操作系統(tǒng)第2-4章習(xí)題答案

操作系統(tǒng)第二章習(xí)題解答2.1情況（a）和情況（b）具有相同的答案。假設(shè)處理器的操作不能重疊，但I/O操作可以。1job：時間周期=NT處理器利用率=50%；2jobs：時間周期=NT處理器利用率=100%；4jobs：時間周期=（2N-1)NT處理器利用率=100%2.2I/O限制程序只用相對較少的處理時間，因此，受到短期調(diào)度算法的偏愛。然而，如果一個處理器限制程序在一段很長的時間內(nèi)被處理器時間拒絕，那同樣的這個短期調(diào)度算法則會允許處理機去處理過去一段時間一直沒有使用處理機的程序，所以，并不是永遠不受理處理器限制程序所需的處理器時間。2.3關(guān)于分時系統(tǒng)，我們所關(guān)注的是周轉(zhuǎn)時間。首選的是時間片，因為它在一個很短的時間給所有的程序一個訪問權(quán)限去使用處理器。在批處理系統(tǒng)，我們所關(guān)注的是吞吐量和更少量的上下文轉(zhuǎn)換，對于進程來說獲得了更多的處理時間。因此，最小化上下文轉(zhuǎn)換的處理是有優(yōu)勢的。2.4應(yīng)用程序運用系統(tǒng)調(diào)用去調(diào)用操作系統(tǒng)所提供的功能。關(guān)鍵的是，系統(tǒng)調(diào)用導(dǎo)致轉(zhuǎn)換到進入內(nèi)核模式的系統(tǒng)程序。操作系統(tǒng)第三章習(xí)題解答3.1系統(tǒng)和用戶進程的創(chuàng)建和刪除：在系統(tǒng)中進程對于信息共享，加速計算，模塊性和便利性都能并發(fā)執(zhí)行。并發(fā)的執(zhí)行需要進程的創(chuàng)建和刪除機制。進程所需要的資源在進程被創(chuàng)建時獲得或者在其運行的時候分配。當(dāng)進程結(jié)束時，操作系統(tǒng)需要收回任何可重用資源。進程的掛起和恢復(fù)：在進程調(diào)度中，當(dāng)進程在等待某些資源時，操作系統(tǒng)需要把進程狀態(tài)改變成等待或者就緒狀態(tài)。當(dāng)進程所要求的資源可用時，操作系統(tǒng)需要把它的狀態(tài)變?yōu)檫\行狀態(tài)恢復(fù)它的執(zhí)行。進程同步機制：協(xié)調(diào)進程分享數(shù)據(jù)。并發(fā)訪問使用共享數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致性，操作系統(tǒng)不得不為其提供一種進程同步機制用來確保協(xié)作進程有序的實行，從而保證數(shù)據(jù)的一致性。進程通信機制：在操作系統(tǒng)下執(zhí)行的進程要么是獨立的進程要么是協(xié)作的進程。協(xié)作進程必須使用某些方法來實現(xiàn)進程間的通信。死鎖處理機制：在一個多道程序設(shè)計環(huán)境里，一些進程可能因為有限數(shù)量的資源而產(chǎn)生競爭。如果一個死鎖發(fā)生，全部等待的進程都不會從等待狀態(tài)改變成運行狀態(tài)，那么資源被浪費，工作不會被完成。3.4對處于就緒/掛起狀態(tài)的所有進程通過一個固定的優(yōu)先級層次來劃分，如分成一到兩個優(yōu)先級，只有當(dāng)就緒/掛起狀態(tài)的進程優(yōu)先級高于所有就緒狀態(tài)進程的優(yōu)先級時，才把處理機分配給它。3.6a）采用4種模式的優(yōu)點在于：系統(tǒng)能夠提高對存儲器的訪問使用的靈活性，同時對內(nèi)存儲器的運行起到很好的保護作用。缺點：復(fù)雜度和處理開銷。例如，處理器運行在不同的訪問模式需要分離可訪問的堆棧。b）原則上，模式越多，靈活性適應(yīng)性越大，但系統(tǒng)越復(fù)雜，舉出一種有4種以上模式的情況較難。3.7a）當(dāng)j<i時，一個在Di中運行的進程被阻止訪問Dj中的對象。因此，如果Dj中包含的信息比Di優(yōu)先權(quán)更高或者比Di更安全，這個限制是適當(dāng)?shù)?。然而，這個安全政策可以用下面的方法更簡單的獲得。一個在Dj中運行的進程可以從Dj中讀取數(shù)據(jù)，并且可以把數(shù)據(jù)復(fù)制到Di中，隨后，在Di中運行的進程便可讀取這些信息。b）一個近似的解決這個問題的方法就是大家都知道的可信系統(tǒng)。在以后的章節(jié)會詳細解釋。3.8a）一個應(yīng)用程序可能正處理從另一個進程收到的數(shù)據(jù)并且把結(jié)果儲存在磁盤上。如果有等待取自其它進程的數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序可能進入下一個進程取出數(shù)據(jù)并且處理它。如果一個先前的磁盤寫操作已經(jīng)完成并且有處理的數(shù)據(jù)寫出，應(yīng)用程序會將其寫入下一個磁盤。需要考慮的一點就是，進程等待輸入進程的額外數(shù)據(jù)和磁盤的可用性。b）有幾種處理的方式。或者一種特定類型的隊列來處理，或者進程可能被放進兩個單獨的隊列。無論哪種情況，操作系統(tǒng)必須處理細節(jié)，提醒進程注意雙方事件一個接一個的發(fā)生。3.9這技術(shù)基于一個假設(shè)——中斷進程A響應(yīng)中斷后將會繼續(xù)進行。但是，通常，一個中斷將引起基本監(jiān)督程序搶占進程A有利于另一個進程B。有必要在描敘進程A相關(guān)進程中斷的位置復(fù)制進程A的執(zhí)行狀態(tài)，機器最好第一時間把它們儲存在那里，以方便后續(xù)操作的進行。3.10因為存在進程不能被搶占的情況(例如正在內(nèi)核模式里執(zhí)行的進程)，因此操作系統(tǒng)不能快速回復(fù)實時需求。

