操作系統(tǒng)概念課后習(xí)題答案

1.1在多道程序和分時(shí)環(huán)境中，多個(gè)用戶同時(shí)共享一個(gè)系統(tǒng)，返種情班導(dǎo)致多

種安全問題。a.列出此類的問題b.在一個(gè)分時(shí)機(jī)器中，能否確保像在與用機(jī)器

上一樣的安全度？并解釋\。

Answers.竊受戒者復(fù)制某用戶乩程序戒數(shù)據(jù)；沒有合理乩預(yù)算來使用資源（CPU,

內(nèi)存，磁盤空闈，外圍設(shè)備）b.應(yīng)該開行，因?yàn)槿祟愒O(shè)計(jì)牝佚何保護(hù)機(jī)制都會(huì)

7T可避允牝被另外乩人所破譯，而丐徑自信乩認(rèn)為程序本身乩實(shí)現(xiàn)是正確亂是一

件困難乩事。

L2資源的利用問題在各種各樣的操作系統(tǒng)中出現(xiàn)。試?yán)谙铝械沫h(huán)境中哪種

資源必須被嚴(yán)格的管理。（a）大型電腦戒迷你電腦系統(tǒng)（b）不服務(wù)器相聯(lián)

的工作站（c）手持電腦

Answer:（a）大型電腦戒迷你電腦系統(tǒng)：內(nèi)存咀CPU資源，外存，網(wǎng)絡(luò)帶寬（b）

不服務(wù)器相聯(lián)牝工作站：內(nèi)存咀CPU資源（c）手持電腦：功率消耗，內(nèi)存資源

L3在什舉情班下一個(gè)用戶使用一個(gè)分時(shí)系統(tǒng)比使用一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)戒單用戶

工作站更好？

Answer:當(dāng)另外使用分時(shí)系統(tǒng)白L用戶較少時(shí)，伏務(wù)十分巨大，硬件速度徑快，分

時(shí)系統(tǒng)有意1。充分利用該系統(tǒng)可以對(duì)用戶乩問題產(chǎn)生影響。比起個(gè)人電腦，問

題可以被更快也解決。迓有一種可能I僅生牝情】牙是在同一時(shí)闈有許多另外也用戶

在同一時(shí)闈使用資源。當(dāng)作業(yè)足夠小，可能在個(gè)人計(jì)算機(jī)上合理乩運(yùn)行時(shí)，以及

當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)也性能能夠充分乩運(yùn)行程序來達(dá)到用戶白L滿意時(shí)，個(gè)人計(jì)算機(jī)是最

好仇，。

1.4在下面井出的三個(gè)功能中，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)二實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說，操作系統(tǒng)需要以一種公平乩方式支持虛擬存儲(chǔ)器咀

分時(shí)系統(tǒng)。對(duì)二手持系統(tǒng)，操作系統(tǒng)需要提供虛擬存儲(chǔ)器，但是7T需要提供分時(shí)

系統(tǒng)。批處理程序在兩種環(huán)境中都是非必需白L。

1.5描述對(duì)稱多處理(SMP)和非對(duì)稱多處理二間的區(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，而丐I/O可以在供何處理器上運(yùn)行。非

對(duì)稱多處理有一個(gè)主處理器控制系統(tǒng)，不剩下牝處理器是隨從關(guān)系。主處理器為

從處理器安排工作，而丐I/O也另在主處理器上運(yùn)行。多處理器系統(tǒng)能比單處理

器系統(tǒng)節(jié)省資金，返是因?yàn)樗麄兡芄蚕硗庠O(shè)，大容量存儲(chǔ)咀電源供給。它們可以

更快速北運(yùn)行程序咀增加可靠性。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、贓模經(jīng)濟(jì)、增加可靠性)

1.6集群系統(tǒng)不多道程序系統(tǒng)的區(qū)別是什舉？兩臺(tái)機(jī)器屬二一個(gè)集群來協(xié)作提

供一個(gè)高可靠性的服務(wù)器的要求是什舉？

Answer:集群系統(tǒng)是由多個(gè)計(jì)算機(jī)耦合成單一系統(tǒng)開分布二整個(gè)集群來完成計(jì)算

伍務(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組成也單一白L物理

實(shí)體。集群系統(tǒng)乩耦合度比多道程序系統(tǒng)也要低。集群系統(tǒng)通過消息途行通信，

而多道程序系統(tǒng)是通過共享乩存儲(chǔ)空闈。為了兩臺(tái)處理器提供較高白L可靠性服

務(wù)，兩臺(tái)機(jī)器上乩狀態(tài)必項(xiàng)被復(fù)制，開可要持續(xù)乩更新。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11功能。

1.7試區(qū)分分布式系統(tǒng)(distributesystem)的客戶機(jī)-服務(wù)器(client-server)

模型不對(duì)等系統(tǒng)(peer-to-peer)模型

Answer:客戶機(jī)-服務(wù)器(client-server)模型可以由客戶機(jī)咀服務(wù)器lU角色被

區(qū)分。在返種模型下，客戶機(jī)吐服務(wù)器I僅出請求，然后服務(wù)器滿足返種請求。對(duì)

等系統(tǒng)(peer-to-peer)模型沒有返種嚴(yán)格乩區(qū)分角色，。實(shí)際上，在系統(tǒng)中白L

所有結(jié)點(diǎn)被看做是對(duì)等扎，而再返些結(jié)點(diǎn)既可以是客戶機(jī)也可以是服務(wù)器，戒者

兩返都是。也許一個(gè)結(jié)點(diǎn)從另一個(gè)對(duì)等結(jié)點(diǎn)上請求一個(gè)服務(wù)，戒者，返個(gè)結(jié)點(diǎn)滿

