操作系统精髓与设计原理-第8章复习题及习题解答
(完整)计算机操作系统第八章作业及答案
(完整)计算机操作系统第八章作业及答案编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)计算机操作系统第八章作业及答案）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)计算机操作系统第八章作业及答案的全部内容。
1、目前常用的外存有哪几种组织方式？（1）连续组织方式。
为每一个文件分配一组位置相邻接的盘块,由此形成的文件物理结构是顺序式的文件结构.(2）链接组织方式。
为每个文件分配一组位置离散的盘块,通过给每个盘块设置一个指针，将属于同一个文件的盘块链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑页的顺序一致。
由此形成的文件物理结构是链接文件。
（3) 索引组织方式。
为每个文件分配一组位置离散的盘块，为每个文件建立一个物理结构的索引表，记录分配给该文件的物理盘块,以及这些盘块和文件逻辑页顺序的对应关系。
由此形成的文件物理结构是索引文件。
10、为了快速访问，又易于更新，当数据为以下形式时，应选择何种文件组织方式: (1）不经常更新,经常随机访问:顺序文件结构。
（2）经常更新，经常按一定顺序访问：显式链接文件结构。
(3) 经常更新，经常随机访问：索引文件结构。
14有一计算机系统利用P277图8—19所示的位示图来管理空闲盘块。
盘块的大小为1K。
现要为某文件分配两个盘块,试说明盘块的具体分配过程。
(1) 顺序检索位示图,找到第一个空闲块，它的i=3，j=3；（2）计算第一个盘块的编号:b=16＊（3—1)+3=35(3) 将第35号盘块分配给申请的文件，将位示图中的第3行第3列单元置0.（4) 顺序检索位示图，找到下一个空闲块，它的i=4,j=7;(5) 计算第一个盘块的编号：b=16*（4—1）+7=55(6）将第55号盘块分配给申请的文件,将位示图中的第4行第7列单元置0。
操作系统(1~8章的课后习题答案)
1.1：存储程序式计算机的主要特点是：集中顺序过程控制（1）过程性：模拟人们手工操作（2）集中控制：由CPU集中管理（3)顺序性：程序计数器1.2：a:批处理系统的特点：早期批处理有个监督程序，作业自动过渡直到全部处理完，而脱机批处理的特点：主机与卫星机并行操作。
b:分时系统的特点：（1）：并行性。
共享一台计算机的众多联机用户可以在各自的终端上同时处理自己的程序。
（2）：独占性。
分时操作系统采用时间片轮转的方法使一台计算机同时为许多终端上同时为许多终端用户服务，每个用户的感觉是自己独占计算机。
操作系统通过分时技术将一台计算机改造为多台虚拟计算机。
（3）：交互性。
用户与计算机之间可以进行“交互会话”，用户从终端输入命令，系统通过屏幕（或打印机）将信息反馈给用户，用户与系统这样一问一答，直到全部工作完成。
c：分时系统的响应比较快的原因：因为批量操作系统的作业周转时间较长，而分时操作系统一般采用时间片轮转的方法，一台计算机与许多终端设备连接，使一台计算机同时为多个终端用户服务，该系统对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话功能。
1.3：实时信息处理系统和分时系统的本质区别：实时操作系统要追求的目标是：对外部请求在严格时间范围内做出反应，有高可靠性和完整性。
其主要特点是资源的分配和调度首先要考虑实时性然后才是效率。
此外，实时操作系统应有较强的容错能力，分时操作系统的工作方式是：一台主机连接了若干个终端，每个终端有一个用户在使用。
用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受每个用户的命令，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。
用户根据上步结果发出下道命。
分时操作系统将CPU 的时间划分成若干个片段，称为时间片。
操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务。
每个用户轮流使用一个时间片而使每个用户并不感到有别的用户存在。
分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。
操作系统操作精髓与设计原理习题解答
课
后
答
案
网
ww
-2-
w.
kh
da
w.
co m
NOTICE
co m
This manual contains solutions to all of the review questions and homework problems in Operating Systems, Fifth Edition . If you spot an error in a solution or in the wording of a problem, I would greatly appreciate it if you would forward the information via email to me at ws@. An errata sheet for this manual, if needed, is available at ftp:///members/w/s/ws/S/ W.S.
SOLUTIONS MANUAL
OPERATING SYSTEMS: INTERNALS AND DESIGN PRINCIPLES
ww
Copyright 2004: William Stallings
课
后
答
WILLIAM STALLINGS
案
网
w.
kh
da
FIFTH EDITION
w.
co m
© 2004 by William Stallings All rights reserved. No part of this document may be reproduced, in any form or by any means, or posted on the Internet, without permission in writing from the author.
