《现代操作系统第四版》第五章答案

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操作系统第四版-课后习题标准答案

操作系统第四版-课后习题标准答案

第一章作者:佚名来源:网络1、有一台计算机,具有IMB 内存,操作系统占用200KB ,每个用户进程各占200KB 。

如果用户进程等待I/O 的时间为80 % ,若增加1MB 内存,则CPU 的利用率提高多少?答:设每个进程等待I/O 的百分比为P ,则n 个进程同时等待刀O 的概率是Pn ,当n 个进程同时等待I/O 期间CPU 是空闲的,故CPU 的利用率为1-Pn。

由题意可知,除去操作系统,内存还能容纳4 个用户进程,由于每个用户进程等待I/O的时间为80 % , 故:CPU利用率=l-(80%)4 = 0.59若再增加1MB 内存,系统中可同时运行9 个用户进程,此时:cPu 利用率=l-(1-80%)9 = 0.87故增加IMB 内存使CPU 的利用率提高了47 % :87 %/59 %=147 %147 %-100 % = 47 %2 一个计算机系统,有一台输入机和一台打印机,现有两道程序投入运行,且程序A 先开始做,程序B 后开始运行。

程序A 的运行轨迹为:计算50ms 、打印100ms 、再计算50ms 、打印100ms ,结束。

程序B 的运行轨迹为:计算50ms 、输入80ms 、再计算100ms ,结束。

试说明(1 )两道程序运行时,CPU有无空闲等待?若有,在哪段时间内等待?为什么会等待?( 2 )程序A 、B 有无等待CPU 的情况?若有,指出发生等待的时刻。

答:画出两道程序并发执行图如下:(1)两道程序运行期间,CPU存在空闲等待,时间为100 至150ms 之间(见图中有色部分)(2)程序A 无等待现象,但程序B 有等待。

程序B 有等待时间段为180rns 至200ms 间(见图中有色部分)3 设有三道程序,按A 、B 、C优先次序运行,其内部计算和UO操作时间由图给出。

试画出按多道运行的时间关系图(忽略调度执行时间)。

完成三道程序共花多少时间?比单道运行节省了多少时间?若处理器调度程序每次进行程序转换化时lms , 试画出各程序状态转换的时间关系图。

操作系统第四版作业参考答案

操作系统第四版作业参考答案

操作系统作业参考答案第一章操作系统引论1、设计现代OS的主要目标是什么?(1)有效性:提高系统资源利用率和呑吐量。

(2)方便性:使计算机系统更容易使用。

(3)可扩充性:便于增加新的功能和模块。

(4)开放性:遵循标准规范,便于实现互连。

2、OS的作用可表现为哪几个方面?(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;(2)OS作为计算机系统资源的管理者;(3)OS实现了对计算机资源的抽象.3、为什么说OS实现了对计算机资源的抽象?答:OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件,实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象;在第一层软件上再覆盖文件管理软件,实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。

OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件,增强了系统功能,隐藏了对硬件操作的细节,由它们共同实现了对计算机资源的抽象。

5、何谓脱机I/O和联机I/O?答:脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机,在外围机的控制下,把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。

该方式下的输入输出由外围机控制完成,是在脱离主机的情况下进行的。

而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。

7、实现分时系统的关键问题是什么?答:关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时,系统应能及时接收并及时处理该命令,在用户能接受的时延内将结果返回给用户。

解决方法:针对及时接收问题,可以在系统中设置多路卡,使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据;为每个终端配置缓冲区,暂存用户键入的命令或数据。

针对及时处理问题,应使所有的用户作业都直接进入内存,并且为每个作业分配一个时间片,允许作业只在自己的时间片内运行,这样在不长的时间内,能使每个作业都运行一次。

8、为什么要引入实时OS?答:实时操作系统是指系统能及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。