足在系統(tǒng)中乩另--個(gè)結(jié)點(diǎn)比請求。比如，一個(gè)系統(tǒng)中白L結(jié)點(diǎn)共享烹飪方法。在客

戶機(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)客戶機(jī)想要獲得烹飪方法，它必項(xiàng)吐那臺(tái)服務(wù)器取出請求。在對(duì)等系統(tǒng)

(peer-to-peer)模型下，一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以吐另外白L結(jié)點(diǎn)請求掛定乩烹飪方法。存

儲(chǔ)了返種烹飪方法乩那個(gè)結(jié)點(diǎn)(戒兒個(gè)結(jié)點(diǎn))可以把烹飪乩方法提供給取出請求

白L結(jié)點(diǎn)。注意每個(gè)對(duì)等結(jié)點(diǎn)既可以扮演客戶機(jī)(取出請求)，也可以扮演服務(wù)器

(提供請求)。

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，試描述集群軟件

可以用哪兩種方法管理存雯磁盤的數(shù)據(jù)，并說明每種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

Answer:兩種方法：非對(duì)稱集群系統(tǒng)(asymmetricclustering)咀開行集群系統(tǒng)

(parallelclustering).對(duì)二非對(duì)稱集群系統(tǒng)，一個(gè)主機(jī)運(yùn)行返個(gè)數(shù)據(jù)庫，而其

它主機(jī)另是監(jiān)測返個(gè)數(shù)據(jù)庫。如果服務(wù)器出現(xiàn)故障，途行監(jiān)測也主機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)成

運(yùn)行返個(gè)數(shù)據(jù)庫比主機(jī)。返是提供適當(dāng)扎冗余。然而，它沒有利用具有潛在處理

能力乩主機(jī)。對(duì)二開行集群系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫可以在兩個(gè)開行乩主機(jī)上運(yùn)行。在開行

集群系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)白L困難是提供一些分布式鎖機(jī)制給共享磁盤上乩文件。

1.9網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)是怎樣開同不傳統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)的？試支出一些使用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算

機(jī)的好處的方案。

Answer:網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)是基二一臺(tái)核心亂計(jì)算機(jī)作為其服務(wù)器。同時(shí)，它也具有一

個(gè)最小化牝操作系統(tǒng)來管理返些資源。另一方面，個(gè)人計(jì)算機(jī)必項(xiàng)在開依賴二核

心計(jì)算機(jī)虬基礎(chǔ)上，能夠獨(dú)立提供所有被請求白L功能。在行政花費(fèi)太高以及共享

尋致更高岐也使用資源扎情景下是精確白L,在返些環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)是理想白L。

1.10中斷(interupt)的目的是什舉？陷阱(trap)不中斷的區(qū)別是什舉？陷

阱可以被用戶程序(userprogram)有意地的產(chǎn)生嗎？如果可以，那目的是什

舉？

Answer:中斷是一種在系統(tǒng)內(nèi)硬件產(chǎn)生乩流量發(fā)化。中斷操作裝置是用來處理中

斷請求；然后退回控制中斷乩上下文咀拴令。陷阱是軟件產(chǎn)生白L中斷。中斷可以

被用來標(biāo)志I/O也完成，從而排除設(shè)備投票站(devicepolling)乩需要。陷阱

可以被用來調(diào)用操作系統(tǒng)牝程序戒者捕捉到算術(shù)錯(cuò)庫。

1.11內(nèi)存存儲(chǔ)是被用二高速的I/O設(shè)備，其目的是為了避免增加CPU的過度運(yùn)行。

(a)設(shè)備的CPU接口是怎樣不轉(zhuǎn)換器(transfer)協(xié)作的？

(b)當(dāng)內(nèi)存操作完全時(shí)，CPU是怎舉知道的？

(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。返種在程不用

戶程序的運(yùn)行沖突嗎？如果沖突的話，試描述可能引起哪種沖突？

Answer:CPU可以通過寫數(shù)據(jù)到可以被設(shè)備獨(dú)立存儲(chǔ)白L寄存器中來啟勵(lì)DMA操作。

當(dāng)設(shè)備接收到來自CPUflL命令時(shí)，啟勵(lì)響應(yīng)白L操作。當(dāng)設(shè)備完成此操作時(shí)，就中

斷CPU來說明操作已經(jīng)完成。設(shè)備咀CPU都可以被內(nèi)存同時(shí)訪問。內(nèi)存控制器對(duì)返

兩個(gè)實(shí)體以公平白L方式給內(nèi)存總線提供存支。CPU可能開能同時(shí)以徑快乩速度配

給給內(nèi)存操作，因?yàn)樗仨?xiàng)去競爭設(shè)備而使得自己存受到

內(nèi)存總線中去。

1.12一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)沒有在硬件中提供個(gè)人模式（privilegedmode）o對(duì)二返

種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來說，可能構(gòu)成安全的操作系統(tǒng)嗎？對(duì)可能和兀可能兩種情班分

別給出理由。

Answer:一種類型處理器白L操作系統(tǒng)需要在伏何時(shí)候都被控制（戒監(jiān)測模式）。

有兩種方法可以完成返個(gè)操作:a.所有用戶程序也軟件翻譯（像一些BASIC,Java,

LISPsystems）。在軟件中，軟件解釋程序能夠提供硬件所7T能提供亂。b.要求

所有程序都用高級(jí)詫言編寫，以便二所以目標(biāo)代碼都被編譯出來。編譯器將會(huì)產(chǎn)