操作系统操作精髓与设计原理习题解答
Computer System Overview ......................................................................5 Operating System Overview ....................................................................11 Process Description and Control .............................................................14 Threads, SMP, and Microkernels.............................................................18 Concurrency: Mutual Exclusion and Synchronization.........................21 Concurrency: Deadlock and Starvation..................................................30 Memory Management ...............................................................................38 Virtual Memory..........................................................................................43 Uniprocessor Scheduling ..........................................................................51 Multiprocessor and Real-Time Scheduling............................................62 I/O Management and Disk Scheduling..................................................65 File Management........................................................................................71 Networking .................................................................................................74 Distributed Processing, Client/Server, and Clusters............................76 Distributed Process Management............................................................79 Security ........................................................................................................82
操作系统精髓与设计原理-第8章复习题及习题解答
虚拟内存8.1 简单分页与虚拟分页有什么区别？简单分页：一个程序中的所有的页都必须在主存储器中程序才能正常运行，除非使用覆盖技术。
虚拟内存分页：不是程序的每一页都必须在主存储器的帧中来使程序运行，页在需要的时候进行读取。
8.2 解释什么是抖动。
虚拟内存结构的震动现象，在这个过程中处理器大部分的时间都用于交换块，而不是执行指令。
8.3 为什么在使用虚拟内存时，局部性原理是至关重要的？可以根据局部性原理设计算法来避免抖动。
总的来说，局部性原理允许算法预测哪一个当前页在最近的未来是最少可能被使用的，并由此就决定候选的替换出的页。
8.4 哪些元素是页表项中可以找到的元素？简单定义每个元素。
帧号：用来表示主存中的页来按顺序排列的号码。
存在位（P）：表示这一页是否当前在主存中。
修改位（M）：表示这一页在放进主存后是否被修改过。
8.5 转移后备缓冲器的目的是什么？转移后备缓冲器（TLB）是一个包含最近经常被使用过的页表项的高速缓冲存储器。
它的目的是为了减少从磁盘中恢复一个页表项所需的时间。
8.6 简单定义两种可供选择的页读取策略。
在请求式分页中，只有当访问到某页中的一个单元时才将该页取入主存。
在预约式分页中，读取的并不是页错误请求的页。
8.7 驻留集管理和页替换策略有什么区别？驻留集管理主要关注以下两个问题：（1）给每个活动进程分配多少个页帧。
（2）被考虑替换的页集是仅限在引起页错误的进程的驻留集中选择还是在主存中所有的页帧中选择。
页替换策略关注的是以下问题：在考虑的页集中，哪一个特殊的页应该被选择替换。
