《操作系统概念》中文版chapter2
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版之欧阳生创编
1.1 在多道程序和分时环境中,多个用户同时共享一个系统,这种情况导致多种安全问题。
a. 列出此类的问题b.在一个分时机器中,能否确保像在专用机器上一样的安全度?并解释之。
Answer:a.窃取或者复制某用户的程序或数据;没有合理的预算来使用资源(CPU,内存,磁盘空间,外围设备)b.应该不行,因为人类设计的任何保护机制都会不可避免的被另外的人所破译,而且很自信的认为程序本身的实现是正确的是一件困难的事。
1.2 资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。
试例举在下列的环境中哪种资源必须被严格的管理。
(a)大型电脑或迷你电脑系统(b)与服务器相联的工作站(c)手持电脑Answer: (a)大型电脑或迷你电脑系统:内存和 CPU 资源,外存,网络带宽(b)与服务器相联的工作站:内存和 CPU 资源(c)手持电脑:功率消耗,内存资源1.3 在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单用户工作站更好?Answer:当另外使用分时系统的用户较少时,任务十分巨大,硬件速度很快,分时系统有意义。
充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。
比起个人电脑,问题可以被更快的解决。
还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。
当作业足够小,且能在个人计算机上合理的运行时,以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时,个人计算机是最好的,。
1.4 在下面举出的三个功能中,哪个功能在下列两种环境下,(a)手持装置(b)实时系统需要操作系统的支持?(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时Answer:对于实时系统来说,操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器和分时系统。
对于手持系统,操作系统需要提供虚拟存储器,但是不需要提供分时系统。
批处理程序在两种环境中都是非必需的。
1.5 描述对称多处理(SMP)和非对称多处理之间的区别。
多处理系统的三个优点和一个缺点?Answer:SMP意味着所以处理器都对等,而且I/O 可以在任何处理器上运行。
操作系统概论 学习笔记(1—4章+5章部分 详细版).
操作系统概论学习笔记(1—4章+5章部分详细版)第一章引论1.1 计算机系统计算机系统包括:计算机硬件、计算机软件1.1.1 计算机硬件是计算机系统的最内层计算机硬件的组成:1.中央处理器(运算器、控制器):对信息进行高速运算和处理。
2.存储器(主存储器、辅助存储器):存放各种程序和数据。
3.输入和输出控制系统:管理外围设备与主存储器之间的信息传递。
4.各种输入输出设备:是计算机与用户间的交互接口部件。
1.1.2 计算机软件是计算机系统的最外层计算机软件定义:人与计算机硬件之间的接口界面计算机软件分类:1.系统软件:是计算机系统中最靠近硬件层次的软件,是不可缺少的软件。
(例:操作系统(计算机系统软件的核心)、编译程序、监控管理程序)2.支撑软件:是支撑其他软件的开发与维护的软件。
(例:接口软件、软件开发工具、环境)3.应用软件:是特定应用领域的专用软件。
是解决用户实际问题的软件。
(例:订票软件、办公软件等)1.2 操作系统1.2.1 什么是操作系统操作系统概念:是管理计算机系统资源、控制程序的执行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件。
1.2.2 操作系统的作用1.管理计算机系统的资源2.为用户提供方便的使用接口3.具有扩充硬件的功能,为用户提供良好的运行环境☆计算机配置了操作系统后可提高效率,且便于使用。
1.2.3 操作系统的功能1.处理器管理:多道程序环境下的处理器调度2.内存管理:内存的分配回收、地址重定位、内存共享与保护、内存扩充3.文件管理:文件的“按名存取”;文件的存储、检索、共享、保护等问题4.设备管理1.3 操作系统的形成与基本类型1.3.1 批处理操作系统1.单道批处理系统:每次只允许一个作业执行2.多到批处理系统:内存中同时有多个作业,它们共享计算机系统中的资源优点:提高了处理器的利用率;系统吞吐量大缺点:一旦将作业提交给系统,用户无法控制作业的执行分时操作系统概念:1.若干个用户分享处理器的时间如何分享:轮流占用处理器,规定每个用户占用处理器的时间,称为时间片。
《操作系统概念》重点内容总结
《操作系统概念》重点内容总结第⼀章导论1、操作系统的功能作⽤:(1)作⽤:操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源,有效地组织多道程序运⾏的系统软件,使⽤户与计算机之间的接⼝。
(2)功能:处理机管理、存储管理、设备管理、⽂件管理、⽤户接⼝。
