《操作系统概念》中文版chapter4
操作系统概念(英文)
October 2012 Operating System Concepts- Chapter4 Threads 10
a traditional process as a single-thread
more than one thread in one process
Fig.4.1 Single and Multithreaded Processes
+
resource shared by all threads in the process
Traditional process, also named heavyweight process, has a single thread of control A thread is also called a lightweight process (LWP)
October 2012 Operating System Concepts- Chapter4 Threads 9
Basic concepts (cont.)
线程内容 tID 程序计数器 堆栈 寄存器组 状态 子线程
进程内容 PID 地址空间 全局变量 打开文件 子进程 定时器 信号 信号量 记账信息
October 2012
Operating System Concepts- Chapter4 Threads -
3
4.1 Overview
4.1.1Why thread needed As described in Chapter 3, the process is as the unit of resource allocation unit of CPU scheduling The costs of process management, such as costs of process creation, cancellation, process switch and process communication, are somewhat high, refer to Fig.3.4, and the concurrency (or multiprogramming degree) may be limited. To reduce costs of process management and improve degrees of concurrency and parallelism, the thread is presented
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。
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版0001
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®.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，⑻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。
《操作系统教程(第4版)》ch7-7-5-7-6-7-7安全0S设计和开-Linux-windows
• 3)入侵测试：入侵者应当掌握操作系统典型的安 全漏洞，并试图发现和利用系统中的安全缺陷。
3操作系统安全测评准则
系统分为四类七个安全等级 D类—D级，安全性最低级，整个系统不可信任。 C类—自主保护类，
• 安全功能包括的安全元素：
标识与鉴别、自主访问控制、强制访问控制、 标记客体重用、审计、数据完整性、可信路径、 隐蔽信道分析和可信恢复。 • 安全保证：
1)TCB自身安全保护，包括TSF模块、资源利用、 TCB访问等；
2)TCB设计和实现，包括配置管理、分发和操作、 开发、指导性文档、生命周期支持、测试、脆 弱性评定等；
• 安全策略配置目标包括：控制对数据的原始访问、保 护内核和系统软件的完整性、防止特权进程执行危险 代码、及限制有特权进程缺陷所导致的伤害、防止未 通过身份鉴别就进入管理员角色或域、防止普通进程 干扰系统进程或管理员进程等。
• 策略可根据策略文件灵活生成，客体的类型有：设备、 文件、网络文件、网络等；主体域策略定义有：管理、 系统、用户等。
7.6 Linux安全机制
1 Linux基本安全机制 1）标识与鉴别 2)存取控制 3)审计 4)特权管理 5)网络安全 6)其它安全机制
2 安全操作系统SELinux
客户机
对象管理器 策略执行
对象到SID映射
查询
安全服务器 安全策略
决策
SID到安全上 下文的映射
SELinux安全体系结构
安全的请求和决策有三种情况
3 Linux安全模块
Linux内核的安全框架必须是：
《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4-6章课后题答案（中文版）
操作系统概念第七版4-6章课后题答案（中⽂版）第四章线程4.1举两个多线程程序设计的例⼦来说明多线程不⽐单线程⽅案提⾼性能答：1）任何形式的顺序程序对线程来说都不是⼀个好的形式。
例如⼀个计算个⼈报酬的程序。
2）另外⼀个例⼦是⼀个“空壳”程序，如C-shell和korn shell。
这种程序必须密切检测其本⾝的⼯作空间。
如打开的⽂件、环境变量和当前⼯作⽬录。
4.2描述⼀下线程库采取⾏动进⾏⽤户级线程上下⽂切换的过程答：⽤户线程之间的上下⽂切换和内核线程之间的相互转换是⾮常相似的。
但它依赖于线程库和怎样把⽤户线程指给内核程序。
⼀般来说，⽤户线程之间的上下⽂切换涉及到⽤⼀个⽤户程序的轻量级进程（LWP）和⽤另外⼀个线程来代替。
这种⾏为通常涉及到寄存器的节约和释放。
4.3在哪些情况下使⽤多内核线程的多线程⽅案⽐单处理器系统的单个线程⽅案提供更好的性能。
答：当⼀个内核线程的页⾯发⽣错误时，另外的内核线程会⽤⼀种有效的⽅法被转换成使⽤交错时间。
另⼀⽅⾯，当页⾯发⽣错误时，⼀个单⼀线程进程将不能够发挥有效性能。
因此，在⼀个程序可能有频繁的页⾯错误或不得不等待其他系统的事件的情况下，多线程⽅案会有⽐单处理器系统更好的性能。
4.4以下程序中的哪些组成部分在多线程程序中是被线程共享的？a.寄存值b.堆内存c.全局变量d.栈内存答：⼀个线程程序的线程共享堆内存和全局变量，但每个线程都有属于⾃⼰的⼀组寄存值和栈内存。
4．5⼀个采⽤多⽤户线程的多线程⽅案在多进程系统中能够取得⽐在单处理器系统中更好的性能吗？答：⼀个包括多⽤户线程的多线程系统⽆法在多处理系统上同时使⽤不同的处理器。
操作系统只能看到⼀个单⼀的进程且不会调度在不同处理器上的不同进程的线程。
因此，多处理器系统执⾏多个⽤户线程是没有性能优势的。
4.6就如4.5.2章节描述的那样，Linux没有区分进程和线程的能⼒。
且Linux线程都是⽤相同的⽅法：允许⼀个任务与⼀组传递给clone()系统调⽤的标志的进程或线程。
《操作系统概念》中文版chapter4
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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
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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?
