操作系統(tǒng)第一章答案

操作系統(tǒng)第1章作業(yè)書本29頁(yè)1.9習(xí)題2.什么是操作系統(tǒng)？在計(jì)算機(jī)上配備操作系統(tǒng)的主要目的是什么？操作系統(tǒng)是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，為其他軟件提供支持，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所有的資源最大限度地發(fā)揮作用，改善人機(jī)界面，方便用戶使用計(jì)算機(jī)的最基本系統(tǒng)軟件。配備操作系統(tǒng)的主要目的：方便人們使用計(jì)算機(jī)；有效管理計(jì)算機(jī)資源。4.操作系統(tǒng)有哪些主要功能？處理機(jī)管理功能存儲(chǔ)器管理功能設(shè)備管理功能文件管理功能網(wǎng)絡(luò)功能用戶接口5.操作系統(tǒng)的主要特征有哪些？并發(fā)性在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時(shí)間內(nèi)，宏觀上有多個(gè)程序在同時(shí)運(yùn)行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一時(shí)刻卻僅能有一道程序執(zhí)行，故微觀上這些程序只能是分時(shí)地交替執(zhí)行。共享性在操作系統(tǒng)環(huán)境下，所謂共享是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程(線程)共同使用。由于資源屬性的不同，進(jìn)程對(duì)資源共享的方式也不同，目前主要有以下兩種資源共享方式：互斥共享方式和同時(shí)訪問(wèn)方式。虛擬性操作系統(tǒng)中的所謂“虛擬”，是指通過(guò)某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。物理實(shí)體(前者)是實(shí)的，即實(shí)際存在的；而后者是虛的，是用戶感覺(jué)上的東西。異步性異步性又稱隨機(jī)性或不確定性，指系統(tǒng)中的諸進(jìn)程總是按照各自獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。6.比較并發(fā)和并行的概念。并發(fā)性和并行性是兩個(gè)既相似又有區(qū)別的概念：并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生；而并行性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。8.簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)提供的各種用戶接口。命令接口為了便于用戶直接或間接控制自己的作業(yè)，操作系統(tǒng)向用戶提供了“命令接口”。命令接口可進(jìn)一步劃分成聯(lián)機(jī)命令接口和脫機(jī)命令接口兩種。程序接口程序接口是為用戶程序在執(zhí)行過(guò)程中訪問(wèn)系統(tǒng)資源而設(shè)置的，是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一途徑，提供給編程人員使用。程序接口由一組系統(tǒng)調(diào)用組成。每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用是一個(gè)能完成特定功能的子程序。圖形接口圖標(biāo)接口采用了圖形化的操作界面，將系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、各種應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)文件以非常容易識(shí)別的圖標(biāo)形式直觀、逼真地表示出來(lái)。用戶可以方便地使用鼠標(biāo)、菜單及對(duì)話框等完成各種操作。9、為什么在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)？簡(jiǎn)述多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。在OS中引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)可帶來(lái)以下好處：提高CPU的利用率可提高內(nèi)存和I/O設(shè)備利用率增加系統(tǒng)吞吐量多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)指允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，并利用交替運(yùn)算方法使它們運(yùn)行。盡管從微觀上，這些程序交替執(zhí)行，輪流使用唯一的處理器，但從宏觀上看，這些程序是同時(shí)執(zhí)行的。在操作系統(tǒng)中引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，可以提高處理器的利用率，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)硬件的并行能力。23.簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)各種邏輯結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。操作系統(tǒng)邏輯上可以劃分為內(nèi)核和核外程序兩部分。操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行在核心態(tài)，是唯一能執(zhí)行特權(quán)指令的程序。根據(jù)內(nèi)核的組織結(jié)構(gòu)，可以將操作系統(tǒng)分為：?jiǎn)蝺?nèi)核結(jié)構(gòu)單內(nèi)核結(jié)構(gòu)即內(nèi)核在結(jié)構(gòu)上可以看成一個(gè)整體。單內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，模塊間的交互通過(guò)直接調(diào)用相應(yīng)模塊中的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是通過(guò)消息傳遞，所有模塊都在相同的內(nèi)核空間中運(yùn)行，內(nèi)核代碼是高度集成的。單內(nèi)核結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是效率較高。微內(nèi)核結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：(1)對(duì)進(jìn)程的請(qǐng)求提供一致性接口，不必區(qū)分內(nèi)核級(jí)服務(wù)和用戶級(jí)服務(wù)，所有服務(wù)均采用消息傳遞機(jī)制提供；(2)具有較好的可擴(kuò)充性和易修改性，增加新服務(wù)或替換老服務(wù)只需要增加或替換服務(wù)器；(3)可移植性好，與CPU有關(guān)的代碼集中在微內(nèi)核中，將系統(tǒng)移至新平臺(tái)修改較小；(4)對(duì)分布式系統(tǒng)提供有力支持，客戶給服務(wù)器進(jìn)程發(fā)送消息，不必知道服務(wù)器進(jìn)程駐留在哪臺(tái)機(jī)器上。缺點(diǎn):運(yùn)行效率較低，這是因?yàn)檫M(jìn)程之間必須通過(guò)內(nèi)核的通信機(jī)制才能相互通信。24.簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)各種運(yùn)行模型的特點(diǎn)。

