)設(shè)備而使得自己存取到內(nèi)存總線(xiàn)中去。2.7 一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有在硬件中提供個(gè)人模式（privilegedmode）0對(duì)于這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可能構(gòu)成安全的操作系統(tǒng)嗎？對(duì)可能和不可能兩種情況分別給出理由。Answer:一種類(lèi)型處理器的操作系統(tǒng)需要在任何時(shí)候都被控制（或監(jiān)測(cè)模式）。有兩種方法可以完成這個(gè)操作：a.所有用戶(hù)程序的軟彳翻譯（像一些BASIC,Java,LISPsystems）。在軟件中，軟件解釋程序能夠提供硬件所不能提供的。b.

11、要求所有程序都用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)，以便于所以目標(biāo)代碼都被編譯出來(lái)。編譯器將會(huì)產(chǎn)生硬件忽略的防護(hù)性檢查（in-line或功能調(diào)用）。2.8 給出緩存（caches十分有用的兩個(gè)理由。他們解決了什么問(wèn)題？他們引起了什么問(wèn)題？如果緩存可以被做成裝備想要緩存的容量（例如，緩存像磁盤(pán)那么大），為什么不把它做的那么大，其限制的原因是什么？Answer:當(dāng)兩個(gè)或者更多的部件需要交換數(shù)據(jù)，以及組成部件以不同的速度完成轉(zhuǎn)換時(shí)，緩存是十分有用的。緩存通過(guò)在個(gè)組成部件之間提供一個(gè)中間速度的緩沖區(qū)來(lái)解決轉(zhuǎn)換問(wèn)題。如果速度較快的設(shè)備在緩存中發(fā)現(xiàn)它所要的數(shù)據(jù)，它就不需要再等待速度較慢的設(shè)備了。緩存中的數(shù)據(jù)必須與組成部件中的要

12、一致。如果一個(gè)組成部件中的數(shù)據(jù)值改變了，緩存中的這個(gè)數(shù)據(jù)也必須更新。在多進(jìn)程系統(tǒng)中，當(dāng)有不止一個(gè)進(jìn)程可能進(jìn)入同一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，這就成了一個(gè)顯著的問(wèn)題。一個(gè)組成部件將會(huì)被一個(gè)同等大小的組成部件所消除，但是只有當(dāng)；（a）緩存和組成部件有相同狀態(tài)存儲(chǔ)能力（也就是，當(dāng)斷電的時(shí)候，組成部件還能保存它的數(shù)據(jù)，緩存也一樣能保存它的數(shù)據(jù)），（b）緩存是可以負(fù)擔(dān)的起的，因?yàn)樗俣雀斓拇鎯?chǔ)器意味著更高的價(jià)格。2.9 試舉例說(shuō)明在下列的進(jìn)程環(huán)境中，快速緩沖貯存區(qū)的數(shù)據(jù)保持連貫性的問(wèn)題是怎樣表明的？（a）單道程序系統(tǒng)（Single-processorsystems（b）多道程序系統(tǒng)（Mulitiprocessorsyst

13、ems（c）分布式系統(tǒng)（DistributesystemsAnswer:在單道程序系統(tǒng)（Single-processorsystem中，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程發(fā)布更新給快速緩沖貯存區(qū)的數(shù)據(jù)時(shí)，內(nèi)存需要被更新。這些更新一種快速的或緩慢的方式執(zhí)行。在多道程序系統(tǒng)（Mulitiprocessorsystem中，不同的進(jìn)程或許在它的本地存儲(chǔ)上存儲(chǔ)相同的內(nèi)存位置。當(dāng)更新發(fā)生時(shí)，其它存儲(chǔ)的位置需要使其無(wú)效或更新。在分布式系統(tǒng)（Distributesystem9中，快速存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)不是問(wèn)題，然而，當(dāng)客戶(hù)機(jī)存儲(chǔ)文件數(shù)據(jù)時(shí)，協(xié)調(diào)問(wèn)題就會(huì)被提及。2.10 試描述一個(gè)機(jī)器裝置為了阻止一個(gè)程序避免修改與其它程序有聯(lián)系的內(nèi)存而

14、執(zhí)行內(nèi)存保護(hù)。Answer:處理器可以追蹤哪個(gè)位置是與每個(gè)進(jìn)程相聯(lián)系的以及限制進(jìn)入一個(gè)程序的范圍的外面位置。信息與一個(gè)程序的內(nèi)存范圍有關(guān)，它可以通過(guò)使用庫(kù)，限制寄存器和對(duì)每個(gè)進(jìn)入內(nèi)存的信息執(zhí)行檢查來(lái)維持其本身。2.11 哪種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最適合下列環(huán)境：（a）一個(gè)寢室樓層（b）一個(gè)大學(xué)校園（c）一個(gè)州（d）一個(gè)國(guó)家。Answer:6.6 一個(gè)寢室樓層：ALAN7.7 一個(gè)大學(xué)校園:ALAN,possiblyaWANforaverylargecampuses.8.8 一個(gè)州:AWAN9.9 一個(gè)國(guó)家:AWAN2.12 列出下列操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)：a.批處理b.交互式c分時(shí)d.實(shí)時(shí)e.網(wǎng)絡(luò)f.并行式g分

15、布式h.集群式i.手持式Answer:a.批處理：具有相似需求的作業(yè)被成批的集合起來(lái)，并把它們作為一個(gè)整體通過(guò)一個(gè)操作員或自動(dòng)作業(yè)程序裝置運(yùn)行通過(guò)計(jì)算機(jī)。通過(guò)緩沖區(qū)，線(xiàn)下操作，后臺(tái)和多道程序，運(yùn)用嘗試保持CPU和I/O一直繁忙，從而使得性能被提高。批處理系統(tǒng)對(duì)于運(yùn)行那些需要較少互動(dòng)的大型作業(yè)十分適用。它們可以被更遲地提交或獲得。b.交互式：這種系統(tǒng)由許多短期交易構(gòu)成，并且下一個(gè)交易的結(jié)果是無(wú)法預(yù)知的。從用戶(hù)提交到等待結(jié)果的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)該是比較短的，通常為1秒左右。c.分時(shí)：這種系統(tǒng)使用CPU調(diào)度和多道程序來(lái)經(jīng)濟(jì)的提供一個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)通信功能。CPU從一個(gè)用戶(hù)快速切換到另一個(gè)用戶(hù)。以每個(gè)程序從終端機(jī)

16、中讀取它的下一個(gè)控制卡，并且把輸出的信息正確快速的輸出到顯示器上來(lái)替代用soopledcardimages®義的作業(yè)。d.實(shí)時(shí)：經(jīng)常用于專(zhuān)門(mén)的用途。這個(gè)系統(tǒng)從感應(yīng)器上讀取數(shù)據(jù)，而且必須在嚴(yán)格的時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)以保證正確的性能。e.網(wǎng)絡(luò)：提供給操作系統(tǒng)一個(gè)特征，使得其進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，比如；文件共享。f.并行式：每一個(gè)處理器都運(yùn)行同一個(gè)操作系統(tǒng)的拷貝。這些拷貝通過(guò)系統(tǒng)總線(xiàn)進(jìn)行通信。g.分布式：這種系統(tǒng)在幾個(gè)物理處理器中分布式計(jì)算，處理器不共享內(nèi)存或時(shí)鐘。每個(gè)處理器都有它各自的本地存儲(chǔ)器。它們通過(guò)各種通信線(xiàn)路在進(jìn)行通信，比如：一條高速的總線(xiàn)或一個(gè)本地的網(wǎng)絡(luò)。h.集群式：集群系統(tǒng)是由多個(gè)計(jì)算機(jī)耦合成