8.8 FIFO和Clock页替换算法有什么区别？时钟算法与FIFO算法很接近，除了在时钟算法中，任何一个使用位为一的页被忽略。
8.9 页缓冲实现的是什么？（1）被替换出驻留集的页不久又被访问到时，仍在主存中，减少了一次磁盘读写。
（2）被修改的页以簇的方式被写回，而不是一次只写一个，这就大大减少了I/O操作的数目，从而减少了磁盘访问的时间。
操作系统--精髓与设计原理（第八版）第八章复习题答案
操作系统--精髓与设计原理（第⼋版）第⼋章复习题答案8.操作系统--精髓与设计原理（第⼋版）第⼋章复习题答案8.1 简单分页与虚拟内存分页有何区别?进程运⾏时，简单分页的所有页必须都在内存中，除⾮使⽤了覆盖技术，虚存分页并⾮所有页都须在内存页框中，仅在需要时才读⼊页，把⼀页读⼊内存可能需要把另⼀页写出到磁盘。
8.2 什么是抖动?当操作系统读取⼀块内存时，它必须把另⼀块换出。
如果⼀块正好在将要⽤到之前换出，操作系统就不得不很快地把它取回。
这类操作通常会导致⼀种称为系统抖动( thrashing)的情况。
这样会使处理器的⼤部分时间都⽤于交换块⽽⾮执⾏指令。
8.3 为何在使⽤虚拟内存时，局部性原理⾄关重要?局部性原理描述了⼀个进程中程序和数据引⽤的集簇倾向。
因此，假设在很短的时间内仅需要进程的⼀部分块是合理的。
同时，还可以对将来可能会访问的块进⾏猜测，从⽽避免系统抖动。
局部性原理表明虚拟内存⽅案是可⾏的。
8.4 哪些元素是页表项中能找到的典型元素?简单定义每个元素。
页号: 虚拟地址的页号部分。
进程标志符:使⽤该页的进程。
页号和进程标志符共同标志-个特定进程的虚拟地址空间的⼀页。
控制位: 该域包含⼀些标记，⽐如有效、访问和修改，以及保护和锁定信息。
链指针: 若某项没有链项，则该域为空(或⽤⼀个单独的位来表⽰)。
否则，该域包含链中下⼀项的索引值(0~2^m -1之间的数字)。
8.5 转换检测缓冲区的⽬的是什么?原则上，每次虚存访问都可能会引起两次物理内存访问：⼀次取相应的页表项，另⼀次取需要的数据。
因此，简单的虚拟内存⽅案会导致内存访问时间加倍。
为克服这个问题，⼤多数虚拟内存⽅案都为页表项使⽤了⼀个特殊的⾼速缓存，通常称为转换检测缓冲区(TranslationLookaside Buffer, TLB)。
8.6 简单定义两种可供选择的页⾯读取策略。
请求分页，只有当访问到某页中的⼀个单元时才将该页取⼊内存。
操作系统第八章课后习题
1.目前常用的外存有哪几种组织方式?答;(1)连续组织方式。
为每一个文件分配- -组位置相邻接的盘块，由此形成的文件物理结构是顺序式的文件结构。
(2)链接组织方式。
为每个文件分配一组位置离散的盘块，通过给每个盘块设置一个指针，将属于同-一个文件的盘块链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑页的顺序一致。
由此形成的文件物理结构是链接文件。
(3)索引组织方式。
为每个文件分配- -组位置离散的盘块，为每个文件建立一个物理结构的索引表，记录分配给该文件的物理盘块，以及这些盘块和文件逻辑页顺序的对应关系。
由此形成的文件物理结构是索引文件。
2.由连续组织方式所形成的顺序文件的主要优缺点是什么?它主要应用于何种场合?(1)连续组织方式所形成的顺序文件的主要优点①顺序访问容易②顺序访问速度快(2)连续组织方式所形成的顺序文件的主要缺点①要求为一个文件分配连续的存储空间②必须事先知道文件的长度;③不能灵活地删除和插入记录④对于那些动态增长的文件，由于事先很难知道文件的最终大小，因而很难为分配空间，而即使事先知道文件的最终大小，在采用预分配存储空间的方法时也会使大量的存储空间长期空闲。
(3)主要适用场合:连续组织方式所形成的顺序文件是一种最简单、最常用的文件组织方法，它适用于许多资料处理的场合，如磁带文件，打印文件都是常用的顺序文件。
3.在链接式文件中常用哪种链接方式?为什么?答:链接方式分为隐式链接和显式链接两种形式。
隐式链接是在文件目录的每目录项中，都含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针。
显式链接贝把用于链接文件各物理块的指针，显式地存放在内存的一张链接表中。
4.在文件分配表中为什么要引入“簇”的概念?以“簇”为基本的分配单位有什么好处?(1)引入“簇”的原因:为了适应磁盘容量不断增大的需要，在进行盘块分配时不再以盘块而是以簇(Cluster）为基本单位。
一个簇应包含扇区的数量与磁盘量的大小直接有关。
(2)以簇作为基本分配单位的好处:能应磁盘容量不断增大的情况，还可以减少FAT 表中的项数（在相同的磁盘容量下，FAT表的项数是与簇的大小成反比)，使FAT 表占用更少的存储空间，并减少访问FAT表的存取开销。
07级操作系统第8章习题解答
8.2 32 10 22 a.存储器地址空间/页大小= 2 / 2 = 2 ，所以在虚拟存 储器中指定页需要22位。 （210 字节 / 页） 4个字节 / 页表项） 28 个页表项。 （ / = 每一页包含 每个页表占据了8位，因此22位需要用到三级页表。 b.两级的页表包含28个页表项，一级页表包含26 个页表项 (8+8+6=22)。 c.我们这里有三级，三级所占位数为6，8，8，则页的个 数为： 1 + 2 6 + 214 = 16449 若三级所占位数为：8，6，8，则页的个数为：