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进程控制块示意图
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CPU在进程间的切换图
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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
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就绪队列和各种I/O设备队列
10
表示进程调度的队列图
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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.
《操作系统概念》中文版chapter9
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交换示意图
14
9.3 连续分配
内存通常分为两个区域:
一个用于驻留操作系统,常与中断向量一起放 在低内存 另一个用于用户进程,常放在高内存.
单分区分配方法(Single-partition allocation)
重定位寄存器方案用来保护用户进程之间,用 户进程与操作系统之间不会相互修改代码与数 据 重定位寄存器包含了最小的物理地址;界限寄 存器包含了逻辑地址的范围,每个逻辑地址必 须小于界限寄存器
因此,逻辑地址表示如下
34
两级页表方法示意
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地址转换方法
36
Hash页表
处理超过32位地址空间的常用方法是使用 Hash页表. 虚拟地址中的虚拟页号被放入hash页表中. hash hash页表的每一条目都包括一个链接组的元素, 这些元素hash成同一位置(碰撞). 虚拟页号与链表中的每 一个元素的第一个域相 比较.如果匹配,那么对应的帧码就用来形成 位置地址.如果不匹配,那么就对链表中的下 一个域进行页码比较.
28
有效访问时间
设关联存储查找时间为ε个时间单位 设内存周期为1毫秒 命中率 - 特定页码在TLB中被查找到的百分 比.用α表示 有效访问时间(Effective Access Time, EAT)
EAT = (1 + ε) α + (2 + ε) (1 - α) = 2 + ε - α
29
内存保护
3
一个用户程序的多步骤处理
4
指令与数据绑定到内存
将指令与数据捆绑到内存地址可以在以下步骤 的任何一步中执行:
编译时
MS-DOS的COM格式程序
加载时
编译器生成可重定位代码
最新操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版资料
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。
操作系统概念第七版习题问题详解(中文版)完整版
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，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：存和CPU 资源，外存，网络带宽（ｂ）与服务器相联的工作站：存和CPU 资源（ｃ）手持电脑：功率消耗，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
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
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版之欧阳科创编
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。
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版之欧阳道创编
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。
第4章 计算机操作系统
计算机科学与工程系
进程管理
内存管理
文件管理
主要功能包括： • 空闲空间管理 • 存储分配
输入输出系统管理
二级存储管理 联网、保护系统和命令 解释程序系统
• 磁盘调度
04 - 7/45
4.1 操作系统概念及构成
4.1.2 操作系统的构成-其它
• 响应时间(Response Time)。
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4.3 进程管理
4.3.6 主要调度算法
计算机科学与工程系
• 先到先服务(FCFS, First-Come, First-Served) • 最短作业优先(SJF, Shortest-Job-First)
• 优先权(Priority) • 轮转(RR, Round-Robin) • 多级队列(Multilevel Queue)
04 - 13/45
进 程 控 制 块
PCB
4.3 进程管理
4.3.4 进程调度及队列图 就绪队列 I/O
计算机科学与工程系
CPU
I/O队列
I/O请求 时间片用完
子进程执行
中断发生 进程调度图
创建子进程 等待一个中断
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4.3 进程管理
4.3.5 CPU调度及其准则
计算机科学与工程系