操作系統(tǒng)第四章習(xí)題解答4.1是的。因為更多的狀態(tài)信息必須保留下來用于一個程序到另一個程序的轉(zhuǎn)換。4.2因為，關(guān)于用戶級線程，一個進程的線程結(jié)構(gòu)對于操作系統(tǒng)來講是不可視的，它僅僅是基于進程調(diào)度的一個基本單位。進程和線程的區(qū)別在于：簡而言之,一個程序至少有一個進程,一個進程至少有一個線程.線程的劃分尺度小于進程，使得多線程程序的并發(fā)性高。

另外，進程在執(zhí)行過程中擁有獨立的內(nèi)存單元，而多個線程共享內(nèi)存，從而極大地提高了程序的運行效率。

線程在執(zhí)行過程中與進程還是有區(qū)別的。每個獨立的線程有一個程序運行的入口、順序執(zhí)行序列和程序的出口。但是線程不能夠獨立執(zhí)行，必須依存在應(yīng)用程序中，由應(yīng)用程序提供多個線程執(zhí)行控制。

從邏輯角度來看，多線程的意義在于一個應(yīng)用程序中，有多個執(zhí)行部分可以同時執(zhí)行。但操作系統(tǒng)并沒有將多個線程看做多個獨立的應(yīng)用，來實現(xiàn)進程的調(diào)度和管理以及資源分配。這就是進程和線程的重要區(qū)別。（續(xù)）進程是具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動,進程是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位.

線程是進程的一個實體,是CPU調(diào)度和分派的基本單位,它是比進程更小的能獨立運行的基本單位.線程自己基本上不擁有系統(tǒng)資源,只擁有一點在運行中必不可少的資源(如程序計數(shù)器,一組寄存器和棧),但是它可與同屬一個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源.

一個線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個線程;同一個進程中的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行.4.4這里的這個問題是機器花費了它工作中大量時間去等待I/O的完成。在一個多線程程序中，一個內(nèi)核級線程使系統(tǒng)調(diào)用阻塞，而其它內(nèi)核級線程可以繼續(xù)運行，而對于一個單獨的處理器，一個進程只有使所有調(diào)用阻塞，才能使其它線程繼續(xù)。4.5不會。當(dāng)一個進程退出，它將帶走關(guān)于它的所有東西，內(nèi)核級線程、進程結(jié)構(gòu)、存儲空間，也包括線程。4.6盡可能多的關(guān)于地址空間的信息能夠和其它地址空間進行交換，從而保存到主存儲器中。4.7a）如果采取保守策略，那么最多有20/4=5個作業(yè)同時執(zhí)行。因為分配給各自進程的設(shè)備中有一個設(shè)備在大多數(shù)時間里都是空閑的，在同一時間，最多有5個設(shè)備空閑，最好的情況，沒有設(shè)備空閑，全部都在工作狀態(tài)。b）為了提高設(shè)備的利用率，最初每個作業(yè)分配3個磁帶設(shè)備，第4個則要按需求