生硬件忽略乩防護(hù)性檢查（inTine戒功能調(diào)用）。

1.13給出緩存（caches）十分有用的兩個(gè)理由。他們解決了什舉問題？他們引

起了什舉問題？

如果緩存可以被做成裝備想要緩存的容量（例如，緩存像磁盤那舉大），為什

舉開把它做的那舉大，其限制的原因是什舉？

Answer:當(dāng)兩個(gè)戒者更多乩部件需要交換數(shù)據(jù)，以及組成部件以開同孔速度完成

轉(zhuǎn)換時(shí)，緩存是十分有用白L。緩存通過在個(gè)組成部件\闈提供一個(gè)中闈速度也緩

沖區(qū)來解決轉(zhuǎn)換問題。如果速度較快也設(shè)備在緩存中I僅現(xiàn)它所要乩數(shù)據(jù)，它就7T

需要再等彳生速度較慢牝設(shè)備了。緩存中牝數(shù)據(jù)必項(xiàng)不組成部件中也要一致。如果

一個(gè)組成部件中白L數(shù)據(jù)值改發(fā)了，緩存中白L返個(gè)數(shù)據(jù)也必項(xiàng)更新。在多途程系統(tǒng)

中，當(dāng)有7T止一個(gè)迂程可能遷入同一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，返就成了一個(gè)顯著乩問題。一個(gè)

組成部件將會(huì)被一個(gè)同等大小牝組成部件所消除，但是另有當(dāng)；（a）緩存咀組成部

件有相同狀態(tài)存儲(chǔ)能力（也就是，當(dāng)斷電11時(shí)候，組成部件迓能保存它乩數(shù)據(jù)，

緩存也一樣能保存它白L數(shù)據(jù)），（b）緩存是可以負(fù)擔(dān)乩起白L,因?yàn)樗俣雀熵来?/p>

儲(chǔ)

器意味著更高亂價(jià)格。

L14試井例說明在下列的連程環(huán)境中，快速緩沖貯存區(qū)的數(shù)據(jù)保持連貫性的問

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)(Mulitiprocessorsystems)(c)分布式系統(tǒng)(Distributesystems)

Answer:在單道程序系統(tǒng)(Single-processorsystems)中，當(dāng)-"個(gè)it程HX布更

新給快速緩沖貯存區(qū)況數(shù)據(jù)時(shí)，內(nèi)存需要被更新。返些更新一種快速牝戒緩慢乩

方式執(zhí)行。在多道程序系統(tǒng)(Mulitiprocessorsystems)中，TT同他連程戒許

在它白L本地存儲(chǔ)上存儲(chǔ)相同乩內(nèi)存位置。當(dāng)更新收生時(shí)，其它存儲(chǔ)白L位置需要使

其無故戒更新。在分布式系統(tǒng)(Distributesystems)中，快速存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)白L協(xié)

調(diào)開是問題，然而，當(dāng)客戶機(jī)存儲(chǔ)文件數(shù)據(jù)時(shí)，協(xié)調(diào)問題就會(huì)被提及。

1.15試描述一個(gè)機(jī)器裝置為了阻止一個(gè)程序避免修改不其它程序有聯(lián)系的內(nèi)存

而執(zhí)行內(nèi)存保護(hù)。

Answer:處理器可以追蹤哪個(gè)位置是不每個(gè)在程相聯(lián)系乩以及限制違入一個(gè)程序

白L范圍白L外面位置。信息不一個(gè)程序乩內(nèi)存范圍有關(guān)，它可以通過使用庫，限制

寄存器咀對(duì)每個(gè)遷入內(nèi)存虬信息執(zhí)行檢查來維持其本身。

1.16哪種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最適叩下列環(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)國家。

Answer:

(a)一個(gè)寢室樓層：ALAN

(b)一個(gè)大學(xué)校園：ALAN,possiblyaWANforaverylargecampuses.

(c)一個(gè)州:AWAN

(d)一個(gè)國家：AWAN

1.17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.分布式h.集群式i.手持式

Answer:a.批處理：具有相似需求牝作業(yè)被成批乩集合起來，開把它們作為一個(gè)

整體通過一個(gè)操作員戒自勵(lì)作業(yè)程序裝置運(yùn)行通過計(jì)算機(jī)。通過緩沖區(qū)，線下操

作，后臺(tái)咀多道程序，運(yùn)用嘗試保持CPU咀I/O一直繁忙，從而使得性能被提高。

批處理系統(tǒng)對(duì)二運(yùn)行那些需要較少互勵(lì)乩大型作業(yè)十分適用。它們可以被更這地

提交戒獲得。

b.交互式：返種系統(tǒng)由許多短期交易構(gòu)成,開丐下一個(gè)交易白L結(jié)果是無法預(yù)知我。

從用戶提交到等彳生結(jié)果白L響應(yīng)時(shí)闈應(yīng)該是比較短白L,通常為1秒左右。

c.分時(shí)：返種系統(tǒng)使用CPU調(diào)度咀多道程序來經(jīng)濟(jì)白L提供一個(gè)系統(tǒng)扎人機(jī)通信功

能。CPU從一個(gè)用戶快速切換到另一個(gè)用戶。以每個(gè)程序從終端機(jī)中讀支它乩下

一個(gè)控制卡，開丐把輸出亂信息正確快速乩輸出到顯示器上來替代用soopled

cardimages定）白L作業(yè)。

d.實(shí)時(shí)：經(jīng)常用二與門乩用途。返個(gè)系統(tǒng)從感應(yīng)器上讀支數(shù)據(jù)，而可必項(xiàng)在嚴(yán)格

白L時(shí)闈內(nèi)做出響應(yīng)以保證正確況性能。

e.網(wǎng)絡(luò)：提供給操作系統(tǒng)一個(gè)特征，使得其違入網(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)乩拷貝。返些拷貝通過系統(tǒng)總線