如果在编译阶段不知道进程将驻留在什么位 置，那么编译器就必须生成可重定位地址代 码。 如果进程在执行时可以从一个内存段移动到 另一个内存段，那么进程的绝对地址映射工 作只能延迟到执行时进行。
04 - 21/45
加载阶段
执行阶段
4.4 内存管理
4.4.2 物理地址空间与逻辑地址空间
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。
操作系统课件Chapter4
用户级线程
用户级线程由应用程序通过线程库实现，所有的线程管理工作都由应用程序负责，包括线 程的创建、终止、同步和调度等。
内核级线程
内核级线程的管理工作由操作系统内核完成。线程调度、切换等工作都由内核负责，因此 内核级线程的切换速度较慢，且消耗较多的系统资源。
混合实现方式
混合实现方式结合了用户级线程和内核级线程的特点，将线程的创建、终止等工作交给应 用程序负责，而线程的调度和切换等工作则交给操作系统内核负责。这种方式既保证了线 程的切换速度，又降低了系统资源的消耗。
多个进程因竞争资源而造成的一种相互等待的现象，若无外力作用 ，它们都将无法向前推进。
竞争资源
当系统中供多个进程共享的资源，其数目不足以满足诸进程的需要 时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。
进程间推进顺序非法
进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致死锁 。
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死锁预防策略探讨
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多线程编程模型示例
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POSIX Threads（Pthreads）
Pthreads是一种可移植的操作系统标准，它定义了创建和管理线程的API。在Pthreads中 ，线程可以被创建、终止、同步和调度。
Java Threads
Java语言内置了多线程支持，通过Thread类或Runnable接口可以方便地创建和管理线程 。Java提供了丰富的线程同步机制，如synchronized关键字、Lock接口等。
操作系统课件Chapter4
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目录
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• 进程管理概述 • 进程创建与终止 • 进程同步与通信 • 线程概念及实现方式 • 死锁现象及处理方法 • 存储管理策略分析 • 文件系统设计与实现
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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
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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
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4.6 客户机-服务器系统通信
套接字(sockets) 远程过程调用(Remote Procedure Calls, RPC) 远程方法调用(Remote Method Invocation, RMI)
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套接字(Sockets)
套接字可定义为通信的端点. 套接字由IP地址和端口号连接组成 套接字161.25.19.8:1625指的是主机 161.25.19.8上的1625端口 通信由一对套接字组成
操作系统概念
第四章:进程
本章主要内容
进程概念 进程调度 进程操作 进程协作 进程间通信 客户机-服务器系统通信
2
4.1 进程概念
一个操作系统执行一系列的程序
批处理系统 - 作业 分时系统 - 用户程序或任务
在本书中,作业与进程几乎是可以互换的 进程 - 执行中的程序;进程执行必须以一种 有序的方式来进行 进程包括:
} else if (pid == 0) {
execlp("/bin/ls", "ls", NULL);
} else {
wait(NULL); printf("Child Complete"); exit(0);
}
}
18
一个典型的UNIX系统中的进程树
19
进程终止
当进程完成执行最后的语句并使用系统调用exit请求操 作系统删除它时,进程终止.此时
程序计数器 堆栈 数据段
3
进程状态
进程在执行时会改变状态,每个进程可能处于 下列状态之一
新建 运行 等待 就绪 终止
4
进程状态转换图
5
进程控制块(PCB)
每个进程在OS内用进程控制块来表示,它包 含与特定进程相关的许多信息
进程状态 程序计数器 CPU寄存器 CPU调度信息 内存管理信息 计帐信息 I/O状态信息
父进程与子进程共享所有资源 子进程共享父进程中的部分资源 父进程与子进程不共享任何资源
当进程创建新进程时,有两种执行可能
父进程与子进程并发执行 父进程等待,直到某个或全部子进程执行完毕
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进程创建(续)
地址空间
子进程是父进程的复新的进程 exec系统调用在fork调用后用新程序来取代进 程的内存空间
25
间接通信
对于间接通信,消息通过邮箱或端口来发送和接收.