操作系统第八章习题解答
8.1 • a • 步骤： • 从虚地址求取页号和页内偏移（利用公式： 虚地址=页号*页长+页内偏移） • 利用页表由页号求取对应的块号 • 求物理地址（利用公式：物理地址=块号*块 长+块内偏移，注意到块长=页长，块内偏 移=页内偏移）
• b. • (i) 1052 = 1024 + 28 虚拟页号为1，得到 帧号为7。 • 物理地址=7*1024+28=7196 • (ii) 2221 = 2 * 1024 + 173 • 虚拟页号为2，页错误。 • (iii) 5499 = 5 *1024 + 379虚拟页号为5，得 到帧号为0。 • 物理地址=0*1024+379=379
2 2
8.6 • a. 命中率=16/33
• b. 命中率=16/33
c. 对于这个特定的访问序列，采用上述两种 替换策略得到的命中率相等。一般来说，采 用LRU替换策略的命中率会高于采用FIFO 替换策略的情况，而对于这个特定的访问序 列来说，一个页面被载入之后，很少发生在 接下来的5次连续访问中再次被访问的情形， 因此缺页发生的时刻与LRU的情况相当接近， 从而使得对应的命中率接近于LRU。
操作系统精髓与设计原理第五版习题与答案
第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。
1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。
处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。
数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制：某些指令可以改变执行顺序。
1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6 存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。
1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。
中断驱动I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O 模块中断。
最新操作系统第五版答案第8章复习题及习题解答
虚拟内存8.1 简单分页与虚拟分页有什么区别？简单分页：一个程序中的所有的页都必须在主存储器中程序才能正常运行，除非使用覆盖技术。
虚拟内存分页：不是程序的每一页都必须在主存储器的帧中来使程序运行，页在需要的时候进行读取。
8.2 解释什么是抖动。
虚拟内存结构的震动现象，在这个过程中处理器大部分的时间都用于交换块，而不是执行指令。
8.3 为什么在使用虚拟内存时，局部性原理是至关重要的？可以根据局部性原理设计算法来避免抖动。
总的来说，局部性原理允许算法预测哪一个当前页在最近的未来是最少可能被使用的，并由此就决定候选的替换出的页。
8.4 哪些元素是页表项中可以找到的元素？简单定义每个元素。
帧号：用来表示主存中的页来按顺序排列的号码。
存在位（P）：表示这一页是否当前在主存中。
修改位（M）：表示这一页在放进主存后是否被修改过。
8.5 转移后备缓冲器的目的是什么？转移后备缓冲器（TLB）是一个包含最近经常被使用过的页表项的高速缓冲存储器。
它的目的是为了减少从磁盘中恢复一个页表项所需的时间。
8.6 简单定义两种可供选择的页读取策略。
在请求式分页中，只有当访问到某页中的一个单元时才将该页取入主存。
在预约式分页中，读取的并不是页错误请求的页。
8.7 驻留集管理和页替换策略有什么区别？驻留集管理主要关注以下两个问题：（1）给每个活动进程分配多少个页帧。
（2）被考虑替换的页集是仅限在引起页错误的进程的驻留集中选择还是在主存中所有的页帧中选择。
页替换策略关注的是以下问题：在考虑的页集中，哪一个特殊的页应该被选择替换。
8.8 FIFO和Clock页替换算法有什么区别？时钟算法与FIFO算法很接近，除了在时钟算法中，任何一个使用位为一的页被忽略。
8.9 页缓冲实现的是什么？（1）被替换出驻留集的页不久又被访问到时，仍在主存中，减少了一次磁盘读写。
（2）被修改的页以簇的方式被写回，而不是一次只写一个，这就大大减少了I/O操作的数目，从而减少了磁盘访问的时间。
操作系统精髓与设计重点店课后习题整理
1 3 4 9 7 8 11 12 6章第10章多CPU调度，实时调度第1章作业：习题P25 1.3 1.8 1.9（更正印刷错误106）1.3操作系统的大神求解答假设有一个32位微处理器，其32位的指令由两个域组成：第一个字节包含操作码，其余部分为一个直接操作数或一个操作数地址。
如果微处理器总线具有如下特征，分析a、最大可直接寻址的存储器能力为多少？以字节为单位如果微处理器总线具有如下特征，分析对系统速度的影响：b、（1）一个32位局部地址总线和一个16位局部数据总线，或者（2）一个16位局部地址总线和一个16位局部数据总线。
C、程序计数器和指令寄存器分别需要多少位答案：没必要全写捡重点(定长)指令32位，1字节操作码，则后3字节为立即数或内存地址(a) 最大可直接寻址直接寻址是一种基本的寻址方法，其特点是：在指令格式的地址的字段中直接指出操作数在内存的地址。