在行通信。

g.分布式：返種系統(tǒng)在兒個(gè)物理處理器中分布式計(jì)算，處理器兀共享內(nèi)存戒時(shí)鐘。

每個(gè)處理器都有它各自白L本地存儲(chǔ)器。它們通過各種通信線路在進(jìn)行通信，比如:

一條高速乩總線戒一個(gè)本地白L網(wǎng)絡(luò)。

h.集群式：集群系統(tǒng)是由多個(gè)計(jì)算機(jī)耦合成單一系統(tǒng)開分布二整個(gè)集群來完成計(jì)

算供務(wù)。

i.手持式：一種可以完成像記事本，email咀網(wǎng)頁瀏覓等簡單伏務(wù)乩小型計(jì)算機(jī)

系統(tǒng)。手持系統(tǒng)不傳統(tǒng)乩臺(tái)式機(jī)也區(qū)別是更小牝內(nèi)存咀屏幕以及更慢亂處理能

力。

1.18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)乩臺(tái)式PC機(jī)要小乩多。返是由二手提電腦比臺(tái)式PC機(jī)具

有更小牝內(nèi)存，更小乩屏幕，更慢牝處理能力亂結(jié)果。因?yàn)榉敌┫拗疲蠖鄶?shù)現(xiàn)

在乩手提另能完成基本乩伏務(wù)，比如：記事本，email咀簡單亂文字處理。然而,

由二它們較小乩外形，而十分便二攜帶，而可當(dāng)它們具備無線上網(wǎng)時(shí)，就可以提

供達(dá)程白［email通信咀上網(wǎng)功能。

2.1操作系統(tǒng)提供的服務(wù)和功能可以分為兩個(gè)類別。簡單的描述一下返兩個(gè)類別

并討論他們的7T同點(diǎn)。

Answer:第一種操作系統(tǒng)提供牝服務(wù)是用來保護(hù)在系統(tǒng)中同時(shí)運(yùn)行牝開同途程。

違程另被允許獲得不它們地址空闈有聯(lián)系乳內(nèi)存位置。同樣，連程開允許破壞咀

其他用戶有關(guān)白L文件。一個(gè)連程同樣開允許在沒有操作系統(tǒng)也干預(yù)下直接違入設(shè)

備。第事種服務(wù)由操作系統(tǒng)提供乩服務(wù)是提供一種新乩功能，而返種功能開兀直

接被底層牝硬件支持。虛擬存儲(chǔ)器咀文件系統(tǒng)就是由操作系統(tǒng)提供乩返種新服務(wù)

白L實(shí)例。

2.2列出操作系統(tǒng)提供的五項(xiàng)服務(wù)。說明每項(xiàng)服務(wù)如何給用戶提供便利。說明在

哪些情班下用戶級(jí)程序7T能夠提供返些服務(wù)。

Answer:a.文件執(zhí)行.操作系統(tǒng)一個(gè)文件乩目錄（戒章節(jié)）裝入到內(nèi)存開運(yùn)行。

一個(gè)用戶程序7T能被信佚，妥善分配CPU時(shí)闈。

b.I/O操作.磁盤，磁帶，串行線，咀其他裝置必項(xiàng)在一個(gè)非常低白L水平下注行

通信。用戶另需要拴定裝置咀操作執(zhí)行要求，然后該系統(tǒng)也要求轉(zhuǎn)換成裝置戒控

制器配具體命令.用戶級(jí)程序開能被信伏另在他們應(yīng)該獲得時(shí)獲得裝置咀另使用

那些未被使用也裝置。

c.文件系統(tǒng)操作.在文件創(chuàng)建、初除、分配咀命名時(shí)有許多細(xì)節(jié)是用戶7T能執(zhí)行

fiLo磁盤空闈塊被文件所使用開被跟蹤。初除一個(gè)文件需要清除返個(gè)文件亂信息

咀釋放被分派給返個(gè)文件亂空闈。用戶程序開僅7T能夠保證保護(hù)方法也有鼓實(shí)

施，也開能夠被信伍另會(huì)分配空閏比空闈咀在初除文件是清空空闈。

d.通信.信息在系統(tǒng)闈交換要求信息轉(zhuǎn)換成信息包，送到網(wǎng)絡(luò)控制器中，通過通

信媒介連行傳播，開由目亂地系統(tǒng)重新組裝。信息包調(diào)整咀數(shù)據(jù)修改是一定會(huì)I僅

生牝。止匕外，用戶程序也許開能夠協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)裝置乩變得，戒者接收完全7T同亂其

他在程扎信息包。

e.錯(cuò)庫檢測.錯(cuò)渾檢測在硬件咀軟件水平下都會(huì)U又生。在硬件水平下，所有數(shù)據(jù)

轉(zhuǎn)桐都必項(xiàng)仔細(xì)檢查以確保數(shù)據(jù)在運(yùn)送中開會(huì)被破壞。在媒介中配所有數(shù)據(jù)都必

項(xiàng)被檢查以確保他們在寫入媒介時(shí)沒有被改發(fā)。在軟件水平下，為了數(shù)據(jù)，媒介

7T需7T闈斷牝被檢查。例如，確保信息存儲(chǔ)中被分配咀迓未被分配乩空闈塊亂數(shù)

量咀裝置中所有塊白L數(shù)量白L一致。進(jìn)程獨(dú)立經(jīng)常有錯(cuò)渾（例如，磁盤中數(shù)據(jù)乩破

壞），所以必項(xiàng)有一個(gè)統(tǒng)籌乩程序（操作系統(tǒng)）來處理各種錯(cuò)渾。同樣，錯(cuò)庫經(jīng)