2、操作系统的发展过程:(1)⼿⼯操作时期:⼈⼯⼲涉,⽤户独占。
(2)早期批处理时期:出现了完成作业⾃动转换⼯作的程序叫监督程序,包括早期联机批处理、早期脱机批处理。
(3)多道批处理系统:在内存中同时存放多道程序在管理程序的控制下交替执⾏,⽤户独占。
(4)分时系统:⽤户与主机交互。
(5)实时系统:具有专⽤性及时性。
(6)现代操作系统(⽹络操作系统和分布式操作系统):有⽹络地址,提供⽹络服务,实现资源共享。
第⼆章计算机系统结构1、计算机系统在硬件⽅⾯的保护:(1)双重模式操作:⽤户模式、监督程序模式,双重模式操作为⼈们提供了保护操作系统和⽤户程序不受错误⽤户程序影响的⼿段。
(2)I/O保护:定义所有I/O指令为特权指令,所以⽤户不能直接发出I/O指令,必须通过操作系统来进⾏。
(3)内存保护:对中断向量和中断服务程序进⾏保护,使⽤基址寄存器和界限寄存器。
(4)CPU保护:使⽤定时器防⽌⽤户程序运⾏时间过长,操作系统在将控制权交给⽤户之前,应确保设置好定时器,以便产⽣中断。
第三章操作系统结构1、操作系统的基本组成:进程管理、内存管理、⽂件管理、输⼊/输出系统管理、⼆级存储管理、联⽹、保护系统、命令解释系统。
2、系统调⽤的含义:系统调⽤提供了进程与操作系统之间的接⼝。
分为五类:进程控制、⽂件管理、设备管理、信息维护、通信。
3、操作系统设计所采⽤的结构:(1)简单结构:以较⼩、简单且功能有限的系统形式启动,但后来渐渐超过了其原来的范围,由于运⾏所⽤的硬件有限,它被编写成利⽤最⼩的空间提供最多的功能。
(2)分层⽅法:优点:模块化,简化了调试和系统验证(灵活性强);缺点:涉及对层的仔细认真的定义的困难,效率较差(3)微内核:优点:便于操作系统扩充,便于移植;缺点:关于哪些服务应保留在内核内,⽽哪些服务应在⽤户空间内实现,并没有定论。
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版之欧阳史创编
1.1 在多道程序和分时环境中,多个用户同时共享一个系统,这种情况导致多种安全问题。
a. 列出此类的问题 b.在一个分时机器中,能否确保像在专用机器上一样的安全度?并解释之。
Answer:a.窃取或者复制某用户的程序或数据;没有合理的预算来使用资源(CPU,内存,磁盘空间,外围设备)b.应该不行,因为人类设计的任何保护机制都会不可避免的被另外的人所破译,而且很自信的认为程序本身的实现是正确的是一件困难的事。
1.2 资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。
试例举在下列的环境中哪种资源必须被严格的管理。
(a)大型电脑或迷你电脑系统(b)与服务器相联的工作站(c)手持电脑Answer: (a)大型电脑或迷你电脑系统:内存和 CPU 资源,外存,网络带宽(b)与服务器相联的工作站:内存和 CPU 资源(c)手持电脑:功率消耗,内存资源1.3 在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单用户工作站更好?Answer:当另外使用分时系统的用户较少时,任务十分巨大,硬件速度很快,分时系统有意义。
充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。
比起个人电脑,问题可以被更快的解决。
还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。
当作业足够小,且能在个人计算机上合理的运行时,以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时,个人计算机是最好的,。
1.4 在下面举出的三个功能中,哪个功能在下列两种环境下,(a)手持装置(b)实时系统需要操作系统的支持?(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时Answer:对于实时系统来说,操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器和分时系统。
对于手持系统,操作系统需要提供虚拟存储器,但是不需要提供分时系统。
批处理程序在两种环境中都是非必需的。
1.5 描述对称多处理(SMP)和非对称多处理之间的区别。
多处理系统的三个优点和一个缺点?Answer:SMP意味着所以处理器都对等,而且 I/O 可以在任何处理器上运行。
操作系统第2章
第 2 章 操作系统的用户界面
以下是一个Windows的批处理程序
• • • • • • • • • • • • @echo off @echo. @echo 更新程序为最新版本 @echo. @echo 拷贝ghftr到bin目录 copy ..\ghftr\bin\ghftr.exe bin\ copy ..\ghftr\bin\ghftr.ini bin\ @echo 拷贝hsee到bin目录 copy ..\hsee\hsee.bat bin\ copy ..\hsee\hsee.m bin\ @echo OK.所有文件更新完毕 pause
问题2:既然这样,计算机系统的安全如何保证?