由于操作数的地址直接给出而不需要经过某种变换，所以称这种寻址方式为直接寻址方式。
2^24(b) 总线问题地址总线32位，数据总线16位直接寻址存储器24位，bus32位，地址传送一次即可；但指令32位，操作数32位(因为是32位微处理器)，要两次传送地址总线16位，数据总线16位传送地址，传送指令/数据全部需要2次。
地址可视作：先行地址后列地址(c) PC和IR 至少：PC24位，IR8位一般：PC32bit IR 32bit更现实复杂情形：是否分段，使用段寄存器; 直接寻址中逻辑地址/位移/偏移offset，与有效地址effective address区别OS中，逻辑地址与物理地址1.8一个DMA模块从外部设备给内存传送字节，传送速度为9600位每秒（b/s)。
处理器可以每秒100万次的速度取指令，由于DMA活动，处理器的速度将会减慢多少？答案：没必要全写捡重点看清楚题干：每秒100万次取指令，即1M/s取一次指令，不是100M！该CPU主频多少不知，是否使用cache不知，执行一条指令多少时钟周期不知，此题中无需知道还假设，此CPU只取指令要访问内存，执行指令不需要读写数据，不访内存. 还假设DMA 一次访问内存传送1个字节凭什么如此假设？9600b/s=1200B/s 即1s中要传送1200次，而原本CPU要1M次访存，现在因DMA要减少1200次，所以影响是1200/1M=0.12%1.9一台计算机包括一个CPU和一台I/O设备D，通过一条共享总线连接到主存储器M，数据总线的宽度为1个字。
操作系统精髓与设计原理课后答案
操作系统精髓与设计原理课后答案第1章计算机系统概述1.1列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。
1.2定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。
1.3一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器-寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。
处理器—I/O:通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。
数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制：某些指令可以改变执行顺序。
1.4什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。
1.5多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。
1.7什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。
1.8列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O :当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O 模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。
中断驱动I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O 模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O模块中断。
(完整版)操作系统精髓与设计原理课后答案
操作系统精髓与设计原理课后答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。
1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。
处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。
数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制：某些指令可以改变执行顺序。
1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。
1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。
中断驱动I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O模块中断。
操作系统期末复习材料(操作系统-精髓与设计原理(第五版))
第一章：计算机系统概述计算机系统基本组成I．处理器：控制计算机的操作，执行数据处理功能。
当只有一个处理器时，它通常指中央处理器（CPU）。
II. 主存储器：存储数据和程序。
iii．输入/输出模块：在计算机和外部环境之间移动数据。
iv．系统总线：为处理器、主存储器和输入输出模块提供通信的设施。
什么是中断？中断是指计算机的处理机用来处理外来请求或内部错误的一种机制，该机制软硬件结合，使得计算机的处理机能够暂停当前指令系列的执行而转向请求指令系列的执行。