17、單一系統(tǒng)并分布于整個(gè)集群來(lái)完成計(jì)算任務(wù)。i.手持式：一種可以完成像記事本，email和網(wǎng)頁(yè)瀏覽等簡(jiǎn)單任務(wù)的小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。手持系統(tǒng)與傳統(tǒng)的臺(tái)式機(jī)的區(qū)別是更小的內(nèi)存和屏幕以及更慢的處理能力。2.13 手持計(jì)算機(jī)中固有的折中屬性有哪些？Answer:手提電腦比傳統(tǒng)的臺(tái)式PC機(jī)要小的多。這是由于手提電腦比臺(tái)式PC機(jī)具有更小的內(nèi)存，更小的屏幕，更慢的處理能力的結(jié)果。因?yàn)檫@些限制，大多數(shù)現(xiàn)在的手提只能完成基本的任務(wù)，比如：記事本，email和簡(jiǎn)單的文字處理。然而，由于它們較小的外形，而十分便于攜帶，而且當(dāng)它們具備無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)時(shí)，就可以提供遠(yuǎn)程的email通信和上網(wǎng)功能。5.1 操作系統(tǒng)提供的服務(wù)和功能可以分

18、為兩個(gè)類(lèi)別。簡(jiǎn)單的描述一下這兩個(gè)類(lèi)別并討論他們的不同點(diǎn)。Answer:第一種操作系統(tǒng)提供的服務(wù)是用來(lái)保護(hù)在系統(tǒng)中同時(shí)運(yùn)行的不同進(jìn)程。進(jìn)程只被允許獲得與它們地址空間有聯(lián)系的內(nèi)存位置。同樣，進(jìn)程不允許破壞和其他用戶(hù)有關(guān)的文件。一個(gè)進(jìn)程同樣不允許在沒(méi)有操作系統(tǒng)的干預(yù)下直接進(jìn)入設(shè)備。第二種服務(wù)由操作系統(tǒng)提供的服務(wù)是提供一種新的功能，而這種功能并不直接被底層的硬件支持。虛擬存儲(chǔ)器和文件系統(tǒng)就是由操作系統(tǒng)提供的這種新服務(wù)的實(shí)例。5.2 列出操作系統(tǒng)提供的五項(xiàng)服務(wù)。說(shuō)明每項(xiàng)服務(wù)如何給用戶(hù)提供便利。說(shuō)明在哪些情況下用戶(hù)級(jí)程序不能夠提夠這些服務(wù)。Answer:a.文件執(zhí)行.操作系統(tǒng)一個(gè)文件的目錄（或章節(jié)）裝入到

19、內(nèi)存并運(yùn)行。一個(gè)用戶(hù)程序不能被信任，妥善分配cpuW問(wèn)。b.I/O操作.磁盤(pán)，磁帶，串行線(xiàn)，和其他裝置必須在一個(gè)非常低的水平下進(jìn)行通信。用戶(hù)只需要指定裝置和操作執(zhí)行要求，然后該系統(tǒng)的要求轉(zhuǎn)換成裝置或控制器的具體命令.用戶(hù)級(jí)程序不能被信任只在他們應(yīng)該獲得時(shí)獲得裝置和只使用那些未被使用的裝置。c.文件系統(tǒng)操作.在文件創(chuàng)建、刪除、分配和命名時(shí)有許多細(xì)節(jié)是用戶(hù)不能執(zhí)行的。磁盤(pán)空間塊被文件所使用并被跟蹤。刪除一個(gè)文件需要清除這個(gè)文件的信息和釋放被分派給這個(gè)文件的空間。用戶(hù)程序不僅不能夠保證保護(hù)方法的有效實(shí)施，也不能夠被信任只會(huì)分配空閑的空間和在刪除文件是清空空間。d.通信.信息在系統(tǒng)間交換要求信息轉(zhuǎn)換成

20、信息包，送到網(wǎng)絡(luò)控制器中，通過(guò)通信媒介進(jìn)行傳播，并由目的地系統(tǒng)重新組裝。信息包調(diào)整和數(shù)據(jù)修改是一定會(huì)發(fā)生的。止匕外，用戶(hù)程序也許不能夠協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)裝置的取得，或者接收完全不同的其他進(jìn)程的信息包。e.錯(cuò)誤檢測(cè).錯(cuò)誤檢測(cè)在硬件和軟件水平下都會(huì)發(fā)生。在硬件水平下，所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移都必須仔細(xì)檢查以確保數(shù)據(jù)在運(yùn)送中不會(huì)被破壞。在媒介中的所有數(shù)據(jù)都必須被檢查以確保他們?cè)趯?xiě)入媒介時(shí)沒(méi)有被改變。在軟件水平下，為了數(shù)據(jù)，媒介不需不間斷的被檢查。例如，確保信息存儲(chǔ)中被分配和還未被分配的空間塊的數(shù)量和裝置中所有塊的數(shù)量的一致。進(jìn)程獨(dú)立經(jīng)常有錯(cuò)誤（例如，磁盤(pán)中數(shù)據(jù)的破壞），所以必須有一個(gè)統(tǒng)籌的程序（操作系統(tǒng)）來(lái)處理各種錯(cuò)誤。

21、同樣，錯(cuò)誤經(jīng)過(guò)操作系統(tǒng)的處理，在一個(gè)系統(tǒng)中程序不再需要包含匹配和改正所遇可能錯(cuò)誤的代碼。5.3 討論向操作系統(tǒng)傳遞參數(shù)的三個(gè)主要的方法。Answer:6 .通過(guò)寄存器來(lái)傳遞參數(shù)7 .寄存器傳遞參數(shù)塊的首地址8 .參數(shù)通過(guò)程序存放或壓進(jìn)堆棧中，并通過(guò)操作系統(tǒng)彈出堆棧。9 .4描述你怎樣能夠統(tǒng)計(jì)到一個(gè)程序運(yùn)行其不同部分代碼時(shí)，它的時(shí)間花費(fèi)數(shù)量的數(shù)據(jù)圖表，并說(shuō)明它的重要性。Answer:一個(gè)能夠發(fā)布定期計(jì)時(shí)器打斷和監(jiān)控正在運(yùn)行的命令或代碼段當(dāng)中斷被進(jìn)行時(shí)。一個(gè)滿(mǎn)意的配置文件，其中的代碼塊都應(yīng)積極覆著被程序在代碼的不同的部分花費(fèi)時(shí)間。一旦這個(gè)配置文件被獲得，程序員可以盡可能的優(yōu)化那些消耗大量CPUK源

22、的代碼段。10 .5操作系統(tǒng)關(guān)于文件管理的五個(gè)主要活動(dòng)是什么？Answer:1.1 .創(chuàng)建和刪除文件2.2 .創(chuàng)建和刪除目錄3.3 .提供操作文件和目錄的原語(yǔ)的支持4.4 .將文件映射到二級(jí)存儲(chǔ)器上5.5 .在穩(wěn)定（非易失的）的存儲(chǔ)媒介上備份文件。1.1 在設(shè)備和文件操作上用相同的系統(tǒng)調(diào)用接口的好處與不足是什么？Answer:每一個(gè)設(shè)備都可以被得到只要它是一個(gè)在文件系統(tǒng)的文件。因此大多數(shù)內(nèi)核通過(guò)文件接口處理設(shè)備，這樣相對(duì)容易，加一個(gè)新的設(shè)備通過(guò)執(zhí)行硬件確定代碼來(lái)支持這種抽象的文件接口。因此，這種方式不僅有利于用戶(hù)程序代碼的發(fā)展，用戶(hù)程序代碼可以被寫(xiě)入設(shè)備和文件用相同的方式，還有利于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