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第 2 章 操作系统的用户界面
§2.4 系统调用
安全问题:涉及计算机安全的指令(特权指令)都必 须在核心态执行。操作系统在计算机启动的时候取得 了计算机的控制权,使得用户代码只能在用户态执 行。如果用户代码中包含特权指令,用户代码中的特 权指令是不可能执行的。而用户涉及到计算机安全的 需求可以通过系统调用的方式来实现,系统调用的处 理过程包含了安全检查。
出过程由主机中的操作系统控制。操作系统在外存空间中划出一块空间称为 井。分为输入井和输出井。操作系统的输入程序管理作业的输入过程,输出 程序管理作业的输出过程。井空间由井管理程序负责管理。作业运行时从输 入井获取信息,输出信息输出到输出井。
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第 2 章 操作系统的用户界面
§2.2 作业的建立 2 JCB的建立
§2.4 系统调用
有的cpu划分更细,如Intel系列CPU的划分如下
为表述方便,通常按两态划分来表述
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操作系统概念
计算机系统组成部分
Hardware – provides basic computing resources (CPU, memory, I/O devices) Operating System - controls and coordinates the use of the hardware among the various application programs for the various users Application programs – define the ways in which the system resources are used to solve the computing problems of the users (compilers, database systems, video games, business programs) Users – (people, machines, other computers)
2011-10-20
课程特点
基础核心课 概念多,原理性强,比较抽象 学习难点:概念、原理、算法,数据结构 其中,第七章 进程同步是操作系统最难的一 部分内容;
Shandong University Shandong University
2011-10-20
涉及领域
计算机体系结构/硬件 软件设计 程序设计语言 数据结构 算法 网络
2011-10-20
Shandong University Shandong University
Java Synchronization
Synchronized, wait(), notify() statements Multiple Notifications (notifyall() ) Block Synchronization
操作系统课件(第二章)
2.2.2 操作接口
根据这些命令所完成功能的不同,可把它 根据这些命令所完成功能的不同, 们分成以下几类:系统访问类, 们分成以下几类:系统访问类,磁盘操作 文件操作类,目录操作类,通信类, 类,文件操作类,目录操作类,通信类, 其他命令。 其他命令。
1.系统访问类 用户在每次开始使用某终端时, 用户在每次开始使用某终端时,都须使用 该命令,使系统能识别该用户。 该命令,使系统能识别该用户。凡要在多 用户系统的终端上上机的用户, 用户系统的终端上上机的用户,都必须先 在系统管理员处获得一合法的注册名和口 以后, 令。以后,每当用户在接通其所用终端的 电源后,便由系统直接调用, 电源后,便由系统直接调用,并在屏幕上 显示信息提示用户键入自己的注册名和口 令。
2.1.3 运行一个用户程序的过程
控制计算机工作的最简单的办法是, 控制计算机工作的最简单的办法是,由操作员通 过控制台(或用户在终端设备上) 过控制台(或用户在终端设备上)键入一条条命 令。 用户可先将源程序通过编辑建立在磁盘上, 用户可先将源程序通过编辑建立在磁盘上,接着 编译”命令,操作系统接到这条命令后, 发“编译”命令,操作系统接到这条命令后,将 编译程序调入内存并启动它工作。 编译程序调入内存并启动它工作。 然后,用户再发出“连接”命令, 然后,用户再发出“连接”命令,操作系统执行 该命令,将生成一个完整的、 该命令,将生成一个完整的、可执行的内存映像 程序。 程序。 最后发出“运行”命令, 最后发出“运行”命令,由操作系统启动内存映 像程序运行,从而计算出结果。 像程序运行,从而计算出结果。