1.将计算机的处理机正在执行的指令系列称为当前指令系列，当前指令系列通常是用户程序。
2.将计算机为处理各类突发（非预期）事件请求（I/O请求,时钟请求，程序错误，硬件错误）而有待执行的指令系列称为请求指令系列，通常称为中断处理程序，是操作系统的一部分。
3.请求指令系列执行期间，可以被其它事件中断（在允许多重中断的情况下）。
4.执行请求指令系列完毕后，可以返回被暂停的原始指令系列，也可以不返回（在多道程序设计环境中）。
5.中断处理程序与社会事务中的应急事件的预案类似。
中断处理中断的发生激活了很多事情，包括处理器硬件中的事件及软件中的事件。
1.设备给处理器发出一个中断信号。
2.处理器在响应中断前结束指令系列的执行。
3.处理器对中断进行测定，确定存在未响应的中断，并给提交中断的设备发送确认信号，确认信号允许该设备取消它的中断信号。
4.处理器需要把处理权转移到中断程序中去做准备。
首先，需要保存从中断点恢复当前程序所需要的信息，要求的最少信息包括程序状态字（PSW）和保存在程序计数器中的下一条执行的指令地址，它们被压入系统控制栈中（参见附录1B）。
5.处理器把响应此中断的中断处理器入口地址装入程序的计数器中。
6.在这一点，与被中断程序相关的程序计数器和PSW被保存到系统栈中。
此外，还有一些其他信息被当作正在执行程序的状态的一部分。
7.中断处理器现在可以开始处理中断，其中包括检查与I/O操作相关的信息或其他引起中断的事件，还可能包括给I/O设备发送附加命令或应答。
操作系统精髓与设计重点店课后习题整理
操作系统精髓与设计重点店课后习题整理(总15页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March1 3 4 9 7 8 11 12 6章第10章多CPU调度，实时调度第1章作业：习题P25 （更正印刷错误106）操作系统的大神求解答假设有一个32位微处理器，其32位的指令由两个域组成：第一个字节包含操作码，其余部分为一个直接操作数或一个操作数地址。
如果微处理器总线具有如下特征，分析a、最大可直接寻址的存储器能力为多少以字节为单位如果微处理器总线具有如下特征，分析对系统速度的影响：b、（1）一个32位局部地址总线和一个16位局部数据总线，或者（2）一个16位局部地址总线和一个16位局部数据总线。
C、程序计数器和指令寄存器分别需要多少位答案：没必要全写捡重点(定长)指令32位，1字节操作码，则后3字节为立即数或内存地址(a) 最大可直接寻址直接寻址是一种基本的寻址方法，其特点是：在指令格式的地址的字段中直接指出操作数在内存的地址。
由于操作数的地址直接给出而不需要经过某种变换，所以称这种寻址方式为直接寻址方式。
2^24(b) 总线问题地址总线32位，数据总线16位直接寻址存储器24位，bus32位，地址传送一次即可；但指令32位，操作数32位(因为是32位微处理器)，要两次传送地址总线16位，数据总线16位传送地址，传送指令/数据全部需要2次。
地址可视作：先行地址后列地址(c) PC和IR 至少：PC24位，IR8位一般：PC32bit IR 32bit更现实复杂情形：是否分段，使用段寄存器; 直接寻址中逻辑地址/位移/偏移offset，与有效地址effective address区别OS中，逻辑地址与物理地址一个DMA模块从外部设备给内存传送字节，传送速度为9600位每秒（b/s)。
处理器可以每秒100万次的速度取指令，由于DMA活动，处理器的速度将会减慢多少答案：没必要全写捡重点看清楚题干：每秒100万次取指令，即1M/s取一次指令，不是100M！该CPU主频多少不知，是否使用cache不知，执行一条指令多少时钟周期不知，此题中无需知道还假设，此CPU只取指令要访问内存，执行指令不需要读写数据，不访内存. 还假设DMA一次访问内存传送1个字节凭什么如此假设9600b/s=1200B/s 即1s中要传送1200次，而原本CPU要1M次访存，现在因DMA要减少1200次，所以影响是1200/1M=%一台计算机包括一个CPU和一台I/O设备D，通过一条共享总线连接到主存储器M，数据总线的宽度为1个字。
操作系统精髓与设计原理第六版中文版答案
复习题答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。
1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。
处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。
数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制：某些指令可以改变执行顺序。
1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6 存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。
1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。