23、代碼，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序代碼可以書(shū)面支持規(guī)范定義的API.使用相同接口的缺點(diǎn)是很難獲得某些設(shè)備檔案存取的API范圍內(nèi)的功能，因此，結(jié)果或者是丟失功能或者是丟失性能。但有些能夠被克服通過(guò)使用ioctl操作，這個(gè)操作為了進(jìn)程在設(shè)備上援引操作提供一個(gè)通用接口。1.2 命令解釋器的用途是什么？為什么它經(jīng)常與內(nèi)核是分開(kāi)的？用戶(hù)有可能通過(guò)使用由操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用接口發(fā)展一個(gè)新的命令解釋器？Answer:命令解釋器從用戶(hù)或文件中讀取命令并執(zhí)行，一般而言把他們轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)調(diào)用。它通常是不屬于內(nèi)核，因?yàn)槊罱忉寱?huì)有所變動(dòng)。用戶(hù)能夠利用由操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用接口開(kāi)發(fā)新的命令解釋器。這命令解釋器允許用戶(hù)創(chuàng)建、管理進(jìn)程

24、和確定它們通信的方法（例如通過(guò)管道和文件）。所有的功能都被用戶(hù)程序通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用來(lái)使用，這個(gè)也可能有用戶(hù)開(kāi)發(fā)一個(gè)新的命令行解釋。1.3 通信的兩種模式是什么？這兩種模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么？Answer:通信的兩種模式是1）共享內(nèi)存，2）消息傳遞。這兩種模式的最基本的不同是在它們的性能上。一個(gè)內(nèi)存共享塊是通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建的。然而，一旦內(nèi)存共享塊在兩個(gè)或更多的進(jìn)程間建立，這些進(jìn)程可以借助內(nèi)存共享塊來(lái)通信，不再需要內(nèi)核的協(xié)助。另一方面，當(dāng)send（）和receive。操作被調(diào)用時(shí)，信息傳遞通常包含系統(tǒng)調(diào)用。因此，因?yàn)閮?nèi)核是直接的包含在進(jìn)程間通信的，一般而言，它的影響比內(nèi)存共享小。然而，消息傳遞可以用作

25、同步機(jī)制來(lái)處理通信進(jìn)程間的行動(dòng)。也就是說(shuō)，send（）和receive。段可以用來(lái)協(xié)調(diào)兩個(gè)通信進(jìn)程的動(dòng)作。另一方面，內(nèi)存共享沒(méi)有提供這種同步機(jī)制的進(jìn)程。1.4 為什么要把機(jī)制和策略區(qū)分開(kāi)來(lái)？Answer:機(jī)制和策略必須區(qū)分開(kāi)來(lái)，來(lái)保證系統(tǒng)能夠被很容易的修改。沒(méi)有兩個(gè)系統(tǒng)的裝置是完全相同的，所以每一個(gè)裝置都想要把操作系統(tǒng)改為適合自己的。當(dāng)機(jī)制和政策分開(kāi)時(shí)，政策可以隨意的改變但機(jī)制還是不能改變。這種安排提供了一個(gè)更靈活的制度1.5 為什么Java提供了從Java程序調(diào)用由C或C+編寫(xiě)的本地方法的能力？舉出一個(gè)本地方法有用的例子。Answer:Java程序的開(kāi)發(fā)是用來(lái)作為I/O獨(dú)立的平臺(tái)。因此，這種

26、語(yǔ)言沒(méi)有提供途徑給許多特殊的系統(tǒng)資源，例如從I/O設(shè)備讀取。為了運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)特定的I/O操作，你必須用一種支持這些特性的語(yǔ)言（例如C或C+）寫(xiě)。記住一個(gè)Java程序調(diào)用由另外一種語(yǔ)言編寫(xiě)的本地方法寫(xiě)將不再結(jié)構(gòu)中立。1.6 有時(shí)獲得一個(gè)分層方法是有困難的如果操作系統(tǒng)的兩個(gè)部件相互依存。識(shí)別一個(gè)方案，在這個(gè)方案中并不非常清楚如何為兩個(gè)作用緊密相連的系統(tǒng)部件分層。Answer:虛擬內(nèi)存子系統(tǒng)和存儲(chǔ)子系統(tǒng)通常是緊密耦合,并由于以下的相互作用需要精心設(shè)計(jì)的層次系統(tǒng)。許多系統(tǒng)允許文件被映射到一個(gè)執(zhí)行進(jìn)程的虛擬內(nèi)存空間。另一方面，虛擬內(nèi)存子系統(tǒng)通常使用存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)提供當(dāng)前不在內(nèi)存中的頁(yè)。止匕外，在刷新磁盤(pán)之前

27、，更新的文件有時(shí)會(huì)緩沖到物理內(nèi)存，從而需要認(rèn)真協(xié)調(diào)使用的內(nèi)存之間的虛擬內(nèi)存子系統(tǒng)和文件系統(tǒng)。1.7 采用微內(nèi)核方法來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？在微內(nèi)核中如何使客戶(hù)程序和系統(tǒng)服務(wù)相互作用？微內(nèi)核方法的缺點(diǎn)是什么？Answer:優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：a）增加一個(gè)新的服務(wù)不需要修改內(nèi)核b）在用戶(hù)模式中比在內(nèi)核模式中更安全、更易操作c）一個(gè)簡(jiǎn)單的內(nèi)核設(shè)計(jì)和功能一般導(dǎo)致一個(gè)更可靠的操作系統(tǒng)用戶(hù)程序和系統(tǒng)服務(wù)通過(guò)使用進(jìn)程件的通信機(jī)制在微內(nèi)核中相互作用，例如發(fā)送消息。這些消息由操作系統(tǒng)運(yùn)送。微內(nèi)核最主要的缺點(diǎn)是與進(jìn)程間通信的過(guò)度聯(lián)系和為了保證用戶(hù)程序和系統(tǒng)服務(wù)相互作用而頻繁使用操作系統(tǒng)的消息傳遞功能。1.8

28、 模塊化內(nèi)核方法的什么方式與分層方法相似？什么方式與分層方法不同？Answer:模塊化內(nèi)核方法要求子系統(tǒng)通過(guò)創(chuàng)建的一般而言狹隘（從功能方面來(lái)說(shuō)是揭露外部模塊）的接口來(lái)相互作用。分層內(nèi)核方法在細(xì)節(jié)上與分層方法相似。但是，分層內(nèi)核必須要是有嚴(yán)格排序的子系統(tǒng)，這樣的子系統(tǒng)在較低層次中不允許援引業(yè)務(wù)相應(yīng)的上層子系統(tǒng)。在模塊化內(nèi)核方法中沒(méi)有太多的限制，模式在哪方面是隨意援引彼此的是沒(méi)有任何約束的。1.9 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)員采用虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)主要有什么好處？Answer:系統(tǒng)是容易被調(diào)試的，止匕外，安全問(wèn)題也是容易解決的。虛擬機(jī)同樣為運(yùn)作體系提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，因?yàn)樵S多不同的操作系統(tǒng)

