操作系统作业

操作系统作业

第一章

1. 设计现代OS的主要目标是什么？（P1）

•方便性---方便用户

•有效性---系统管理效率

•扩展性---体系结构：软硬件结构发展

•开放性---体系结构：软硬件结构兼容性

3. 为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？（p4）

OS是铺设在计算机硬件上的多层系统软件，它们不仅增强了系统的功能，而且隐藏了对硬件操作的细节，有他们实现了对计算机硬件操作的多个层次的抽象。

6. 是说明推动分时系统的形成和发展的主要动力是什么？（p9）

推动分时系统形成和发展的主要动力，是用户的需求。用户的需求具体表现在以下几个方面：

(1) 人—机交互。

(2) 共享主机。

(3) 便于用户上机。

9．什么是硬实时任务和软实时任务？是举例说明（p12）

实时系统(Real-Time System)是指系统能及时(或即时)响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。

(1) 硬实时任务(hard real-time task)。系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。如打印机，交换机等

(2) 软实时任务(Soft real-time task)。它也联系着一个截止时间，但并不严格，若偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响也不会太大。如PDA系统

16. 设备管理有哪些功能？其主要任务是什么？（p21）

主要任务: 完成用户进程提出的I/O请求；为用户进程分配其所需的I/O设备；提高CPU和I/O设备的利用率；提高I/O速度；方便用户使用I/O设备。

设备管理应具有缓冲管理、设备分配和设备处理，以及虚拟设备等功能。

补充1. 操作系统设计采用微内核技术有哪些优点？

微内核技术的优点：

•系统可扩充性- 新增服务会加到用户空间，内核不需要修改或改动极小。

•移植性- 小内核便于移植到不同的硬件平台。

•安全性和可靠性- 大多数服务是用户进程而不是系统进程。即使某个服务失败，不会影响操作系统其他部分。

2.简述研究操作系统有哪几种主要观点?

♦资源管理的观点

♦进程的观点

♦虚机器观点

♦服务提供者观点

第二章

2．是划出下列语句的前驱图？

7，试说明PCB的作用，为什么说PCB是进程存在的唯一标志？（p41）

为了描述一个进程和其它进程以及系统资源的关系，为了刻画一个进程在各个不同时期所处的状态，人们采用了一个与进程相联系的数据块，称为进程控制块（PCB）。

进程控制块的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。或者说，OS是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的。

系统利用PCB来控制和管理进程，进程与PCB是一一对应的所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志

10，在进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？

•通用寄存器，用于暂存用户程序信息

•指令计数器，其中存放了要访问的下一条指令的地址；

•程序状态字PSW，其中含有状态信息，如条件码、执行方式、中断屏蔽标志等；

•用户栈指针，指每个用户进程都有一个或若干个与之相关的系统栈，用于存放过程和系统调用参数及调用地址。栈指针指向该栈的栈顶。

19，试从概念上说明记录型信号量wait和signal

记录型信号量包含两个数据项，wait和signal原语可描述如下

procedure wait(s)

var s: semaphore

begin

s.value:=s.value –1;

if s.value <0 them block (S,L) end procedure signal (S)

var s:semaphone

begin

s.value:=s.vaule+1

if s.value<=0 then wakeup(s.L) end

在记录型信号量机制中：

s.value初值：表示系统中某类资源的数目。

s.value<0:表该信号量链表中已阻塞进程的数目。

每次signal操作，表是s.value:=s.vaule+1，资源数目加1，同时唤醒阻塞进程。若加1后仍<=0，则表示能有进程阻塞在此信号量上；每次wait操作，从此信号量阻塞队列上唤醒一个进程。

24，在生产者和消费者问题中，如果将两个wait和siganl操作互换位置，结果会如何？

Wait互换会产生死锁

Signal互换程序能运行，但会导致频繁切换，影响效率。

26，修改下面生产者-消费者问题中的错误

27，利用记录型信号量写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题的算法

38

41．何谓用户级线程和内核支持线程？

1 用户级线程

•用户级线程在用户层通过线程库来实现，仅存在于用户空间中。

•线程的创建、撤消、线程之间的同步与通信等功能，都无须利用系统调用来实现。

对于用户级线程的切换，通常是发生在一个应用进程的诸多线程之间，这时，也同样无须内核的支持。由于切换的规则远比进程调度和切换的规则简单，因而使线程的切换速度特别快。可见，这种线程是与内核无关的。

2 内核级线程

•由操作系统内核直接支持；

•在内核空间为每一个内核支持线程设置了一个线程控制块，内核是根据该控制块而感知某线程的存在的，并对其加以控制。

•内核线程的创建和管理通常要慢于用户线程的创建和管理；但是当一个线程阻塞时，内核可以调度应用程序的另一个线程运行。并且再多处理机环境下面，内核可以在不同的处理器上调度线程。

第三章

3. 在什么情况下需要使用作业控制块JCB？其中包含了那些内容

为了管理和调度作用，在多道批处理系统中为每个作用设置了一个作业控制块，它是作业在系统中存在的标志，其中保存了系统对作业管理和调度所需的全部信息。JCB中包含的内容因系统而异，通常包含的内容有：作用标识，用户名称，用户账户，作用类型，作业状态，调度信息，资源需求，进入系统时间，开始处理时间，完成作业时间，作用退出时间，资源