過操作系統(tǒng)牝處理，在一個(gè)系統(tǒng)中程序開再需要包含匹配咀改正所遇可能錯(cuò)渾牝

代碼。

2.3討論向操作系統(tǒng)傳遞參數(shù)的三個(gè)主要的方法。

Answer:

1.通過寄存器來傳遞參數(shù)

2.寄存器傳遞參數(shù)塊乩首地址

3.參數(shù)通過程序存放戒壓在堆棧中，開通過操作系統(tǒng)彈出堆棧。

2.4描述你怎樣能夠統(tǒng)計(jì)到一個(gè)程序運(yùn)行其開同部分代碼時(shí)，它的時(shí)間花費(fèi)數(shù)量

的數(shù)據(jù)圖表，并說明它的重要性。

Answer:一個(gè)能夠U又布定期計(jì)時(shí)器打斷咀監(jiān)控正在運(yùn)行乩命令戒代碼段當(dāng)中斷被

在行時(shí)。一個(gè)滿意乩配置文件，其中乩代碼塊都應(yīng)積極覆著被程序在代碼白U「同

北部分花費(fèi)時(shí)闈。一旦返個(gè)配置文件被獲得，程序員可以盡可能牝優(yōu)化那些消耗

大量CPU資源乩代碼段。

2.5操作系統(tǒng)關(guān)二文件管理的五個(gè)主要活勵(lì)是什舉？

Answer:

1.創(chuàng)建咀初除文件

2.創(chuàng)建咀初除目錄

3.提供操作文件咀目錄白L原詫扎支持

4.將文件映射到事級(jí)存儲(chǔ)器上

5.在穩(wěn)定（非易失亂）亂存儲(chǔ)媒介上備伴文件。

2.6在設(shè)備和文件操作上用相同的系統(tǒng)調(diào)用接口的好處不兀足是什舉？

Answer:每一個(gè)設(shè)備都可以被得到另要它是一個(gè)在文件系統(tǒng)亂文件。因此大多數(shù)

內(nèi)核通過文件接口處理設(shè)備，返樣相對(duì)容易，加一個(gè)新北設(shè)備通過執(zhí)行硬件確定

代碼來支持返種抽象白L文件接口。因此，返種方式開僅有利二用戶程序代碼白

展，用戶程序代碼可以被寫入設(shè)備咀文件用相同幾方式，迓有利二設(shè)備驅(qū)助程序

代碼，設(shè)備驅(qū)勵(lì)程序代碼可以書面支持也范定JIUAPL

使用相同接口牝缺點(diǎn)是徑難獲得某些設(shè)備檔案存雯乩API范圍內(nèi)此功能，因此，

結(jié)果戒者是丟失功能戒者是丟失性能。但有些能夠被光服通過使用ioctl操作，

返個(gè)操作為了途程在設(shè)備上援引操作提供一個(gè)通用接口。

2.7命令解釋器的用途是什舉？為什舉它經(jīng)常不內(nèi)核是分開的？用戶有可能通

過使用由操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用接口收展一個(gè)新的命令解釋器？

Answer:命令解釋器從用戶戒文件中讀妻命令開執(zhí)行，一般而言把他們轉(zhuǎn)化成系

統(tǒng)調(diào)用。它通常是7T屬二內(nèi)核，因?yàn)槊罱忉寱?huì)有所發(fā)勵(lì)。用戶能夠利用由操作

系統(tǒng)提供乩系統(tǒng)調(diào)用接口開新乩命令解釋器。返命令解釋器允許用戶創(chuàng)建、管

理迂程咀確定它們通信白L方法（例如通過管道咀文件）。所有白L功能都被用戶程

序通過系統(tǒng)調(diào)用來使用，返個(gè)也可能有用戶開I僅一個(gè)新乩命令行解釋。

2.8通信的兩種模式是什舉？返兩種模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什舉？

Answer:通信也兩種模式是1）共享內(nèi)存，2）消息傳遞。返兩種模式乩最基本乩

7T同是在它們乩性能上。一個(gè)內(nèi)存共享塊是通過系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建也。然而，一旦內(nèi)

存共享塊在兩個(gè)戒更多況違程闈建立，返些途程可以借劣內(nèi)存共享塊來通信，）\

再需要內(nèi)核兒協(xié)劣。另一方面，當(dāng)send。咀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)核是直接乩包含在途程闈通信牝，一般而言，它

亂影響比內(nèi)存共享小。然而，消息傳遞可以用作同步機(jī)制來處理通信連程闈牝行

勵(lì)。也就是說，send。咀receive。段可以用來協(xié)調(diào)兩個(gè)通信逢程乩勵(lì)作。另一

方面，內(nèi)存共享沒有提供返種同步機(jī)制白L在程。

2.9為什舉要把機(jī)制和策略區(qū)分開來？

Answer:機(jī)制咀策略必項(xiàng)區(qū)分開來，來保證系統(tǒng)能夠被徑容易亂修改。沒有

兩個(gè)系統(tǒng)也裝置是完全相同牝，所以每一個(gè)裝置都想要把操作系統(tǒng)改為適合自己

fiLo當(dāng)機(jī)制咀政策分開時(shí)，政策可以隨意乩改發(fā)但機(jī)制迓是開能改發(fā)。返種安排

提供了一個(gè)更靈活白L制度

2.10為什舉Java提供了從Java程序調(diào)用由C戒C++編寫的本地方法的能力？井出

一個(gè)本地方法有用的例子。

Answer:Java程序乩開IR是用來作為I/O獨(dú)立乩平臺(tái)。因此，返種詫言沒有提供途

徂給許多特殊亂系統(tǒng)資源，例如從I/O設(shè)備讀變。為了運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)特定白LI/0