29、只可以在一個(gè)物理系統(tǒng)中運(yùn)行。1.10 為什么說(shuō)一個(gè)JIT編譯器對(duì)執(zhí)行一個(gè)Java程序是有用的？Answer:Java是一種解釋語(yǔ)言。這就意味著Java虛擬機(jī)一次解釋一個(gè)字節(jié)代碼。一般來(lái)說(shuō)，絕大多數(shù)解釋環(huán)境是比運(yùn)行本地二進(jìn)制慢，因?yàn)榻忉屵M(jìn)程要求把每一個(gè)命令轉(zhuǎn)化為本地機(jī)器代碼。一個(gè)JIT編譯器把字節(jié)代碼轉(zhuǎn)換成本地機(jī)器代碼，第一次這種方法是偶然碰到的。這就意味著Java程序作為一個(gè)本地用途（當(dāng)然，JIT的這種轉(zhuǎn)換過(guò)程是要花費(fèi)時(shí)間的，但并沒(méi)有像字節(jié)代碼花費(fèi)的這么多）是非常重要的一種運(yùn)行方式。止匕外，JIT存儲(chǔ)器編譯代碼以便能夠在下一次需要時(shí)使用。一個(gè)是被JIT運(yùn)行的而不是傳統(tǒng)的一般的解釋運(yùn)行的Java

30、程序是非?？斓?。1.11 在一個(gè)系統(tǒng)（例如VWware中，來(lái)賓作業(yè)系統(tǒng)和主機(jī)操作系統(tǒng)的關(guān)系是什么？在選擇主機(jī)操作系統(tǒng)時(shí)哪些因素需要考慮？Answer:一個(gè)來(lái)賓作業(yè)系統(tǒng)提供它的服務(wù)通過(guò)映射到有主機(jī)操作系統(tǒng)提供的功能上。一個(gè)主要的事情需要被考慮，為了能夠支持與來(lái)賓作業(yè)系統(tǒng)相聯(lián)系的功能，選擇的主機(jī)操作系統(tǒng)，從系統(tǒng)調(diào)用接口而言，是否足夠一般。1.12 實(shí)驗(yàn)性的綜合操作系統(tǒng)在內(nèi)核里有一個(gè)匯編器。為了優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)用的性能，內(nèi)核通過(guò)在內(nèi)核空間內(nèi)匯編程序來(lái)縮短系統(tǒng)調(diào)用在內(nèi)核必須經(jīng)過(guò)的途徑。這是一種與分層設(shè)計(jì)相對(duì)立的方法，經(jīng)過(guò)內(nèi)核的途徑在這種設(shè)計(jì)中被延伸了，使操作系統(tǒng)的構(gòu)造更加容易。分別從支持和反對(duì)的角度來(lái)綜合設(shè)

31、計(jì)方式對(duì)討論這種內(nèi)核設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性能優(yōu)化的影響。Answer:綜合是令人欽佩的由于這種性能通過(guò)即時(shí)復(fù)雜化取得了成功。不幸的是，由于代碼的流動(dòng)很難在內(nèi)核中調(diào)試問(wèn)題。這種復(fù)雜化是系統(tǒng)的詳細(xì)的表現(xiàn)，讓綜合很難port（一個(gè)新的編譯器必須寫(xiě)入每一種架構(gòu)）。8.4 論述短期,中期和長(zhǎng)期調(diào)度之間的區(qū)別.Answer:a.短期調(diào)度：在內(nèi)存作業(yè)中選擇就緒執(zhí)行的作業(yè)，并為他們分配CPUb.中期調(diào)度：作為一種中等程度的調(diào)度程序，尤其被用于分時(shí)系統(tǒng)，一個(gè)交換方案的實(shí)施，將部分運(yùn)行程序移出內(nèi)存，之后，從中斷處繼續(xù)執(zhí)行。c.長(zhǎng)期調(diào)度（作業(yè)調(diào)度程序）：確定哪些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存以執(zhí)行.它們主要的不同之處是它們的執(zhí)行的頻率。短期調(diào)

32、度必須經(jīng)常調(diào)用一個(gè)新進(jìn)程，由于在系統(tǒng)中，長(zhǎng)期調(diào)度處理移動(dòng)的作業(yè)時(shí)，并不頻繁被調(diào)用，可能在進(jìn)程離開(kāi)系統(tǒng)時(shí)才被喚起。8.5 問(wèn)：描述一下內(nèi)核在兩個(gè)進(jìn)程間進(jìn)行上下文功換的動(dòng)作.Answer:總的來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)必須保存正在運(yùn)行的進(jìn)程的狀態(tài)，恢復(fù)進(jìn)程的狀態(tài)。保存進(jìn)程的狀態(tài)主要包括CPUS存器的值以及內(nèi)存分配，上下文切換還必須執(zhí)行一些確切體系結(jié)構(gòu)的操作，包括刷新數(shù)據(jù)和指令緩存。（書(shū)中答案）進(jìn)程關(guān)聯(lián)是由進(jìn)程的PCB來(lái)表示的，它包括CPUS存器的值和內(nèi)存管理信息等。當(dāng)發(fā)生上下文切換時(shí)，內(nèi)核會(huì)將舊進(jìn)程的關(guān)聯(lián)狀態(tài)保存在其PCBfr,然后裝入經(jīng)調(diào)度要執(zhí)行的新進(jìn)程的已保存的關(guān)聯(lián)狀態(tài)。8.6 考慮RPCM制?？紤]的RP

33、CM制。描述不可取的情況下可能出現(xiàn)或者不執(zhí)行的“最多一次“或“到底一旦“語(yǔ)義。說(shuō)明在沒(méi)有這些保障的情況下，可能使用的一種機(jī)制。Answer:如果一個(gè)RPCM制無(wú)法支持無(wú)論是“最多一次”或“至少一次”的語(yǔ)義，那么RPCK務(wù)器不能保證遠(yuǎn)端程序不會(huì)引起多個(gè)事件的發(fā)生。試想，如果一個(gè)遠(yuǎn)端程序在一個(gè)不支持這些語(yǔ)義的系統(tǒng)上從銀行賬戶(hù)中撤回投資的資金。很可能一個(gè)單一調(diào)用的遠(yuǎn)程過(guò)程會(huì)導(dǎo)致多種服務(wù)器的撤回。如果一個(gè)系統(tǒng)不能支持這兩種語(yǔ)義，那么這樣一個(gè)系統(tǒng)只能安全提供遠(yuǎn)程程序，這些遠(yuǎn)程程序沒(méi)有改變數(shù)據(jù)，沒(méi)有提供時(shí)間敏感的結(jié)果，用我們的銀行賬戶(hù)做例，我們當(dāng)然需要“最多一次”或“至少一次”的語(yǔ)義執(zhí)行撤銷(xiāo)（或存款）。然

34、而，賬戶(hù)余額成其它賬戶(hù)信息的查詢(xún)，如姓名，地址等，不需要這些語(yǔ)義。8.7 圖表3.24里顯示的程序，說(shuō)明A行將會(huì)輸出什么？Answer:當(dāng)控制回到父進(jìn)程時(shí)，它的值會(huì)保持在5,而子進(jìn)程將更新并拷貝這個(gè)值。8.8 問(wèn)：下面設(shè)計(jì)的好處和壞處分別是什么？系統(tǒng)層次和用戶(hù)層次都要考慮到.A,對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)通信B,自動(dòng)和顯式緩沖C,復(fù)制發(fā)送和引用發(fā)送D,固定大小和可變大小消息Answer:A.對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)通信：對(duì)稱(chēng)通信的影響是它允許發(fā)送者和接收者之間有一個(gè)集合點(diǎn)。缺點(diǎn)是阻塞發(fā)送時(shí)，不需要集合點(diǎn)，而消息不能異步傳遞。因此，消息傳遞系統(tǒng)，往往提供兩種形式的同步。B.自動(dòng)和顯式緩沖：自動(dòng)緩沖提供了一個(gè)無(wú)限長(zhǎng)度的隊(duì)列