每个邮箱都有一个惟一的标识符 进程只有共享一个邮箱才能相互通信
通信线路具有如下属性
只要一对进程中的两个成员共享一个邮箱,那么就建立 了它们之间的通信线路 一个线路可以与两个或多个进程相关联 两个通信进程之间可有多个不同的线路,每个线路对应 于一个邮箱 线路可以是单向的或双向的
解决办法
允许一条线路与两个以上的进程关联 任一时刻只允许一个进程执行接收操作 允许系统选择接收者,并且可以告诉发送者谁 是接收者
28
同步
消息传递可以是阻塞或非阻塞的 阻塞的消息传递也称为同步消息
阻塞send:发送进程阻塞,直到消息为接收进 程或邮箱所接收 阻塞receive:接收者阻塞,直到有消息可用
22
4.5 进程间通信
进程间通信(Interprocess Communication, IPC)是 用于进程间通信和行为同步的机制 消息系统 - 允许进程间相互通信而不需要利用共享变 量 IPC工具至少提供两个操作
发送(消息) 接收(消息)
如果进程P和Q需要通信,那么他们需要
相互建立通信线路 通过发送/接收来交换消息
非阻塞的消息传递也称为异步消息
非阻塞send:发送进程发送消息并再继续操作 非阻塞receive:接收者收到一个有效消息或无 效消息
29
缓冲
通信线路用消息队列来保存消息,有以下三种 实现方式
零容量:队列中的最大长度为0.这种情况发送 零容量 者必须阻塞,直到接收者接收消息 有限容量:队列的长度为有限的n;因此,最多 有限容量 只能有n个消息难留其中. 无限容量:队列长度可以无限;因此,不管多 无限容量 少消息都可在其中等待.发送者不阻塞
32
使用套接字通信
33
远程过程调用(RPC)
RPC设计成抽象过程调用机制,用于通过网络 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.
24
直接通信
需要通信的进程必须明确地命名通信的接收者 或发送者
send(P, message) - 发送消息至进程P receive(Q, message) - 从进程Q接收消息
通信线路具有以下属性
通信线路自动建立 一个线路只与两个进程相关 每对进程之间只有一个线路 通信线路可能是单向的,但通常情况下是双向 的
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fork另外一个进程的C程序
#include <stdio.h> void main(int argc, char *argv[]) {
int pid; /*fork another process */ pid = fork(); if (pid < 0) {
fprintf(stderr, "Fork Failed"); exit(-1);
26
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
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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?
34
远程过程调用的执行过程
35
远程方法调用(RMI)
RMI是java的一个类似RPC的功能. RMI允许一台计算机上的Java程序调用远程对 象的方法.
36
编排参数
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作业
P96 4.2 P97 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8
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�
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.
无限缓冲(unbounded buffer) - 对缓冲区大 小没有实际限制 有限缓冲(bounded buffer) - 假设缓冲区大 小固定
通信线路的实现
物理方式(如,共享内存,硬件总线) 逻辑方式(如,逻辑工具)
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进程间通信必须解决以下实际问题
通信线路如何建立? 一个通信线路能否与两个以上进程关联 每一对通信的进程之间允许存在多少通信线路? 通信线路的能力是什么? 通信线路容纳的消息的长度是固定还是可变的? 线路是单向的,还是双向的?
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上下文切换
将CPU切换到另一进程需要保存原来进程的状 态并装入新进程的保存状态. 上下文切换时间是额外开销,因为切换时系统 并不能做什么有用的工作. 上下文切换时间与硬件支持密切相关.
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4.3 进程操作 - 进程创建
父进程创建子进程,子进程又创建其他进程, 从而形成了进程树 三种资源共享方式
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增加了中期调度的队列图
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调度程序(续)
短期调度程序执行频率非常高(毫秒级), 执行效 率要非常快 长期调度程序执行得并不频繁(秒,或分为计量单位) 执行过程也许比较慢 长期调度程序控制多道程序设计的程序,即内存中的 进程数量 绝大多数进程可以分为
I/O为主的进程 - 在执行I/O方面比执行计算要花费更多 I/O为主的进程 的时间 CPU为主的进程 CPU为主的进程 - 很少产生I/O请求,与I/O为主的进程 相比将更多的时间用在执行计算上.
进程可以返回数据到其父进程(通过系统调用wait) 进程资源会被OS所释放
在以下情况下,父进程可以通过abort系统调用终止另 一个进程
子进程使用了超过它所分配到的一些资源 分配给子进程的任务已不再需要 父进程退出 级联终止
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4.4 进程协作
如果一个进程不能影响或被在系统内执行的其 他进程所影响,那么该进程是独立的. 如果一个进程能影响或被在系统内执行的其他 进程所影响,那么该进程是协作的. 进程协作的优点