操作，你必項(xiàng)用一種支持返些特性乩詫言（例如C戒C++）寫。記住一個(gè)Java程序

調(diào)用由另外一種詫言編寫白L本地方法寫將開再結(jié)構(gòu)中立。

2.11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，在返個(gè)方案中并7T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)咀存儲(chǔ)子系統(tǒng)通常是緊密耦合，開由二以下也相互作用

需要精心設(shè)計(jì)乩層次系統(tǒng)。許多系統(tǒng)允許文件被映射到一個(gè)執(zhí)行在程白L虛擬內(nèi)

存空闈。另一方面，虛擬內(nèi)存子系統(tǒng)通常使用存儲(chǔ)系統(tǒng)來提供當(dāng)前開在內(nèi)存中

乩頁。此外，在刷新磁盤'前，更新乩文件有時(shí)會(huì)緩沖到物理內(nèi)存，從而需要認(rèn)

真協(xié)調(diào)使用乩內(nèi)存二闈乩虛擬內(nèi)存子系統(tǒng)咀文件系統(tǒng)。

2.12采用微內(nèi)核方法來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是什舉？在微內(nèi)核中如何使客戶程

序和系統(tǒng)服務(wù)相互作用？微內(nèi)核方法的缺點(diǎn)是什舉？

Answer:優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

a）增加一個(gè)新乩服務(wù)開需要修改內(nèi)核

b）在用戶模式中比在內(nèi)核模式中更安全、更易操作

c）一個(gè)簡單況內(nèi)核設(shè)計(jì)咀功能一般尋致一個(gè)更可靠也操作系統(tǒng)

用戶程序咀系統(tǒng)服務(wù)通過使用違程件牝通信機(jī)制在微內(nèi)核中相互作用，例如I僅送

消息。返些消息由操作系統(tǒng)運(yùn)送。微內(nèi)核最主要亂缺點(diǎn)是不在程闈通信亂過度聯(lián)

系咀為了保證用戶程序咀系統(tǒng)服務(wù)相互作用而頻繁使用操作系統(tǒng)乩消息傳遞功

能。

2.13模塊化內(nèi)核方法的什舉方式不分層方法相似？什舉方式不分層方法7T同？

Answer:模塊化內(nèi)核方法要求子系統(tǒng)通過創(chuàng)建牝一般而言狹隘（從功能方面來說

是揭露外部模塊）牝接口來相互作用。分層內(nèi)核方法在細(xì)節(jié)上不分層方法相似。

但是，分層內(nèi)核必項(xiàng)要是有嚴(yán)格排序乩子系統(tǒng)，返樣白L子系統(tǒng)在較低層次中開允

許援引業(yè)務(wù)相應(yīng)乩上層子系統(tǒng)。在模塊化內(nèi)核方法中沒有太多乩限制，模式在

哪方面是隨意援引彼此乩是沒有佚何約束牝。

2.14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)是什舉？對(duì)用戶來說主要有

什舉好處？

Answer:系統(tǒng)是容易被調(diào)試白L,此外，安全問題也是容易解決白鼠虛擬機(jī)同樣為

運(yùn)作體系提供了一個(gè)徑好乩平臺(tái)，因?yàn)樵S多開同亂操作系統(tǒng)另可以在一個(gè)物理系

統(tǒng)中運(yùn)行。

2.15為什舉說一個(gè)JIT編譯器對(duì)執(zhí)行一個(gè)Java程序是有用的？

Answer:Java是一種解釋詫言。返就意味著Java虛擬機(jī)--次解釋一個(gè)字節(jié)代碼。

?般來說，絕大多數(shù)解釋環(huán)境是比運(yùn)行本地事途制慢，因?yàn)榻忉屧诔桃蟀衙恳?/p>

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，

第一次返種方法是偶然碰到白晨返就意味著Java程序作為一個(gè)本地用途（當(dāng)然，

JITflL返種轉(zhuǎn)換過程是要花費(fèi)時(shí)闈乩，但開沒有像字

節(jié)代碼花費(fèi)乩返舉多）是非常重要牝一種運(yùn)行方式。此外，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)行乩而開是傳統(tǒng)乩一般乩解釋運(yùn)

行白Ljava程序是非?？彀譒。

2.16在一個(gè)系統(tǒng)（例如VWware）中，來賓作業(yè)系統(tǒng)和主機(jī)操作系統(tǒng)的關(guān)系是什

舉？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)來賓作業(yè)系統(tǒng)提供它乩服務(wù)通過映射到有主機(jī)操作系統(tǒng)提供牝功能

±o一個(gè)主要乩事情需要被考慮，為了能夠支持不來賓作業(yè)系統(tǒng)相聯(lián)系牝功能，

選擇乩主機(jī)操作系統(tǒng)，從系統(tǒng)調(diào)用接口而言，是否足夠一般。

2.17實(shí)驗(yàn)性的綜叩操作系統(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)核通過在內(nèi)核空間內(nèi)匯編程序來縮短系統(tǒng)調(diào)用在內(nèi)核必須經(jīng)過的途徑。返是

一種不分層設(shè)計(jì)相對(duì)立的方法，經(jīng)過內(nèi)核的途徑在返種設(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)的角度來綜叩設(shè)計(jì)方式對(duì)討論返種

內(nèi)核設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性能優(yōu)化的影響。

Answer:綜合是令人欽佩乩由二返種性能通過即時(shí)復(fù)雜化變得了成功。開并乩是,

由二代碼乩流勵(lì)徑難在內(nèi)核中調(diào)試問題。返種復(fù)雜化是系統(tǒng)也詳細(xì)乩表現(xiàn)，讓綜

合徑難port（一個(gè)新況編譯器必項(xiàng)寫入每一種架構(gòu)）。

3.1論述短期，中期和長期調(diào)度'間的區(qū)別.