35、，從而保證了發(fā)送者在復(fù)制消息時(shí)不會(huì)遇到阻塞，如何提供自動(dòng)緩存的規(guī)范，一個(gè)方案也許能保存足夠大的內(nèi)存，但許多內(nèi)存被浪費(fèi)緩存明確指定緩沖區(qū)的大小。在這種狀況下，發(fā)送者不能在等待可用空間隊(duì)列中被阻塞。然而，緩沖明確的內(nèi)存不太可能被浪費(fèi)。C.復(fù)制發(fā)送和引用發(fā)送：復(fù)制發(fā)送不允許接收者改變參數(shù)的狀態(tài)，引用發(fā)送是允許的。引用發(fā)送允許的優(yōu)點(diǎn)之一是它允許程序員寫(xiě)一個(gè)分布式版本的一個(gè)集中的應(yīng)用程序。Java'sRMI公司提供兩種發(fā)送，但引用傳遞一個(gè)參數(shù)需要聲明這個(gè)參數(shù)是一個(gè)遠(yuǎn)程對(duì)象。D.固定大小和可變大小消息：涉及的太多是有關(guān)緩沖問(wèn)題，帶有定長(zhǎng)信息，一個(gè)擁有具體規(guī)模的緩沖課容納已知數(shù)量的信息緩沖能容納的可

36、變信息數(shù)量是未知的?？紤]Windows2000如何處理這種情況。帶有定長(zhǎng)信息（256bytes）,信息從發(fā)送者的地址空間被復(fù)制至接受進(jìn)程的地址空間。更大的信息（如變長(zhǎng)信息）使用共享內(nèi)存?zhèn)鬟f信息。第四章線(xiàn)程10 舉兩個(gè)多線(xiàn)程程序設(shè)計(jì)的例子來(lái)說(shuō)明多線(xiàn)程不比單線(xiàn)程方案提高性能答：1）任何形式的順序程序?qū)€(xiàn)程來(lái)說(shuō)都不是一個(gè)好的形式。例如一個(gè)計(jì)算個(gè)人報(bào)酬的程序。2）另外一個(gè)例子是一個(gè)"空殼"程序，如C-shell和kornshell。這種程序必須密切檢測(cè)其本身的工作空間。如打開(kāi)的文件、環(huán)境變量和當(dāng)前工作目錄。10 描述一下線(xiàn)程庫(kù)采取行動(dòng)進(jìn)行用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程上下文切換的過(guò)程答：用戶(hù)線(xiàn)程之間的

37、上下文切換和內(nèi)核線(xiàn)程之間的相互轉(zhuǎn)換是非常相似的。但它依賴(lài)于線(xiàn)程庫(kù)和怎樣把用戶(hù)線(xiàn)程指給內(nèi)核程序。一般來(lái)說(shuō)，用戶(hù)線(xiàn)程之間的上下文切換涉及到用一個(gè)用戶(hù)程序的輕量級(jí)進(jìn)程（LWP）和用另外一個(gè)線(xiàn)程來(lái)代替。這種行為通常涉及到寄存器的節(jié)約和釋放。10 在哪些情況下使用多內(nèi)核線(xiàn)程的多線(xiàn)程方案比單處理器系統(tǒng)的單個(gè)線(xiàn)程方案提供更好的性能。答：當(dāng)一個(gè)內(nèi)核線(xiàn)程的頁(yè)面發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，另外的內(nèi)核線(xiàn)程會(huì)用一種有效的方法被轉(zhuǎn)換成使用交錯(cuò)時(shí)間。另一方面，當(dāng)頁(yè)面發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，一個(gè)單一線(xiàn)程進(jìn)程將不能夠發(fā)揮有效性能。因此，在一個(gè)程序可能有頻繁的頁(yè)面錯(cuò)誤或不得不等待其他系統(tǒng)的事件的情況下，多線(xiàn)程方案會(huì)有比單處理器系統(tǒng)更好的性能。10 以下程

38、序中的哪些組成部分在多線(xiàn)程程序中是被線(xiàn)程共享的？a.寄存值b.堆內(nèi)存c.全局變量d.棧內(nèi)存答：一個(gè)線(xiàn)程程序的線(xiàn)程共享堆內(nèi)存和全局變量，但每個(gè)線(xiàn)程都有屬于自己的一組寄存值和棧內(nèi)存。1 .5一個(gè)采用多用戶(hù)線(xiàn)程的多線(xiàn)程方案在多進(jìn)程系統(tǒng)中能夠取得比在單處理器系統(tǒng)中更好的性能嗎？答：一個(gè)包括多用戶(hù)線(xiàn)程的多線(xiàn)程系統(tǒng)無(wú)法在多處理系統(tǒng)上同時(shí)使用不同的處理器。操作系統(tǒng)只能看到一個(gè)單一的進(jìn)程且不會(huì)調(diào)度在不同處理器上的不同進(jìn)程的線(xiàn)程。因此，多處理器系統(tǒng)執(zhí)行多個(gè)用戶(hù)線(xiàn)程是沒(méi)有性能優(yōu)勢(shì)的。12.6 就如4.5.2章節(jié)描述白那樣，Linux沒(méi)有區(qū)分進(jìn)程和線(xiàn)程的能力。且Linux線(xiàn)程都是用相同的方法：允許一個(gè)任務(wù)與一組傳遞

39、給clone（）系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)志的進(jìn)程或線(xiàn)程。但許多操作系統(tǒng)，例如windowsXP和Solaris,對(duì)進(jìn)程和線(xiàn)程都是一視同仁。基本上，這種使用notation的系統(tǒng)，一個(gè)進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)指向?qū)儆谶M(jìn)程的不同線(xiàn)程的指針。區(qū)別建模過(guò)程和在內(nèi)核中線(xiàn)程的兩種方法。答：一方面，進(jìn)程和線(xiàn)程被視為相似實(shí)體的系統(tǒng)中，有些系統(tǒng)代碼可以簡(jiǎn)化。例如，一個(gè)調(diào)度器可以在平等的基礎(chǔ)上考慮不同的進(jìn)程和線(xiàn)程，且不需要特殊的代碼，在調(diào)度中審查有關(guān)線(xiàn)程的進(jìn)程。另一方面，這種統(tǒng)一會(huì)使進(jìn)程資源限制更加困難。相反，一些額外的復(fù)雜性被需要，用來(lái)確定哪個(gè)線(xiàn)程與哪個(gè)進(jìn)程一致和執(zhí)行重復(fù)的計(jì)數(shù)任務(wù)。12.7 由4.11給出的程序使用了Pth