中断驱动I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O模块中断。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
虚拟内存8.1 简单分页与虚拟分页有什么区别？简单分页：一个程序中的所有的页都必须在主存储器中程序才能正常运行，除非使用覆盖技术。
虚拟内存分页：不是程序的每一页都必须在主存储器的帧中来使程序运行，页在需要的时候进行读取。
8.2 解释什么是抖动。
虚拟内存结构的震动现象，在这个过程中处理器大部分的时间都用于交换块，而不是执行指令。
8.3 为什么在使用虚拟内存时，局部性原理是至关重要的？可以根据局部性原理设计算法来避免抖动。
总的来说，局部性原理允许算法预测哪一个当前页在最近的未来是最少可能被使用的，并由此就决定候选的替换出的页。
8.4 哪些元素是页表项中可以找到的元素？简单定义每个元素。
帧号：用来表示主存中的页来按顺序排列的号码。
存在位（P）：表示这一页是否当前在主存中。
修改位（M）：表示这一页在放进主存后是否被修改过。
8.5 转移后备缓冲器的目的是什么？转移后备缓冲器（TLB）是一个包含最近经常被使用过的页表项的高速缓冲存储器。
它的目的是为了减少从磁盘中恢复一个页表项所需的时间。
8.6 简单定义两种可供选择的页读取策略。
在请求式分页中，只有当访问到某页中的一个单元时才将该页取入主存。
在预约式分页中，读取的并不是页错误请求的页。
8.7 驻留集管理和页替换策略有什么区别？驻留集管理主要关注以下两个问题：（1）给每个活动进程分配多少个页帧。
（2）被考虑替换的页集是仅限在引起页错误的进程的驻留集中选择还是在主存中所有的页帧中选择。
页替换策略关注的是以下问题：在考虑的页集中，哪一个特殊的页应该被选择替换。
8.8 FIFO和Clock页替换算法有什么区别？时钟算法与FIFO算法很接近，除了在时钟算法中，任何一个使用位为一的页被忽略。
8.9 页缓冲实现的是什么？（1）被替换出驻留集的页不久又被访问到时，仍在主存中，减少了一次磁盘读写。
（2）被修改的页以簇的方式被写回，而不是一次只写一个，这就大大减少了I/O操作的数目，从而减少了磁盘访问的时间。
8.10 为什么不可能把全局替换策略和固定分配策略组合起来？固定分配策略要求分配给一个进程的帧的数目是确定的，当一个进程中取入一个新的页时，这个进程的驻留页集中的一页必须被替换出来（保持分配的帧的数目不变），这是一种局部替换策略。
8.11 驻留集和工作集有什么区别？一个进程的驻留集是指当前在主存中的这个进程的页的个数。
一个进程的工作集是指这个进程最近被使用过的页的个数。
8.12 请求式清除和预约式清除有什么区别？在请求式清除中，只有当一页被选择用于替换时才被写回辅存；在预约式清除中，将这些被修改的多个页在需要用到它们所占据的页帧之前成批的写回辅存。
习题解答8.1 假设在处理器上执行的进程的也表如下所示。
所有数字均为十进制数，每一项都是从0开始记数的，并且所有的地址都是内存字节地址。
页尺寸为1024个b．下列虚拟地址对应于哪个物理地址（不用考略页错误）？（i）1052（ii）2221（iii）5499解答a：由虚拟地址求得页号和偏移量，用虚拟页号作为索引页表，得到页帧号，联系偏移量得到物理地址b:(i)1052=1024+28 查表对应的页帧号是7，因此物理地址为7*1024+28=7196(ii)2221=2*1024+173 此时出现页错误(iii)5499=5*1024+379 对应的页帧号为0 因此物理地址是3798.2 考虑一个使用32位的地址和1KB大小的页的分页虚拟内存系统。
每个页表项需要32位。
需要限制页表的大小为一个页。
a．页表一共需要使用几级？b．每一级页表的大小是多少？提示：一个页表的大小比较小。
c．在第一级使用的页较小与在最底下一级使用的页较小相比，那种策略使用最小个数的页？解答a：虚拟内存可以分为232/210= 222页，所以需要22个bit来区别虚拟内存中的一页，每一个页表可以包含210/4=28项，因此每个页表可以包含22bit中的8个bit，所以需要三级索引。
b：第二级页表有28个页表项，第一级页表有26个页表项。
c：如果顶层有26个页表项将会减少使用空间，在这种情况下，中间层页表有26个并且每个都有28个页表项，底层有214个页并且每个都有28个页表项，因此共有1+26+214页=16,449页。
如果中间层有26个页表项，那么总的页数有1+28+214页=16,641页。
如果底层有26个页表项，那么总的页表数是1+28+216页=65,973页。
8.3 a：图8.4中的用户表需要多少内存空间？b：假设需要设计一个哈希反向页表来实现与图8.4中相同的寻址机制，使用一个哈希函数来将20位页号映射到6位哈希表。
表项包含页号帧号和链指针。
如果页表可以给每个哈希表项分配最多3个溢出项的空间，则哈希反向页表需要占用多大的内存空间？解答a：4Mbyteb：行数：26+2=128项。
每项包含：20（页号）+20（帧号）+8bits（链索引）=48bits=6bytes。
总共：128*6=768bytes8.4 一个进程分配给4个页帧（下面的所有数字均为十进制数，每一项都是从0开始计数的）。