(3)过滤命令 例如,MS-DOS中用命令 例如,MS-DOS中用命令 find/N"erase"(路径名) find/N"erase"(路径名) 可对由路径名指定的输入文件逐行检索, 可对由路径名指定的输入文件逐行检索,把含有字符串 erase”的行输出 其中,/N是选择开关 的行输出。 是选择开关, “erase”的行输出。其中,/N是选择开关,表示输出含有 指定字串的行;如果不用N而用C 指定字串的行;如果不用N而用C,则表示只输出含有指 定字串的行数;若用V 则表示输出不含指定字串的行。 定字串的行数;若用V,则表示输出不含指定字串的行。 (4)批命令 为了能连续地使用多条键盘命令, 为了能连续地使用多条键盘命令,或多次反复地执行指定 的若干条命令,而又免去每次重敲这些命令的麻烦, 的若干条命令,而又免去每次重敲这些命令的麻烦,可以 提供一特定文件。 提供一特定文件。
第2章 操作系统结构
口 (API) ,而不是直接系统调用。 有三类常用的 API:
适用于Windows 的Win32 API; 适用于POSIX系统的POSIX API,几乎包括所 有 UNIX、 Linux和 Mac OS X版本); 运行于 Java 虚拟机 (JVM) 的Java API。
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Operating Systems
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Operating Systems
一种操作系统层次结构图
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Operating Systems
一种操作系统层次结构图(cont.)
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Operating Systems
OS/2层次结构
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Operating Systems
微内核系统结构
这种方法将所有非基本部分从内核中移走,并将它们
当做系统级程序和用户级程序来实现,用这种方法来 构建操作系统 用户模块之间采用消息传递的方式进行通信 优点
微内核易于扩展; 易于提升OS至一个新的体系结构; 更可靠(内核模式中运行的代码更少); 更安全。
缺点 用户空间与内核空间的通信代价较高。
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Operating Systems
Windows NT客户-服务器结构
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Operating Systems
模块
许多现代操作系统实现内核模式
2.8 虚拟机
虚拟机采用了分层的方法。它将物理硬件和
OS内核统一看作为硬件;
虚拟机提供了与基本硬件相同的接口;
通过利用CPU调度和虚拟内存技术,操作系统
能创建一种幻觉,以至于进程认为有自己的处 理器和自己的(虚拟)内存。
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Operating Systems
操作系统概念(第七版_英文版)ch2
System Programs
Operating System Design and Implementation Operating System Structure Virtual Machines
Operating System Generation
System Boot
Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 14, 2005
2.6
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
User Operating System Interface - CLI
CLI(Command Line Interface) allows direct command entry
பைடு நூலகம்
processes, and other systems
To discuss the various ways of structuring an operating system To explain how operating systems are installed and customized
and how they boot
Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 14, 2005
2.3
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Services
One set of operating-system services provides functions that are
Program Interface (API) rather than direct system call use