40、read的應(yīng)用程序編程接口（API）,在程序的第c行和第p行分別會(huì)輸出什么？答：c行會(huì)輸出5,p行會(huì)輸出0.12.8 考慮一個(gè)多處理器系統(tǒng)和用多線(xiàn)程對(duì)多線(xiàn)程模式編寫(xiě)的多線(xiàn)程程序。讓程序中的用戶(hù)線(xiàn)程數(shù)量多于系統(tǒng)中的處理器的數(shù)量，討論下列情況下的性能意義：a.由程序分配的內(nèi)核線(xiàn)程的數(shù)量比處理器少b.由程序分配的內(nèi)核線(xiàn)程的數(shù)量與處理器相同c.由程序分配的內(nèi)核線(xiàn)程的數(shù)量大于處理器數(shù)量但少于用戶(hù)線(xiàn)程的數(shù)量答：當(dāng)內(nèi)核線(xiàn)程的數(shù)量少于處理器時(shí)，一些處理器將仍然處于空閑狀態(tài)。因?yàn)椋{(diào)度圖中只有內(nèi)核線(xiàn)程的處理器，而不是用戶(hù)線(xiàn)程的處理器。當(dāng)程序分配的內(nèi)核線(xiàn)程的數(shù)量與處理器相同時(shí)，那么有可能所有處理器將同時(shí)使用。然而

41、，當(dāng)一個(gè)內(nèi)核塊內(nèi)的內(nèi)核（因頁(yè)面錯(cuò)誤或同時(shí)援引系統(tǒng)調(diào)用）相應(yīng)的處理器將閑置。當(dāng)由程序分配的內(nèi)核線(xiàn)程的數(shù)量大于處理器數(shù)量時(shí)，封鎖一個(gè)內(nèi)核線(xiàn)程并調(diào)出，換入另一個(gè)準(zhǔn)備執(zhí)行的內(nèi)核線(xiàn)程。因此，增加多處理器系統(tǒng)的利用率。第五章CPU調(diào)度為什么對(duì)調(diào)度來(lái)說(shuō)，區(qū)分I/0限制的程序和CPU限制的程序是重要的？答：I/0限制的程序有在運(yùn)行I/O操作前只運(yùn)行很少數(shù)量的計(jì)算機(jī)操作的性質(zhì)。這種程序一般來(lái)說(shuō)不會(huì)使用很多的CPU。另一方面，CPU限制的程序利用整個(gè)的時(shí)間片，且不做任何阻礙I/O操作的工作。因此，通過(guò)給I/O限制的程序優(yōu)先權(quán)和允許在CPU限制的程序之前運(yùn)行，可以很好的利用計(jì)算機(jī)資源。討論以下各對(duì)調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)在某種背景

42、下會(huì)有的沖突a.CPU利用率和響應(yīng)時(shí)間b.平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和最大等待時(shí)間c.I/O設(shè)備利用率和CPU利用率答：a.CPU利用率和響應(yīng)時(shí)間：當(dāng)經(jīng)常性的上下文切換減少到最低時(shí)，CPU利用率增力口。通過(guò)減少使用上下文切換程序來(lái)降低經(jīng)常性的上下文切換。但這樣可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程響應(yīng)時(shí)間的增加。b.平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和最大等待時(shí)間：通過(guò)最先執(zhí)行最短任務(wù)可以使平均周轉(zhuǎn)時(shí)間最短。然而，這種調(diào)度策略可能會(huì)使長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的任務(wù)永遠(yuǎn)得不到調(diào)度且會(huì)增加他們的等待時(shí)間。c.I/O設(shè)備利用率和CPU禾1J用率：CPU利用率的最大化可以通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行CPU限制的任務(wù)和同時(shí)不實(shí)行上下文切換。I/O設(shè)備利用率的最大化可以通過(guò)盡可能調(diào)度已經(jīng)準(zhǔn)備

43、好的I/O限制的任務(wù)。因此，導(dǎo)致上下文切換?？紤]指數(shù)平均公式來(lái)預(yù)測(cè)下一次CPU區(qū)間的長(zhǎng)度，使用以下參數(shù)值會(huì)有什么影響？a.a=0和t=100毫秒b.a=0.99和t=10毫秒答：當(dāng)a=0和t=100毫秒時(shí)，公式總是會(huì)預(yù)測(cè)下一次的CPU區(qū)間為100毫秒。當(dāng)a=0.99和t=10毫秒時(shí)，進(jìn)程最近的行為是給予更高的重量和過(guò)去的就能成相比。因此，調(diào)度算法幾乎是無(wú)記憶的，且簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)未來(lái)區(qū)間的長(zhǎng)度為下一次的CPU執(zhí)行的時(shí)間片。考慮下列進(jìn)程集，進(jìn)程占用的CPU區(qū)間長(zhǎng)度以毫秒來(lái)計(jì)算：進(jìn)程區(qū)間時(shí)間優(yōu)先級(jí)Pi103P211P323P414P552假設(shè)在時(shí)刻0以進(jìn)程P1,P2,P3,P4,P5的順序到達(dá)。a畫(huà)出4個(gè)

44、Gantt圖分別演示用FCFS、SJF、非搶占優(yōu)先級(jí)（數(shù)字小代表優(yōu)先級(jí)高）和RR（時(shí)間片=1）算法調(diào)度時(shí)進(jìn)程的執(zhí)行過(guò)程。b.在a里每個(gè)進(jìn)程在每種調(diào)度算法下的周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少？c.在a里每個(gè)進(jìn)程在每種調(diào)度算法下的等待時(shí)間是多少？d.在a里哪一種調(diào)度算法的平均等待時(shí)間對(duì)所有進(jìn)程而言最小？答：a.甘特圖略b.周轉(zhuǎn)時(shí)間FCFSRRSJF非搶占優(yōu)先級(jí)P110191916P211211P3137418P4144219P5191496c.等待時(shí)間FCFSRRSJF非搶占優(yōu)先級(jí)P10996P210100P3115216P4133118P514942d.SJF下面哪些算法會(huì)引起饑餓a.先來(lái)先服務(wù)b.最短工作優(yōu)先調(diào)

45、度c.輪換法調(diào)度d.優(yōu)先級(jí)調(diào)度答：最短工作優(yōu)先調(diào)度和優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法會(huì)引起饑餓5.6考慮RR調(diào)度算法的一個(gè)變種，在這個(gè)算法里，就緒隊(duì)列里的項(xiàng)是指向PCB的指針。a.如果把兩個(gè)指針指向就緒隊(duì)列中的同一個(gè)進(jìn)程，會(huì)有什么效果？b.這個(gè)方案的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么？c.如何修改基本的RR調(diào)度算法，從而不用兩個(gè)指針達(dá)到同樣的效果？答.a.實(shí)際上，這個(gè)過(guò)程將會(huì)增加它的優(yōu)先權(quán)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)經(jīng)常得到時(shí)間它能夠優(yōu)先得以運(yùn)行。b.優(yōu)點(diǎn)是越重要的工作可以得到更多的時(shí)間。也就是說(shuō)，優(yōu)先級(jí)越高越先運(yùn)行。然而，結(jié)果將由短任務(wù)來(lái)承擔(dān)。c.分配一個(gè)更長(zhǎng)的時(shí)間給優(yōu)先級(jí)越高的程序。換句話(huà)說(shuō)，可能有兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間片在RR調(diào)度中?？紤]一個(gè)運(yùn)

46、行十個(gè)I/O限制任務(wù)和一個(gè)CPU艮制任務(wù)的系統(tǒng)。假設(shè)，I/O限制任務(wù)一次分配給一個(gè)I/O操彳1毫秒的CPU計(jì)算，但每個(gè)I/O操作的完成需要10毫秒。同時(shí)，假設(shè)間接的上下文切換要0.1毫秒，所有的進(jìn)程都是長(zhǎng)進(jìn)程。對(duì)一個(gè)RR度來(lái)說(shuō)，以下情況時(shí)CPU的利用率是多少：a.時(shí)間片是1毫秒b.時(shí)間片是10毫秒答：a.時(shí)間片是1毫秒：不論是哪個(gè)進(jìn)程被調(diào)度，這個(gè)調(diào)度都會(huì)為每一次的上下文切換花費(fèi)一個(gè)0.1毫秒的上下文切換。CPU的利用率是1/1.1*100=92%。b.時(shí)間片是10毫秒：這I/O限制任務(wù)會(huì)在使用完1毫秒時(shí)間片后進(jìn)行一次上下文切換。這個(gè)時(shí)間片要求在所有的進(jìn)程間都走一遍，因此，10*1.1+10.1

