操作系统1-12章课后作业

第一章

1. What are the three main purposes of an operating system?

答：第一，操作系统是一个资源管理器，它管理计算机硬件。第二，它是用户和计算机硬件之间的媒介。第三，操作系统为应用程序的运行提供了基础。

2. What is the main advantage of multiprogramming（多道程序设计）?

答：多道程序设计通过组织作业使cpu总有一个作业可执行，从而提高了cpu的利用率。

3. In a multiprogramming and time-sharing （分时系统）environment, several users share the system simultaneously. This situation can result in various security problems.

a. What are two such problems?

答：第一是用户会相互窃取各自的信息和数据，第二是资源的配置可能不会合理，会影响使用。

b. Can we ensure the same degree of security in a time-shared machine as we have in a dedicated machine? Explain your answer.

答：不能，虽然分时系统有自己的保护措施，但也不能完全确保安全。

4. Define the essential properties（本质属性）of the following types of operating systems:

a. Batch（批处理）

答：具有相似需求的作业被成批的集合起来，并把它们作为一个整体通过一个操作员或自动作业程序装置运行通过计算机。通过缓冲区，线下操作，后台和多道程序，运用尝试保持CPU和I/O一直繁忙，从而使得性能被提高。批处理系统对于运行那些需要较少互动的大型作业十分适用。

b. Interactive（交互式）

答：这种系统提供用户与系统之间的直接通信。用户通过输入设备，如键盘和鼠标向操作系统和程序直接发出指令，并等待输出设备立即出来的结果，通常，响应时间比较短，通常为1s左右

c. Time sharing（分时）

答：分时操作系统采用cpu调度和多道程序设计以提供用户分时计算机的一小部分，每个用户在内存中至少有一个程序。分时操作系统允许许多用户同时共享计算机。由于分时系统的每个动作和命令都比较短，因而每个用户只要少量cpu时间。随着系统从一个用户快速跳到另外一个用户，每个用户都会感觉到整个系统只为自己所用。

d. Real time（实时）

答：常用于控制特定应用的设备；有明确的和固定的时间约束，处理必须在确定的时间约束内完成否则系统就会失败；含有硬实时系统和软实时系统两种：硬实时系统保证关键任务按时完成，约束比较强对系统的所有延迟都有限制；而软实时系统则限制较弱一些。

e. Network（网络）

答：提供给操作体统一个特征使得其进入网络，比如文件共享等

f. Distributed（分布式）

答：分布式系统将一组物理上分开的、各种可能异构的计算机系统通过网络链接在一起，用户提供系统所维护的各种资源的计算机资源的集合。它增加了计算速度、功能。数据可靠性

及可用性。

5.Describe the differences between symmetric （对称）and asymmetric multiprocessing（非对称多处理）. What are three advantages and one disadvantage of multiprocessor systems?

答：对称对处理的所有处理器都对等，处理器之间没有主从关系，每个处理器都并发运行一个操作系统的拷贝，这些拷贝根据需要相互通信。

非对称处理每个处理器都有各自特定的任务，一个主处理器控制系统，其他处理器或者想主处理器要任务或做预先固定的任务，主处理器为从处理器调度和安排工作。

多处理系统的优点：1.增加吞吐量2规模经济3.增加可靠性

多处理系统的缺点：软硬件更加复杂

6. thinking: what kind of features may exist in CC, IOT or CPS?

答：CC(云计算)的特点:1.可以提高设备计算能力,2.软硬件相互隔离减少设备依赖性,3.平台模块化,可扩展性高,4.可以为用户提供弹性服务,5.按需付费降低使用成本

IOT(物联网)特点:1.可以实时互动,2.系统可扩展性强，安全性高,3.部署简单，大面积覆盖均可快速实现,4.网络结构稳定、性能完善

CPS(物理网络系统)特点:1.可跨层设计,2. 可信性量化,3.可预测的、可控制的内存管理,4.可预测的、可控制的并发特性研究,5.具有混杂系统,是物理进程与计算进程的融合体

第二章

1.How does the distinction （差别）between monitor mode and user mode function as a rudimentary（基本的）form of protection (security) system?

答：核模式，是操作系统的核心部分，设备驱动程序就是运行在该模式下

用户模式，操作系统的用户接口部分，所有的用户应用程序都运行在该级别

2. What are the differences between a trap and an interrupt? What is the use of each

function?

答：中断是硬件产生的系统内的流的改变，陷阱是软件产生的“中断。”

中断可以被I/O用来产生完成的信号，从而避免cpu对设备的轮询。

陷阱可以用来调用OS的例程或者捕获算术错误。

3. Which of the following instructions should be privileged?

a. Set value of timer.

b. Read the clock.

c. Clear memory.

d. Turn off interrupts.

e. Switch from user to monitor mode.

答：a,b,c,d.a设置定时器的值、b读时钟、c清除内存、d关闭中断是特权指令。

4. Protecting the operating system is crucial to ensuring that the computer system operates