操作系統(tǒng)本身是一組程序，這組程序按照什么方式運(yùn)行稱為操作系統(tǒng)的運(yùn)行模型。操作系統(tǒng)有以下三種運(yùn)行模型：獨(dú)立運(yùn)行的內(nèi)核模型操作系統(tǒng)有自己獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，有獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，其執(zhí)行過(guò)程不與應(yīng)用程序（進(jìn)程）發(fā)生關(guān)聯(lián)。在這種運(yùn)行模型下，操作系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立實(shí)體在內(nèi)核模式下運(yùn)行，因而內(nèi)核程序要并發(fā)執(zhí)行很困難，進(jìn)程的概念只適合應(yīng)用程序。嵌入應(yīng)用進(jìn)程中執(zhí)行的模型為了提高內(nèi)核程序的并發(fā)性，操作系統(tǒng)在創(chuàng)建應(yīng)用進(jìn)程時(shí)，同時(shí)為它分配了一個(gè)核心棧，該核心棧用來(lái)運(yùn)行內(nèi)核程序，以形成操作系統(tǒng)程序嵌入應(yīng)用程序內(nèi)執(zhí)行的方式。當(dāng)用戶進(jìn)程發(fā)出系統(tǒng)調(diào)用或遭遇中斷時(shí)，處理機(jī)轉(zhuǎn)到核心態(tài)下運(yùn)行，控制轉(zhuǎn)移給操作系統(tǒng)，用戶進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)被保護(hù)，并啟用剛被中斷進(jìn)程的核心棧作為內(nèi)核程序執(zhí)行過(guò)程調(diào)用的工作棧。整個(gè)過(guò)程中只發(fā)生了處理機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變（從用戶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵膽B(tài)），并沒(méi)有發(fā)生進(jìn)程現(xiàn)場(chǎng)的切換，即認(rèn)為內(nèi)核程序嵌入在當(dāng)前用戶進(jìn)程中執(zhí)行。作為獨(dú)立進(jìn)程運(yùn)行的模型操作系統(tǒng)的小部分核心功能（進(jìn)程切換和通信、底層存儲(chǔ)管理、中斷處理等）仍然在核心態(tài)下運(yùn)行，而操作系統(tǒng)的大部分功能由一組獨(dú)立的服務(wù)器進(jìn)程提供，這組服務(wù)器進(jìn)程運(yùn)行在用戶態(tài)。25.什么是中斷？什么是異常？它們有何異同？中斷（外中斷）指計(jì)算機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)某個(gè)事件發(fā)生后，CPU暫時(shí)停止當(dāng)前進(jìn)程執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序，待處理完畢后又返回被中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行原進(jìn)程或重新調(diào)度新進(jìn)程執(zhí)行的過(guò)程。異常（內(nèi)中斷）指當(dāng)CPU運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)了算術(shù)溢出、0做除數(shù)、訪存指令越界等錯(cuò)誤，或執(zhí)行了一條“陷入”指令時(shí)，CPU中斷當(dāng)前執(zhí)行流程，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的錯(cuò)誤處理程序或陷入處理程序。中斷指來(lái)自CPU執(zhí)行指令以外的事件發(fā)生，如設(shè)備發(fā)出的各種輸入/輸出結(jié)束中斷、時(shí)鐘中斷等，通過(guò)它使CPU對(duì)發(fā)生的事件進(jìn)行處理。引起中斷的事件與CPU當(dāng)前執(zhí)行的程序（進(jìn)程）無(wú)關(guān)。每個(gè)不同的中斷具有不同的中斷優(yōu)先級(jí)，以表示事件的緊急程度。在處理高級(jí)別中斷時(shí)，低級(jí)別中斷可以被臨時(shí)屏蔽。異常指源自CPU執(zhí)行指令內(nèi)部的事件，如地址越界、算術(shù)溢出、非法操作碼、缺頁(yè)以及專門的陷入指令等。對(duì)異常的處理一般要依賴當(dāng)前程序（進(jìn)程）的運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，而且異常不能被屏蔽，一旦發(fā)生應(yīng)立即處理。26.什么是核心態(tài)？什么是用戶態(tài)？什么指令必須在核心態(tài)下執(zhí)行？核心態(tài)，也稱為特權(quán)態(tài)或管態(tài)，是操作系統(tǒng)內(nèi)核所運(yùn)行的模式，是唯一能執(zhí)行特權(quán)指令的程序。在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的定義，用戶態(tài)，也稱為目態(tài)，指非特權(quán)的執(zhí)行狀態(tài)。特權(quán)指令只能在核心態(tài)下執(zhí)行。訪管指令只能在用戶態(tài)下執(zhí)行。屏蔽所有中斷指令應(yīng)該在核心態(tài)下執(zhí)行。29.什么是中斷向量？中斷向量指用于保存中斷處理程序的入口地址的主存單元。中斷向量除了存放中斷處理程序的入口地址外，還常用來(lái)保存CPU的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信息，如中斷處理程序運(yùn)行要用到的PS寄存器和PC寄存器值。31.簡(jiǎn)述系統(tǒng)調(diào)用和過(guò)程調(diào)用的區(qū)別。1班：9、13、17、292班：1、3、5、7、11、17、29、45、4931.簡(jiǎn)述系統(tǒng)調(diào)用和過(guò)程調(diào)用的區(qū)別。運(yùn)行的狀態(tài)不同。這是最大的區(qū)別:系統(tǒng)調(diào)用要進(jìn)行狀態(tài)切換，由用戶態(tài)切換到核心態(tài)；過(guò)程調(diào)用只需要在用戶態(tài)就能完成。進(jìn)入的方式不同。過(guò)程調(diào)用是指用戶態(tài)下運(yùn)行的程序通過(guò)普通轉(zhuǎn)子指令可以直接調(diào)用一般子程序，即過(guò)程調(diào)用可以直接由調(diào)用過(guò)程轉(zhuǎn)向被調(diào)用過(guò)程。而系統(tǒng)調(diào)用需要借助