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1.9習(xí)題2.什么是操作系統(tǒng)？在計算機上配備操作系統(tǒng)的主要目的是什么？操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機硬件和軟件資源，合理地組織計算機的工作流程，為其他軟件提供支持，使計算機系統(tǒng)所有的資源最大限度地發(fā)揮作用，改善人機界面，方便用戶使用計算機的最基本系統(tǒng)軟件。配備操作系統(tǒng)的主要目的：方便人們使用計算機；有效管理計算機資源。4.操作系統(tǒng)有哪些主要功能？處理機管理功能存儲器管理功能設(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)性是指在一段時間內(nèi)，宏觀上有多個程序在同時運行，但在單處理機系統(tǒng)中，每一時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)存中多個并發(fā)執(zhí)行的進程(線程)共同使用。由于資源屬性的不同，進程對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訪問方式。虛擬性操作系統(tǒng)中的所謂“虛擬”，是指通過某種技術(shù)把一個物理實體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物。物理實體(前者)是實的，即實際存在的；而后者是虛的，是用戶感覺上的東西。異步性異步性又稱隨機性或不確定性，指系統(tǒng)中的諸進程總是按照各自獨立的、不可預(yù)知的速度向前推進。6.比較并發(fā)和并行的概念。并發(fā)性和并行性是兩個既相似又有區(qū)別的概念：并發(fā)性是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生；而并行性是指兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生。8.簡述操作系統(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”。命令接口可進一步劃分成聯(lián)機命令接口和脫機命令接口兩種。程序接口程序接口是為用戶程序在執(zhí)行過程中訪問系統(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。每個系統(tǒng)調(diào)用是一個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)的各項功能、各種應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)文件以非常容易識別的圖標(biāo)形式直觀、逼真地表示出來。用戶可以方便地使用鼠標(biāo)、菜單及對話框等完成各種操作。9、為什么在操作系統(tǒng)設(shè)計中要引入多道程序設(shè)計技術(shù)？簡述多道程序設(shè)計技術(shù)。在OS中引入多道程序設(shè)計技術(shù)可帶來以下好處：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)計技術(shù)指允許多個程序同時進入計算機內(nèi)存，并利用交替運算方法使它們運行。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，這些程序是同時執(zhí)行的。在操作系統(tǒng)中引入多道程序設(shè)計技術(shù)，可以提高處理器的利用率，充分發(fā)揮計算機硬件的并行能力。23.簡述操作系統(tǒng)各種邏輯結(jié)構(gòu)的特點。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：單內(nèi)核結(jié)構(gòu)單內(nèi)核結(jié)構(gòu)即內(nèi)核在結(jié)構(gòu)上可以看成一個整體。單內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，模塊間的交互通過直接調(diào)用相應(yīng)模塊中的函數(shù)來實現(xiàn)，而不是通過消息傳遞，所有模塊都在相同的內(nèi)核空間中運行，內(nèi)核代碼是高度集成的。單內(nèi)核結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是效率較高。微內(nèi)核結(jié)構(gòu)優(yōu)點：(1)對進程的請求提供一致性接口，不必區(qū)分內(nèi)核級服務(wù)和用戶級服務(wù)，所有服務(wù)均采用消息傳遞機制提供；(2)具有較好的可擴充性和易修改性，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)移至新平臺修改較小；(4)對分布式系統(tǒng)提供有力支持，客戶給服務(wù)器進程發(fā)送消息，不必知道服務(wù)器進程駐留在哪臺機器上。缺點:運行效率較低，這是因為進程之間必須通過內(nèi)核的通信機制才能相互通信。24.簡述操作系統(tǒng)各種運行模型的特點。

操作系統(tǒng)本身是一組程序，這組程序按照什么方式運行稱為操作系統(tǒng)的運行模型。操作系統(tǒng)有以下三種運行模型：獨立運行的內(nèi)核模型操作系統(tǒng)有自己獨立的存儲空間，有獨立的運行環(huán)境，其執(zhí)行過程不與應(yīng)用程序（進程）發(fā)生關(guān)聯(lián)。在這種運行模型下，操作系統(tǒng)作為一個獨立實體在內(nèi)核模式下運行，因而內(nèi)核程序要并發(fā)執(zhí)行很困難，進程的概念只適合應(yīng)用程序。嵌入應(yīng)用進程中執(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)用進程時，同時為它分配了一個核心棧，該核心棧用來運行內(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)用戶進程發(fā)出系統(tǒng)調(diào)用或遭遇中斷時，處理機轉(zhuǎn)到核心態(tài)下運行，控制轉(zhuǎn)移給操作系統(tǒng)，用戶進程的現(xiàn)場被保護，并啟用剛被中斷進程的核心棧作為內(nèi)核程序執(zhí)行過程調(diào)用的工作棧。整個過程中只發(fā)生了處理機的狀態(tài)轉(zhuǎn)變（從用戶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵膽B(tài)），并沒有發(fā)生進程現(xiàn)場的切換，即認為內(nèi)核程序嵌入在當(dāng)前用戶進程中執(zhí)行。作為獨立進程運行的模型操作系統(tǒng)的小部分核心功能（進程切換和通信、底層存儲管理、中斷處理等）仍然在核心態(tài)下運行，而操作系統(tǒng)的大部分功能由一組獨立的服務(wù)器進程提供，這組服務(wù)器進程運行在用戶態(tài)。25.什么是中斷？什么是異常？它們有何異同？中斷（外中斷）指計算機運行過程中，當(dāng)某個事件發(fā)生后，CPU暫時停止當(dāng)前進程執(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繼續(xù)執(zhí)行原進程或重新調(diào)度新進程執(zhí)行的過程。異常（內(nèi)中斷）指當(dāng)CPU運行時出現(xiàn)了算術(shù)溢出、0做除數(shù)、訪存指令越界等錯誤，或執(zhí)行了一條“陷入”指令時，CPU中斷當(dāng)前執(zhí)行流程，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的錯誤處理程序或陷入處理程序。中斷指來自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、時鐘中斷等，通過它使CPU對發(fā)生的事件進行處理。引起中斷的事件與CPU當(dāng)前執(zhí)行的程序（進程）無關(guān)。每個不同的中斷具有不同的中斷優(yōu)先級，以表示事件的緊急程度。在處理高級別中斷時，低級別中斷可以被臨時屏蔽。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、缺頁以及專門的陷入指令等。對異常的處理一般要依賴當(dāng)前程序（進程）的運行現(xiàn)場，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，還常用來保存CPU的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信息，如中斷處理程序運行要用到的PS寄存器和PC寄存器值。31.簡述系統(tǒng)調(diào)用和過程調(diào)用的區(qū)別。1班：9、13、17、292班：1、3、5、7、11、17、29、45、4931.簡述系統(tǒng)調(diào)用和過程調(diào)用的區(qū)別。運行的狀態(tài)不同。這是最大的區(qū)別:系統(tǒng)調(diào)用要進行狀態(tài)切換，由用戶態(tài)切換到核心態(tài)；過程調(diào)用只需要在用戶態(tài)就能完成。進入的方式不同。過程調(diào)用是指用戶態(tài)下運行的程序通過普通轉(zhuǎn)子指令可以直接調(diào)用一般子程序，即過程調(diào)用可以直接由調(diào)用過程轉(zhuǎn)向被調(diào)用過程。而系統(tǒng)調(diào)用需要借助