47、（因?yàn)槊總€(gè)I/O限定任務(wù)執(zhí)行為1毫秒，然后承擔(dān)上下文切換的任務(wù)，而CPU艮制任務(wù)的執(zhí)行10毫秒在承擔(dān)一個(gè)上下文切換之前）。因此，CPU的利用率是20、21.1*100=94%?？紤]一個(gè)實(shí)施多層次的隊(duì)列調(diào)度系統(tǒng)。什么策略能夠使一個(gè)計(jì)算機(jī)用戶(hù)使用由用戶(hù)進(jìn)程分配的最大的CPU寸間片。答：這個(gè)程序可以使分配給它的沒(méi)有被完全利用的CPU時(shí)間最大化。它可以使用分配給它的時(shí)間片中的絕大部分，但在時(shí)間片結(jié)束前放棄CPU因此提高了與進(jìn)程有關(guān)的優(yōu)先級(jí)。5.9考慮下面的基于動(dòng)態(tài)改變優(yōu)先級(jí)的可搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法。大的優(yōu)先權(quán)數(shù)代表高優(yōu)先權(quán)。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在等待CPU時(shí)（在就緒隊(duì)列中，但未執(zhí)行），優(yōu)先權(quán)以a速率改變；當(dāng)它運(yùn)

48、行時(shí)，優(yōu)先權(quán)以速率3改變。所有的進(jìn)程在進(jìn)入就緒隊(duì)列時(shí)被給定優(yōu)先權(quán)為0。參數(shù)a和3可以設(shè)定給許多不同的調(diào)度算法。a.3>“>0時(shí)所得的是什么算法？b.a<3<0時(shí)所得的是什么算法？答：a.FCFSb.LIFO解釋下面調(diào)度算法對(duì)短進(jìn)程編程度上的區(qū)別：a.FCFSb.RRc.多級(jí)反饋隊(duì)列答:a.FCFS-區(qū)別短任務(wù)是因?yàn)槿魏卧陂L(zhǎng)任務(wù)后到達(dá)的短任務(wù)都將會(huì)有很長(zhǎng)的等待時(shí)間。b.RR-對(duì)所有的任務(wù)都是能夠相同的（給它們相同的CPU時(shí)間區(qū)間），所以，短任務(wù)可以很快的離開(kāi)系統(tǒng)，只要它們可以先完成。c.多級(jí)反饋隊(duì)列和RR調(diào)度算法相似一一它們不會(huì)先選擇短任務(wù)。用WindowXP的調(diào)度算法，

49、下列什么是數(shù)字優(yōu)先的線(xiàn)程。a.相對(duì)優(yōu)先級(jí)的值為REALTIME_PRIORITY_CLASS屬于實(shí)體優(yōu)先類(lèi)型的線(xiàn)程b.相對(duì)優(yōu)先級(jí)的值為NORMAL_PRIORITY_CLAS®于NORMAL型的線(xiàn)程c.相對(duì)優(yōu)先級(jí)的值為HIGH_PRIORITY_CLAS的屬于ABOVE_NORMAL的線(xiàn)程答：a.26b.8c.145.12考慮在Solaris操作系統(tǒng)中的為分時(shí)線(xiàn)程的調(diào)度算法：a:一個(gè)優(yōu)先權(quán)是10的線(xiàn)程的時(shí)間片是多少？?jī)?yōu)先權(quán)是55的呢？b:假設(shè)優(yōu)先權(quán)是35的一個(gè)線(xiàn)程用它所有的時(shí)間片在沒(méi)有任何阻止的情況下，這調(diào)度算法將會(huì)分配給這個(gè)線(xiàn)程什么樣新的優(yōu)先權(quán)？c:假設(shè)一個(gè)優(yōu)先權(quán)是35的線(xiàn)程在時(shí)間

50、片結(jié)束前阻止I/O操作。這調(diào)度算法將會(huì)分配給這個(gè)線(xiàn)程什么樣新的優(yōu)先權(quán)？答：a:160和40b:35C:54傳統(tǒng)UNIX調(diào)度在優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先級(jí)間成反比關(guān)系：數(shù)字越高，優(yōu)先權(quán)越低。該調(diào)度進(jìn)程利用下面的方程重新計(jì)算進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)一次一秒：優(yōu)先權(quán)=（最近CPU用率/2）+基本數(shù)這里的基本數(shù)=60,最近的CPU使用率是指一個(gè)表明優(yōu)先權(quán)從上一次重新計(jì)算后開(kāi)始進(jìn)程被CPU使用的情況。假設(shè)最近進(jìn)程pl的CPU1用率是40個(gè)，p2是18,p3是10。當(dāng)優(yōu)先權(quán)重新計(jì)算后這三個(gè)進(jìn)程的新的優(yōu)先權(quán)是什么？在此信息的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)UNIX的調(diào)度會(huì)不會(huì)提高或降低CPU限制的進(jìn)程的相對(duì)優(yōu)先權(quán)？答：分配給這些進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)分別是80,

51、69和65.這調(diào)度降低了CPU艮制的進(jìn)程的相對(duì)優(yōu)先權(quán)。第六章管程第一個(gè)著名的正確解決了兩個(gè)進(jìn)程的臨界區(qū)問(wèn)題的軟件方法是Dekker設(shè)計(jì)的。兩個(gè)進(jìn)程P0和P1共享以下變量：booleanflag2;"initiallyfalse*/intturn;進(jìn)程Pi（i=0或1）和另一個(gè)進(jìn)程Pj（j=0或1）的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7.27。證明這個(gè)算法滿(mǎn)足臨界區(qū)問(wèn)題的所有三個(gè)要求。doflagi=ture;while(flagj)if(turn=j)flagi=false;while(turn=j);flagi=true;臨界區(qū)turn=j;flagi=false;剩余區(qū)圖7.27Dekker算法中的進(jìn)程P

52、i結(jié)構(gòu)答：該算法滿(mǎn)足三個(gè)相互排斥條件。(1)相互排斥是為了確保使用的變量和標(biāo)志是可變的。如果所有進(jìn)程都把他們的變量設(shè)置為真，只有一個(gè)會(huì)成功，那就是哪個(gè)進(jìn)程輪到的問(wèn)題了。等待中的進(jìn)程只能夠進(jìn)入它的重要部分當(dāng)其他進(jìn)程在更新變量值時(shí)。這兩個(gè)進(jìn)程的臨界區(qū)域問(wèn)題的最初的正確的軟件解決方案是由Dekker提出的。P0、P1兩個(gè)進(jìn)程，具有以下共同的變量：booleanflag2;/*initiallyfalse*/intturn;進(jìn)程Pi(i=0or1)的結(jié)構(gòu)在6.25中已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)；其他進(jìn)程為Pj(j=1or0)。證明這個(gè)算法滿(mǎn)足關(guān)鍵問(wèn)題的三個(gè)要求。答：這個(gè)算法滿(mǎn)足臨界區(qū)域的三個(gè)條件：(1)在標(biāo)記和返回變量