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版本文为《操作系统概念第七版习题答案(中文版)》的完整版,旨在提供对该书中习题的详细解答和解析。
以下将按照章节顺序,逐一介绍各章习题的解答及相应的说明。
第一章:引言1. 操作系统的定义操作系统是计算机体系结构的重要组成部分。
它是一种软件,用于管理计算机硬件资源和提供用户与计算机系统之间的接口。
操作系统的主要目标是实现对计算机系统的控制和协调,以确保计算机系统的正确运行。
2. 操作系统的功能操作系统具有以下主要功能:- 管理系统资源:操作系统负责管理计算机系统的硬件资源,包括内存、CPU、硬盘和外部设备等。
- 提供用户接口:操作系统提供了用户与计算机系统之间的接口,使用户能够方便地使用计算机。
- 调度任务:操作系统根据一定的调度算法,决定进程的执行顺序,以实现对系统资源的合理利用。
- 存储管理:操作系统管理计算机的内存资源,为进程分配内存空间,并进行内存的读写操作。
- 文件系统:操作系统负责管理计算机系统中的文件,包括文件的创建、读写和删除等操作。
- 错误处理:操作系统能够检测和处理可能出现的错误,确保计算机系统的稳定和安全。
第二章:进程与线程1. 进程与线程的概念及区别进程是计算机系统中正在运行的程序的实例。
一个进程由程序、数据和进程控制块组成,拥有独立的内存空间和系统资源。
线程是进程中的一个实体,是进程的执行单位,共享进程的数据空间和系统资源。
进程和线程的主要区别在于资源的占用和拥有关系,进程拥有独立的资源,而线程共享进程的资源。
2. 进程调度算法常见的进程调度算法包括先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、最高优先权调度(HPF)、时间片轮转调度(RR)等。
不同的调度算法适用于不同的场景和需求,可以根据系统的实际情况选择合适的调度算法。
第三章:处理机调度与死锁1. 死锁的概念死锁是指系统中若干进程因竞争系统资源而陷入无限等待的状态,无法继续执行下去。
全套课件《操作系统原理教程(第二版)-2024鲜版
提供用户与计算机硬件系统之间的 接口;管理系统资源;提供软件的 开发与运行环境。
4
操作系统的历史与发展
早期操作系统
手工操作方式、脱机输入/输出方式。
批处理操作系统
单道批处理系统、多道批处理系统。
分时操作系统
具有交互性、多用户同时使用一台计算机、用户感觉独占计 算机。 2024/3/27
实时操作系统
先级和资源需求等信息。
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进程调度算法
2024/3/27
先来先服务(FCFS)算法
按照进程到达的先后顺序进行调度,先到达的进程先得到服务。
短作业优先(SJF)算法
根据进程的预计运行时间进行调度,预计运行时间短的进程优先得到 服务。
优先级调度算法
为每个进程分配一个优先级,优先级高的进程优先得到服务。
时间片轮转(RR)算法
2024/3/27
网络操作系统
控制和协调网络中计算机的运行,提 供网络通信、资源管理、网络服务、 网络管理、互操作等功能。
分布式操作系统
统一管理和调度网络中的资源,实现 资源的共享和协同工作,为用户提供 透明、一致的使用界面。
个人计算机操作系统
提供丰富的应用程序接口和图形用户 界面,支持多任务处理和多媒体功能。
号。
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中断处理与设备驱动程序
2024/3/27
中断处理
当中断发生时,CPU会立即停止当前程序的执行,转而执行中断处理程序。中断处 理程序会保存现场信息、处理中断事件并恢复现场信息,然后返回到被中断的程序 继续执行。
设备驱动程序
设备驱动程序是操作系统中与硬件设备进行交互的软件模块。它负责接收来自操作 系统的I/O请求,并将其转换为硬件设备可以理解的指令和数据格式。同时,设备驱 动程序还负责处理硬件设备产生的中断和异常事件。
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版1.7 试区分分布式系统(distribute system)的客户机-服务器(client-server)模型与对等系统(peer-to-peer)模型Answer: 客户机-服务器(client-server)模型可以由客户机和服务器的角色被区分。
在这种模型下,客户机向服务器发出请求,然后服务器满足这种请求。
对等系统(peer-to-peer)模型没有这种严格的区分角色,。
实际上,在系统中的所有结点被看做是对等的,而且这些结点既可以是客户机也可以是服务器,或者两这都是。
也许一个结点从另一个对等结点上请求一个服务,或者,这个结点满足在系统中的另一个结点的请求。
比如,一个系统中的结点共享烹饪方法。
在客户机-服务器(client-server)模型下,所有方法都被存储在服务器上。
如果一个客户机想要获得烹饪方法,它必须向那台服务器发出请求。