上一次把一页装入到一个页帧的时间，上一次访问页帧中的页的时间，每个页帧中的虚拟页号以及每个页帧的访问位（R）和修改位（M）如下表所示（时间均为从进程开始到该事件之间的时钟时间，而不是从事件发生到当前的时钟值）。
虚拟页号页帧加载时间访问时间R位M位2 0 60 161 0 11 1 130 160 1 00 2 26 162 1 03 3 20 163 1 1当虚拟页4发生错误时，使用下列内存管理策略，哪一个页帧将用于置换？解释原因。
a.FIFO（先进先出）算法b.LRU（最近最少使用）算法c.Clock算法d.最佳（使用下面的访问串）算法e.在页错误之前给定上述内存状态，考虑下面的虚拟页访问序列：4,0,0,2,4,2,1,0,3,2如果使用窗口大小为4的工作集策略来代替固定分配，会发生多少页错误？每个页错误何时发生？解答a:页帧3，在时间20加载，时间最长。
b:页帧1，在时间160访问距现在时间最长。
c:清除页帧3的R位（最早加载），清除页帧2的R位，（次最早加载），换出的是页帧0因为它的R位为0。
d:换出的是页帧3中的虚拟页3，因为它将最晚被访问到。
e:一共有6个错误，如下8.5 一个进程访问5页：A,B,C,D和E，访问顺序如下：A;B;C;D;A;B;E;A;B;C;D;E假设置换算法为先进后出，该进程在主存中有三个页帧，开始时为空，请查找在这个访问顺序中传送的页号。
对于4个页帧的情况，请重复上面的过程。
解答分别有9次和10次页错误，这被称之为“Belady′s现象”（"An Anomaly inSpace-Time Characteristics of Certain Programs Running in a Paging Machine," by Belady et al, Communications of the ACM, June 1969.）8.6 一个进程在磁盘上包含8个虚拟页，在主存中固定分配给4个页帧。
发生如下顺序的页访问：1,0,2,2,1,7,0,1,2,0,3,0,4,5,1,5,2,4,5,6,7,6,7,2,4,2,7,3,3,2,3a.如果使用LRU替换策略，给出相继驻留在这4个页帧中的页。
计算主存的命中率。
假设这些帧最初是空的。
b.如果使用FIFO策略，重复问题（a）。
c.比较使用这两种策略的命中率。
解释为什么这个特殊的访问顺序，使用FIFO 的效率接近于LRU。
解答a:LRU：命中率=16/33b:FIFO：命中率=16/33c:这两种策略对这个特殊的页轨迹（执行顺序）是等效的。
8.7 在V AX中，用户页表以系统空间的虚拟地址进行定位。
让用户页表位于虚存而不是主存中有什么好处？有什么缺点？解答最主要的优点是在物理内存空间上的节省。
这主要是两方面的原因：（1）一个用户页表可以仅当使用时才取入内存。
（2）操作系统可以动态的分配用户页表，产生一个页表仅当程序被创建时。
当然，也有一个缺点：地址转换需要多余的工作。
8.8 假设在主存中执行下列程序语句：for(i=1;i≤n;i++)a[i]=b[i]+c[i];页尺寸为1000个字。
令n=1000。
使用一台具有所有寄存器指令并使用了索引寄存器的机器，写出实现上述语句的一个假想程序，然后给出在执行过程中的页访问顺序。
解答由机器语言编写的程序，在主存中地址4000处开始运行。
运行情况如下：4000 （R1）←1 建立索引记录i4001 （R1）←n 在R2中建立n4002 比较R2，R1 检查i﹥n4003 如果大于则跳转到40094004 （R3）←B（R1）使用索引记录R1到达B[i]4005 （R3）←（R3）+C（R1）使用索引记录R1加上C[i]4006 A（R1）←（R3）使用索引记录R1将总和存入A[i]中4007 （R1）←（R1）+1 i加一4008 跳到40026000—6999 存储A7000—7999 存储B8000—8999 存储C9000 存储19001 存储n由这个循环产生的参考串为494944（47484649444）1000包括11.000个参考，但仅包括5个不寻常的页8.9 IBM System/370体系结构使用两级存储器结构，并且分别把这两级称为段和页，这里的分段方法缺少本章所描述的关于段的许多特征。
对于这个基本的370体系结构，页尺寸可以是2KB或4KB，段大小固定为64KB或1MB。
这种方案缺少一般分段系统的那些优点？370的分段方法有什么好处？解答S/370分段系统是固定的且对程序员是不可见的，因此没有一个分段系统的优点在S/370中实现（无保护情况下）每一个段表项的P位提供整个段表的保护。
8.10 假设页尺寸为4KB，页表项大小位4字节。
如果要映射一个64位地址空间，并且最顶层的页表对应于一页，则需要几级页表？解答因为每个页表项有4bytes，每个页表有4Kbytes，所以每个页表可以映射1024=210个页，标识出210×212=222bytes的地址空间。
然而，地址空间是264bytes。
增加一个二层页表，顶层页表指向210个页表，标识出232个页表，将这个过程继续下去就得到：我们可以看到56层中只有2位被使用，而不是全部的10位。
所以不是使用72位的虚拟地址空间，而是将除了最低两位外的其他位全部屏蔽忽略。
这样将会得到一个64位地址空间，顶层页只有4个页表项。
另外一种方法是修改规则将顶层页做成一个单独的物理页并且让它适合4个页。
这样将会节省一个页。