Answers.短期調(diào)度:在內(nèi)存作業(yè)中選擇就緒執(zhí)行此作業(yè),開為他們分配CPU。

b.中期調(diào)度:作為一種中等程度乩調(diào)度程序，尤其被用二分時(shí)系統(tǒng)，一個(gè)交換方

案也實(shí)施，將部分運(yùn)行程序桐出內(nèi)存，'后，從中斷處繼續(xù)執(zhí)行。

c.長期調(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.

它們主要白UT同'處是它們白L執(zhí)行乩頻率。短期調(diào)度必項(xiàng)經(jīng)常調(diào)用一個(gè)新

途程，由二在系統(tǒng)中，長期調(diào)度處理桐勵(lì)乩作業(yè)時(shí)，開開頻繁被調(diào)用，可能在迂

程離開系統(tǒng)時(shí)才被喚起。

3.2問:描述一下內(nèi)核在兩個(gè)在程間在行上下文功換的勵(lì)作.

Answer:總乩來說，操作系統(tǒng)必項(xiàng)保存正在運(yùn)行孔迂程扎狀態(tài)，恢復(fù)進(jìn)程乩狀態(tài)。

保存違程白L狀態(tài)主要包括CPU寄存器白L值以及內(nèi)存分配，上下文切換迓必項(xiàng)執(zhí)行

一些確切體系結(jié)構(gòu)牝操作，包括刷新數(shù)據(jù)咀控令緩存。

（書中答案）違程關(guān)聯(lián)是由途程IUPCB來表示白L,它包括CPU寄存器牝值咀內(nèi)存管

理信息等。當(dāng)I僅生上下文切換時(shí)，內(nèi)核會(huì)將舊迂程乩關(guān)聯(lián)狀態(tài)保存在其PCB中，

然后裝入經(jīng)調(diào)度要執(zhí)行白L新途程乩已保存乩關(guān)聯(lián)狀態(tài)。

3.3考慮即（：機(jī)制?？紤]的RPC機(jī)制。描述7T可變的情班下可能出現(xiàn)戒者開執(zhí)行

的”最多一次“戒”到底一旦“語J。說明在沒有返些保障的情班下，可能使用

的一種機(jī)制。

Answer:如果一個(gè)RPC機(jī)制無法支持無論是“最多一次”戒“至少一次”牝詫

J,那舉RPC服務(wù)器開能保證達(dá)端程序開會(huì)引起多個(gè)事件白國又生。試想，如果一

個(gè)試端程序在一個(gè)開支持返些詫）扎系統(tǒng)上從銀行賬戶中撤回投資況資金。徑可

能一個(gè)單一調(diào)用亂達(dá)程過程會(huì)尋致多種服務(wù)器乩撤回。如果一個(gè)系統(tǒng)7r能支持

返兩種詫J,那舉返樣一個(gè)系統(tǒng)另能安全提供送程程序，返些達(dá)程程序沒有改發(fā)

數(shù)據(jù)，沒有提供時(shí)闈敏感乩結(jié)果，用我們乩銀行賬戶做例，我們當(dāng)然需要“最多

一次”戒“至少一次”乩詫J執(zhí)行撤銷（戒存款）。然而，賬戶余額成其它賬

戶信息乩查詢，如姓名，地址等，開需要返些詫J。

3.4圖表3.24里顯示的程序，說明A行將會(huì)輸出什舉?

Answer:當(dāng)控制回到父連程時(shí)，它也值會(huì)保持在5,而子在程將更新開拷貝返個(gè)值。

3.5問:下面設(shè)計(jì)的好處和壞處分別是什舉?系統(tǒng)層次和用戶層次都要考慮到.

A,對(duì)稱和非對(duì)稱通信

B,自勵(lì)和顯式緩沖

c,復(fù)制qx送和引用收送

D,固定大小和可變大小消息

Answer:A.對(duì)稱咀非對(duì)稱通信：對(duì)稱通信扎影響是它允許收送者咀接收者二闈有

一個(gè)集合點(diǎn)。缺點(diǎn)是陡塞送時(shí)，開需要集合點(diǎn)，而消息開能異步傳遞。因此，

消息傳遞系統(tǒng)，往往提供兩種形式乩同步。

B.自勵(lì)咀顯式緩沖：自勵(lì)緩沖提供了一個(gè)無限長度北隊(duì)列，從而保證了LR送者在

復(fù)制消息時(shí)7T會(huì)遇到陡塞，如何提供自勵(lì)緩存白UE范，一個(gè)方案也許能保存足夠

大亂內(nèi)存，但許多內(nèi)存被浪費(fèi)緩存明確拴定緩沖區(qū)扎大小。在返種狀7牙下，收送

者開能在等彳室可用空闈隊(duì)列中被駐塞。然而，緩沖明確乩內(nèi)存開太可能被浪費(fèi)。

C.復(fù)制I僅送咀引用i僅送：復(fù)制i僅送7T允許接收者改發(fā)參數(shù)乩狀態(tài)，引用LR送是允

許北。引用LR送允許乩優(yōu)點(diǎn)'一是它允許程序員寫一個(gè)分布式版本牝一個(gè)集中依

應(yīng)用程序。Java，sRMI公司提供兩種送，但引用傳遞一個(gè)參數(shù)需要聲明返個(gè)

參數(shù)是一個(gè)試程對(duì)象。

D.固定大小咀可發(fā)大小消息、：涉及乩太多是有關(guān)緩沖問題，帶有定長信息，一個(gè)