在对等系统(peer-to-peer)模型下,一个结点可以向另外的结点请求指定的烹饪方法。
存储了这种烹饪方法的那个结点(或几个结点)可以把烹饪的方法提供给发出请求的结点。
注意每个对等结点既可以扮演客户机(发出请求),也可以扮演服务器(提供请求)。
1.8 如果一个由两个结点组成的集群系统正在运行一个数据库,试描述集群软件可以用哪两种方法管理存取磁盘的数据,并说明每种方法的优点和缺点。
Answer:两种方法:非对称集群系统(asymmetric clustering) 和并行集群系统(parallel clustering).对于非对称集群系统,一个主机运行这个数据库,而其它主机只是监测这个数据库。
如果服务器出现故障,进行监测的主机就会转变成运行这个数据库的主机。
这是提供适当的冗余。
然而,它没有利用具有潜在处理能力的主机。
对于并行集群系统,数据库可以在两个并行的主机上运行。
在并行集群系统上实现的困难是提供一些分布式锁机制给共享磁盘上的文件。
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版之令狐文艳创作
1.1 在多道程序和分时环境中,多个用户同时共享一个系统,这种情况导致多种安全问题。
a. 列出此类的问题b.在一个分时机器中,能否确保像在专用机器上令狐文艳一样的安全度?并解释之。
Answer:a.窃取或者复制某用户的程序或数据;没有合理的预算来使用资源(CPU,内存,磁盘空间,外围设备)b.应该不行,因为人类设计的任何保护机制都会不可避免的被另外的人所破译,而且很自信的认为程序本身的实现是正确的是一件困难的事。
1.2 资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。
试例举在下列的环境中哪种资源必须被严格的管理。
(a)大型电脑或迷你电脑系统(b)与服务器相联的工作站(c)手持电脑Answer: (a)大型电脑或迷你电脑系统:内存和 CPU 资源,外存,网络带宽(b)与服务器相联的工作站:内存和 CPU 资源(c)手持电脑:功率消耗,内存资源1.3 在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单用户工作站更好?Answer:当另外使用分时系统的用户较少时,任务十分巨大,硬件速度很快,分时系统有意义。
充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。
比起个人电脑,问题可以被更快的解决。
还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。
当作业足够小,且能在个人计算机上合理的运行时,以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时,个人计算机是最好的,。
1.4 在下面举出的三个功能中,哪个功能在下列两种环境下,(a)手持装置(b)实时系统需要操作系统的支持?(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时Answer:对于实时系统来说,操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器和分时系统。
对于手持系统,操作系统需要提供虚拟存储器,但是不需要提供分时系统。
批处理程序在两种环境中都是非必需的。
1.5 描述对称多处理(SMP)和非对称多处理之间的区别。
多处理系统的三个优点和一个缺点?Answer:SMP意味着所以处理器都对等,而且 I/O 可以在任何处理器上运行。
操作系统概念(中文版)第七版课后习题答案word1——12章
操作系统概念(中文版)第七版课后习题答案word1——12章1.1在多道程序和分时环境中,多个用户同时共享一个系统,这种情况导致多种安全问题。
a. 列出此类的问题b.在一个分时机器中,能否确保像在专用机器上一样的安全度?并解释之。
Answer:a.窃取或者复制某用户的程序或数据;没有合理的预算来使用资源(CPU,内存,磁盘空间,外围设备)b.应该不行,因为人类设计的任何保护机制都会不可避免的被另外的人所破译,而且很自信的认为程序本身的实现是正确的是一件困难的事。
1.2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。
试例举在下列的环境中哪种资源必须被严格的管理。
(a)大型电脑或迷你电脑系统(b)与服务器相联的工作站(c)手持电脑Answer:(a)大型电脑或迷你电脑系统:内存和CPU资源,外存,网络带宽(b)与服务器相联的工作站:内存和CPU资源(c)手持电脑:功率消耗,内存资源1.3在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单用户工作站更好?Answer:当另外使用分时系统的用户较少时,任务十分巨大,硬件速度很快,分时系统有意义。
充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。