53、的使用中，互斥條件是保證的。如果兩個(gè)進(jìn)程將它們的標(biāo)識(shí)設(shè)為真，那么只有一個(gè)進(jìn)程會(huì)成功進(jìn)行，即輪到的那個(gè)進(jìn)程。當(dāng)另一個(gè)進(jìn)程更新它的返回變量時(shí)，等待的那個(gè)進(jìn)程只能進(jìn)入它的臨界區(qū)域。(2)就緒的進(jìn)程，通過(guò)標(biāo)志，返回變量。這個(gè)算法沒(méi)有提供嚴(yán)格的交替。如果一個(gè)進(jìn)程想要進(jìn)入它們的臨界區(qū)域，它可以將它的標(biāo)識(shí)設(shè)為真，然后進(jìn)入它們的臨界區(qū)域。當(dāng)退出它的臨界區(qū)域，它可以設(shè)置轉(zhuǎn)向其他進(jìn)程的值。如果這個(gè)進(jìn)程想要在其他進(jìn)程之前再次進(jìn)入它的臨界區(qū)域，它會(huì)重復(fù)這樣的進(jìn)程：進(jìn)入它的臨界區(qū)域，在退出時(shí)轉(zhuǎn)向另一個(gè)進(jìn)程。(3)在雙T返回變量的使用過(guò)程中，界等待受阻。假設(shè)兩個(gè)進(jìn)程想要進(jìn)入它們的責(zé)任所在的臨界區(qū)域。它們都將它們的標(biāo)志的值

54、設(shè)為真；而只有輪到的那個(gè)線(xiàn)程可以執(zhí)行；其他的線(xiàn)程處于等待狀態(tài)。如果界等待沒(méi)有受阻，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)進(jìn)程重復(fù)“進(jìn)入-退出”它的臨界區(qū)域這一過(guò)程。Dekker算法在一個(gè)進(jìn)程中設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)向另一個(gè)進(jìn)程的值，從而保證另一個(gè)進(jìn)程接下來(lái)進(jìn)入它的臨界區(qū)域。針對(duì)有n個(gè)進(jìn)程在帶有較低時(shí)間限制的等待n-1個(gè)的輪次這樣一個(gè)臨界區(qū)域最早的解決該問(wèn)題的正確方法是由艾森伯格和麥圭爾提出的。這些進(jìn)程有以下的共同的變量：枚舉pstateidle,wantin,incs;pstateflagn;intturn;所有的枚舉標(biāo)志被初始為空，輪次的最初值是無(wú)關(guān)緊要的(在0和n-1之間)。進(jìn)程p的結(jié)構(gòu)在6.26中有說(shuō)明。證明這個(gè)算法滿(mǎn)足臨界區(qū)域

55、問(wèn)題的三項(xiàng)要求。答：a.互斥：注意到一個(gè)進(jìn)程只有在下列條件滿(mǎn)足時(shí)才能進(jìn)入臨界區(qū)域：沒(méi)有其他進(jìn)程在CS中有設(shè)置的標(biāo)識(shí)變量。這是由于進(jìn)程在CS中設(shè)置自身的標(biāo)識(shí)變量之前要先檢查其他進(jìn)程的狀態(tài)。我們保證沒(méi)有兩個(gè)進(jìn)程將同時(shí)進(jìn)入臨界區(qū)域。b.有空讓進(jìn)：考慮以下情況，當(dāng)多進(jìn)程同時(shí)在CS中設(shè)置它們的標(biāo)識(shí)變量，然后檢查是否有其他進(jìn)程在cs中設(shè)置標(biāo)識(shí)變量。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，所有的進(jìn)程意識(shí)到這里存在進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)，在外層while(1)的循環(huán)下進(jìn)入下一次迭代，重置它們的標(biāo)識(shí)變量到want中?，F(xiàn)在只有唯一的進(jìn)程將設(shè)置它的輪次變量到cs中，這個(gè)唯一的進(jìn)程就是其序號(hào)是最接近輪次的。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，對(duì)于哪些序號(hào)次接近輪次的新的進(jìn)

56、程就能決定進(jìn)入臨界區(qū)域，而且能同時(shí)在CS中設(shè)置它們的標(biāo)識(shí)。隨后這些進(jìn)程意識(shí)到這里存在競(jìng)爭(zhēng)的進(jìn)程，于是重新啟動(dòng)進(jìn)入臨界區(qū)域的進(jìn)程。在每次迭代中，進(jìn)程在cs中設(shè)置的序號(hào)值將變得更加接近輪次，最后我們得出以下結(jié)論：只有進(jìn)程k在cs中設(shè)置它的標(biāo)識(shí)，而其他哪些序號(hào)在輪次和k之間不能在cs中設(shè)置它們的標(biāo)識(shí)。這個(gè)進(jìn)程僅能進(jìn)入臨界區(qū)域。c.有限等待：有限等待需要滿(mǎn)足以下事實(shí)：當(dāng)進(jìn)程k在打算進(jìn)入臨界區(qū)域時(shí)，它的標(biāo)識(shí)不再置為空閑。任何序號(hào)不在輪次和k之間的進(jìn)程不能進(jìn)入臨界區(qū)域。與此同時(shí)，所有序號(hào)落在輪次和k之間且又想要進(jìn)入臨界區(qū)域的進(jìn)程能夠進(jìn)入臨界區(qū)域（這是基于系統(tǒng)一直在進(jìn)步的事實(shí)），這個(gè)輪次值變得越來(lái)越接近ko

57、最后，要么輪次變?yōu)閗,要么沒(méi)有哪些序號(hào)在輪次和k之間的進(jìn)程，這樣進(jìn)程k就進(jìn)入臨界區(qū)域了。忙等待的含義是什么？在操作系統(tǒng)中還有哪些其他形式的等待？忙等待能完全避免嗎？給出你的答案。答：忙等待意味著一個(gè)進(jìn)程正在等待滿(mǎn)足一個(gè)沒(méi)有閑置處理器的嚴(yán)格循環(huán)的條件?；蛘?，一個(gè)進(jìn)程通過(guò)放棄處理器來(lái)等待，在這種情況下的塊等待在將來(lái)某個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間被喚醒。忙等待能夠避免，但是承擔(dān)這種開(kāi)銷(xiāo)與讓一個(gè)進(jìn)程處于沉睡狀態(tài)，當(dāng)相應(yīng)程序的狀態(tài)達(dá)到的時(shí)候進(jìn)程又被喚醒有關(guān)。解釋為什么自旋鎖不適合在單處理器系統(tǒng)，而經(jīng)常在多處理器系統(tǒng)下使用？答：自旋鎖不適合在單處理器系統(tǒng)是因?yàn)閺淖孕i中打破一個(gè)進(jìn)程的條件只有在執(zhí)行一個(gè)不同的進(jìn)程時(shí)才能獲得。如果這個(gè)進(jìn)程沒(méi)有閑置處理器，其他進(jìn)程不能夠得到這個(gè)機(jī)會(huì)去設(shè)定一個(gè)第一個(gè)進(jìn)程進(jìn)展需要的程序條件。在一個(gè)多處理器系統(tǒng)中，其他進(jìn)程在其他處理器上執(zhí)行，從而為了讓第一個(gè)進(jìn)程從自旋鎖中釋放修改程序狀態(tài)。如果一個(gè)同步元是在一個(gè)用戶(hù)級(jí)程序中使用的，解釋在一個(gè)單處理器系統(tǒng)中為什么通過(guò)停止中斷去實(shí)