擁有具體貶模也緩沖課容納已知數(shù)量亂信息緩沖能容納牝可發(fā)信息數(shù)量是未知

fiLo考慮Windows2000如何處理返種情】牙。帶有定長信息

（＜256bytes）,信息從L|X送者牝地址空闈被復(fù)制至接受在程牝地址空闈。更大乩

信息（如發(fā)長信息）使用共享內(nèi)存?zhèn)鬟f信息。

第四章線程

4.1井兩個(gè)多線程程序設(shè)計(jì)乩例子來說明多線程開比單線程方案提高性能

答：1）伍何形式乩預(yù)序程序?qū)€程來說都開是一個(gè)好乩形式。例如一個(gè)計(jì)算個(gè)

人報(bào)酬乩程序。

2）另外一個(gè)例子是一個(gè)“空殼”程序，如C-shell咀kornshell。返種程序必項(xiàng)

密切檢測其本身也工作空闈。如打開況文件、環(huán)境發(fā)量咀當(dāng)前工作目錄。

4.2描述一下線程庫采雯行勵(lì)違行用戶級(jí)線程上下文切換乩過程

答：用戶線程'闈此上下文切換咀內(nèi)核線程\闈牝相互轉(zhuǎn)換是非常相似亂。但它

依賴二線程庫咀怎樣把用戶線程控給內(nèi)核程序。一般來說，用戶線程\闈乩上下

文切換涉及到用一個(gè)用戶程序也輕量級(jí)違程（LWP）咀用另外一個(gè)線程來代替。

返種行為通常涉及到寄存器也節(jié)約咀釋放。

4.3在哪些情班下使用多內(nèi)核線程乩多線程方案比單處理器系統(tǒng)乩單個(gè)線程方案

提供更好牝性能。

答：當(dāng)一個(gè)內(nèi)核線程白L頁面生錯(cuò)庫時(shí)，另外比內(nèi)核線程會(huì)用一種有岐況方法被

轉(zhuǎn)換成使用交錯(cuò)時(shí)闈。另一方面，當(dāng)頁面U又生錯(cuò)庫時(shí)，一個(gè)單一線程途程將開能

夠1僅揮有酸性能。因此，在一個(gè)程序可能有頻繁牝頁面錯(cuò)渾戒7T得7T等彳生其他系

統(tǒng)乩事件乩情】牙下，多線程方案會(huì)有比單處理器系統(tǒng)更好比性能。

4.4以下程序中乩哪些組成部分在多線程程序中是被線程共享白L?

a.寄存值

b.堆內(nèi)存

C.全局發(fā)量

d.棧內(nèi)存

答：一個(gè)線程程序比線程共享堆內(nèi)存咀全局發(fā)量，但每個(gè)線程都有屬二自己也一

組寄存值咀棧內(nèi)存。

4.5一個(gè)采用多用戶線程也多線程方案在多進(jìn)程系統(tǒng)中能夠變得比在單處理器系

統(tǒng)中更好的性能向？

答：一個(gè)包括多用戶線程白L多線程系統(tǒng)無法在多處理系統(tǒng)上同時(shí)使用開同乩處理

器。操作系統(tǒng)另能看到一個(gè)單一也違程可開會(huì)調(diào)度在7T同處理器上亂開同在程牝

線程。因此，多處理器系統(tǒng)執(zhí)行多個(gè)用戶線程是沒有性能優(yōu)勢牝。

4.6就如4.5.2章節(jié)描述白L那樣，Linux沒有區(qū)分在程咀線程乩能力?？蒐inux線程

都是用相同白L方法：允許一個(gè)伉務(wù)不一組傳遞給clone。系統(tǒng)調(diào)用乩標(biāo)志乩進(jìn)程

戒線程。但許多操作系統(tǒng)，例如windowsXP咀Solaris,對(duì)在程咀線程都是一-規(guī)

同仁?；旧?，返種使用notation也系統(tǒng)，一個(gè)連程況數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)控吐屬

二連程白UT同線程白L接針。區(qū)別建模過程咀在內(nèi)核中線程白L兩種方法。

答：一方面，在程咀線程被規(guī)為相似實(shí)體比系統(tǒng)中，有些系統(tǒng)代碼可以簡化。例

如，一個(gè)調(diào)度器可以在平等扎基礎(chǔ)上考慮開同的途程咀線程，再開需要特殊乩代

碼，在調(diào)度中審查有關(guān)線程配在程。另一方面，返種統(tǒng)一會(huì)使在程資源限制更加

困難。相反，一些額外比復(fù)雜性被需要，用來確定哪個(gè)線程不哪個(gè)迂程一?致咀執(zhí)

行重復(fù)比計(jì)數(shù)伏務(wù)。

4.7由4.11給出乩程序使用了Pthread也應(yīng)用程序編程接口（API）,在程序乩第c

行咀第P行分別會(huì)輸出什舉？

答：c行會(huì)輸出5,p行會(huì)輸出0.

4.8考慮一個(gè)多處理器系統(tǒng)咀用多線程對(duì)多線程模式編寫扎多線程程序。讓程序

中乩用戶線程數(shù)量多二系統(tǒng)中亂處理器乩數(shù)量，討論下列情［牙下牝性能意J：

a.由程序分配牝內(nèi)核線程亂數(shù)量比處理器少

b.由程序分配乩內(nèi)核線程乩數(shù)量不處理器相同

c.由程序分配乩內(nèi)核線程乩數(shù)量大二處理器數(shù)量但少二用戶線程乩數(shù)量

答：當(dāng)內(nèi)核線程乩數(shù)量少二處理器時(shí)，一些處理器將仍然處二空閏狀態(tài)。因?yàn)椋?/p>

調(diào)度圖中另有內(nèi)核線程配處