比起个人电脑,问题可以被更快的解决。
还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。
当作业足够小,且能在个人计算机上合理的运行时,以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时,个人计算机是最好的,。
1.4在下面举出的三个功能中,哪个功能在下列两种环境下,(a)手持装置(b)实时系统需要操作系统的支持?(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时Answer:对于实时系统来说,操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器和分时系统。
对于手持系统,操作系统需要提供虚拟存储器,但是不需要提供分时系统。
批处理程序在两种环境中都是非必需的。
1.5描述对称多处理(SMP)和非对称多处理之间的区别。
多处理系统的三个优点和一个缺点?Answer:SMP意味着所以处理器都对等,而且I/O可以在任何处理器上运行。
《操作系统概论》PPT课件
精选课件ppt
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1.5 操作系统的主要研究课题
调度
进程描述 和控制
内存管理
并发控制
I/O 管 理
安全性
文件管理
网络与分布 计算
精选课件ppt
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《操作系统概念》中文版chapter4
32
使用套接字通信
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远程于通过网络 进行连接的系统. 存根(Stubs)- RPC语言允许客户机调用位 于远程主机上的过程,就如同调用本地过程一 样.RPC系统通过在客户机端提供存根来做到 这一点. 客户机存根定位服务器,并编组(marshalls) 调用参数. 服务器存根接收到调用消息,解析参数,并执 行过程.
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间接通信(续)
操作
创建一个新邮箱 通过该邮箱发送和接收消息 删除邮箱
原语
send(A, message) - 发送消息给邮箱A receive(A, message) - 从邮箱A接收消息
27
间接通信(续)
邮箱共享
P1, P2, P3共享邮箱A P1发送消息;P2和P3接收 谁将获得这个消息?
6
进程控制块示意图
7
CPU在进程间的切换图
8
进程调度队列
作业队列 - 包括系统中的所有进程 就绪队列 - 所有驻留在内存中就绪的等待运 行的进程列表. 设备队列 - 所有等待I/O设备的进程列表 进程在不同的队列之间移动
9
就绪队列和各种I/O设备队列
10
表示进程调度的队列图
11
调度程序
长期调度程序(或作业调度) - 从作业池中 长期调度程序 选择进程,并将它们装入内存以执行. 短期调度程序(或CPU调度)- 从就绪可执 短期调度程序 行的进程中选择进程,并为其中之一分配CPU. CPU
信息共享(Information sharing) 加快计算(Computation speed-up) 模块化(Modularity) 方便(Convenience)
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生产-消费者问题
生产者进程产生信息,以供消费者进程消费.
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一个称为模式位(mode bit)的位增加到计算 机硬件,以表示当前模式:monitor(0), user(1) 当中断或错误发生时,硬件自动切换成监督程 序模式(monitor mode)
Interrupt/Fault monitor set user mode user
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I/O保护
所有的I/O指令都是特权指令 必须确保用户程序永远无法以monitor模式获得 计算机的控制权
轮询 向量中断系统
将内核例程与用户例程分离,以决定每种类型 的中断应该采取的动作.
6
单个进程执行输出的中断时间线路
7
2.2 I/O结构
同步I/O - I/O启动后,只有当I/O完成后控制权才返回 给用户进程.
wait指令,使CPU空闲直到下一个中断开始 循环等待 在任何时候最多只能处理一个I/O请求
异步I/O - I/O启动后,控制权无须等待I/O操作完成就 可返回给用户进程.
系统调用 - 请求OS允许用户等待I/O操作的完成 设备状态表包含了每个I/O设备的一个条目,用来指示该 设备的类型,地址和状态(不工作,空闲或繁忙) OS通过查询I/O设备表来判断设备的状态,并修改该条 目,以反映出现了中断.
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双重模式操作
为了确保操作正常,必须保护操作系统和所有 其他程序及数据使之不受任何故障程序的影响. 所有共享资源都需要保护. OS OS必须提供硬件支持用来区分至少以下两种 操作模式
用户模式(user mode) - 代表用户在执行 监督程序模式(monitor mode)- 代表OS在 执行
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操作系统概念
第二章:计算机系统结构
本章主要内容
计算机系统操作 I/O结构 存储结构 存储层次 硬件保护 网络结构 (*)
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现代计算机系统
磁盘 打印机 磁带驱动器
CPU 系统总线
磁盘控制器
打印机 控制器
磁带驱动器 控制器
内存控制器
内存
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2.1 计算机系统操作
I/O设备和CPU可以并发执行 一个设备控制器负责一类设备 每个设备控制器都有自己本地的缓冲区 CPU负责在这些设备控制器的缓冲区与内存之 间进行数据的交换 I/O指的就是在设备与控制器缓冲区之间的数据 交换 设备控制器通过中断来通知CPU设备操作的完 成情况
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2.6 网络结构
局域网(LAN) 广域网(WAN)
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局域网
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广域网
31�Leabharlann 21使用系统调用执行I/O
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内存保护
至少必须为中断向量和中断服务例程提供内存 保护 通过使用以下两个寄存器来确定程序所能访问 的合法地址空间
基址寄存器(base register) 界限寄存器(limit register)
超出这个范围之外的内存将受到保护
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基址寄存器与界限寄存器的使用
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4
中断的功能
中断通过中断向量表将控制传输给中断服务例 程,中断向量表包括了所有设备服务例程的入 口地址. 中断体系结构必须保存中断指令的地址 当一个中断正被处理的时候,其他中断是被禁 止的. 陷阱是因错误或用户程序的特定请求所引起的 软件生成中断. 操作系统是中断驱动的
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中断处理
中断发生时,OS必须通过保存寄存器和程序 计数器来保留CPU的状态 判断发生了哪种类型的中断
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存储设备层次
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缓存技术(Caching)
利用高速存储器保存最近访问过的数据 需要一种缓存管理机制 缓存技术引入了另一方面的存储层次
迫使同时保存在不同层次上的数据必须保持一 致(consistent)
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整数A从磁盘到寄存器的迁移
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2.5 硬件保护
双重模式操作 I/O保护 内存保护 CPU保护
磁盘表面逻辑划分为磁道,而磁道又分为更小 的扇区 磁盘控制器决定了磁盘设备与计算机之间的逻 辑交互
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移动磁头的磁盘装置
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2.4 存储层次
存储系统按层次组织在一起
速度(Speed) 价格(Cost) 易失性(Volatility)
缓冲(Caching) - 将信息复制到更快速的存 储系统;主存可以看成是辅存的最后一级缓冲
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两种I/O方式
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设备状态表
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DMA 结构
用于高速I/O设备,使之以接近内存的速度进行 信息传输 设备传输器以块为单位直接将数据从存储器传 输到主存,而无须CPU的干预 CPU 每个数据块传输的时候只产生一个中断,而不 是一个字节的传输就会产生一个中断
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2.3 存储结构
主存 - 唯一能被CPU直接访问的大型存储谋 体 辅助存储器 - 是主存的扩充,能够永久地存 储大量数据 磁盘
定时器通常用来实现分时 定时器也用来计算当前时间 Load-timer是一种特权指令
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General-System Architecture
I/O指令是特殊指令,用户程序该如何执行I/O 操作? 系统调用 - 进程用来向OS请求服务的方式
通常采用陷阱的方式来进入中断向量 控制通过中断向量传递到OS内的服务例程,这 时模式位(mode bit)设为监督模式 监督程序检验参数的合法性,执行请求,并将 控制返回给系统调用后面的指令
硬件地址保护
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硬件保护
监督程序模式下,OS可以无限制地访问 monitor和user的内存 用于基址寄存器和界限寄存器的装载指令 (load)是特权指令 load
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CPU保护
定时器(timer) - 以特定的周期定时中断计算 机,以确保操作系统能维持控制.
定时器每过一个时钟周期递减一次 当定时器的值为0时,产生中断 0