引入实时OS 是为了满足应用的需求,更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。

现代操作系统课后答案

现代操作系统课后答案

现代操作系统第一章答案1.操作系统必须向用户提供一台扩展(即,实际上)的机器,和它必须管理I/O设备和其它系统资源。

2.多道程序就是CPU在内存中多个进程之间迅速切换。

它一般被用来使CPU保持忙碌,当有一个或多个进程进行I/O时。

3.输入spooling是作业中的读入技术,例如,从卡片在磁盘,这样当当前执行的进程完成时,将等候CPU。

输出spooling在打印之前首先复制打印文件,而非直接打印。

在个人计算机上的输入spooling很少,但是输出spooling非常普遍。

4.多道程序的主要原因是当等候I/O完成时CPU有事可做。

如果没有DMA,I/O操作时CPU 被完全占有,因此,多道程序无利可图(至少在CPU利用方面)。

无论程序作多少I/O操作,CPU 都是100%的忙碌。

当然,这里假定主要的延迟是数据复制时的等待。

如果I/O很慢的话,CPU 可以做其它工作。

5.第二代计算机没有必要的硬件保护操作系统免受恶意的用户程序的侵害。

6.它依然存在。

例如,Intel以各种各样的不同的属性包括速度和能力消耗来生产Pentium I, II, III 和4。

所有这些机器的体系结构都是兼容的,仅仅是价格上的不同,这些都是家族思想的本质。

7. 25 X 80字符的单色文本屏幕需要2000字节的缓冲器。

1024 X 768象素24位颜色的位图需要2359296字节。

1980年代这两种选择将分别地耗费$10和$11520。

而对于当前的价格,将少于$1/MB。

8.选择(a),(c),(d)应该被限制在内核模式。

9.个人的计算机系统总是交互式的,而且经常只有一个用户。

而大型机系统几乎总有许多用户强调批处理或者分时。

除了对所有资源的有效使用,大型机系统上的保护更加重要。

10.从管道中每纳秒出现一条指令。

意味着该机器每秒执行十亿条指令。

它对于管道有多少个阶段全然不予理睬。

即使是10-阶段管道,每阶段1 nsec,也将执行对每秒十亿条指令。

计算机操作系统课后习题答案第四版

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计算机操作系统课后习题答案第四版在学习计算机操作系统这门课程时,课后习题是巩固知识、检验理解程度的重要环节。

而对于第四版的课后习题答案,其涵盖了丰富且关键的知识点,为我们深入理解操作系统的工作原理和机制提供了有力的支持。

首先,让我们来看一下关于进程管理的部分习题答案。

进程是操作系统中最基本的概念之一,理解进程的状态转换、进程调度算法等对于掌握操作系统的运行机制至关重要。

比如,在一道关于进程调度算法的习题中,通过分析不同算法在各种场景下的性能表现,我们可以得出结论:先来先服务算法简单直观,但可能导致短作业等待时间过长;短作业优先算法能够有效减少平均等待时间,但对长作业不利;时间片轮转算法则能保证每个进程都能获得一定的 CPU 时间,但时间片大小的选择会影响系统性能。

通过这些习题的练习和答案的分析,我们能够清晰地认识到不同调度算法的优缺点,以及在实际应用中如何根据系统需求进行选择。

在内存管理方面,习题答案也为我们揭示了许多重要的概念和方法。

虚拟内存技术是现代操作系统中广泛应用的一项技术,它使得进程能够在逻辑上拥有比物理内存更大的空间。

通过相关习题的解答,我们明白了页表的作用、页面置换算法的原理以及如何计算内存的有效访问时间等。

例如,在分析最佳置换算法时,我们可以看到它在理论上能够实现最小的缺页率,但由于需要预先知道未来的访问序列,在实际中难以实现。

而像最近最少使用算法和先进先出算法,则在一定程度上能够近似地模拟最优效果,同时具有较好的可实现性。

文件系统的习题答案则帮助我们深入理解了文件的组织、存储和访问方式。

文件的目录结构、文件的分配方式以及文件的读写操作等都是这部分的重点。

比如,在研究连续分配、链式分配和索引分配这三种文件分配方式时,答案详细地比较了它们的优缺点。

连续分配方式能够实现快速的顺序访问,但不利于文件的扩展和删除;链式分配方式解决了文件扩展的问题,但随机访问效率较低;索引分配方式则综合了两者的优点,但需要额外的存储空间来存储索引表。

计算机操作系统第四版课后习题参考答案优选稿

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计算机操作系统第四版课后习题参考答案集团公司文件内部编码:(TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-第一章1.设计现代OS的主要目标是什么?答:(1)有效性(2)方便性(3)可扩充性(4)开放性2.OS的作用可表现在哪几个方面?答:(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口(2)OS作为计算机系统资源的管理者(3)OS实现了对计算机资源的抽象3.为什么说OS实现了对计算机资源的抽象?答:OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件,实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象;在第一层软件上再覆盖文件管理软件,实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。

OS通过在计算机硬件上安装多层系统软件,增强了系统功能,隐藏了对硬件操作的细节,由它们共同实现了对计算机资源的抽象。

4.试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么?答:主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展:(1)不断提高计算机资源的利用率;(2)方便用户;(3)器件的不断更新换代;(4)计算机体系结构的不断发展。

5.何谓脱机I/O和联机I/O?答:脱机I/O是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机,在外围机的控制下,把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。

该方式下的输入输出由外围机控制完成,是在脱离主机的情况下进行的。

而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。

6.试说明推劢分时系统形成和収展的主要劢力是什么?答:推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。

主要表现在:CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间;人机交互能力使用户能直接控制自己的作业;主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机,独立地处理自己的作业。

7.实现分时系统的关键问题是什么应如何解决答:关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时,系统应能及时接收并及时处理该命令,在用户能接受的时延内将结果返回给用户。

解决方法:针对及时接收问题,可以在系统中设臵多路卡,使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据;为每个终端配臵缓冲区,暂存用户键入的命令或数据。

操作系统第四版课后习题答案

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操作系统第四版课后习题答案操作系统第四版课后习题答案在学习操作系统的过程中,课后习题是巩固知识的重要环节。

本文将为大家提供操作系统第四版课后习题的答案,帮助大家更好地理解和掌握相关知识。

第一章引论1. 操作系统的定义是什么?答:操作系统是计算机系统中的一个软件,它管理和控制计算机硬件资源,为用户和应用程序提供一个简单、一致的接口。

2. 操作系统的主要功能有哪些?答:操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户接口等。

3. 解释并区分多道程序和多任务操作系统。

答:多道程序操作系统是指能够同时运行多个程序的操作系统,通过时间片轮转的方式实现程序的并发执行。

而多任务操作系统是指能够同时运行多个任务的操作系统,任务之间可以是并行执行的。

第二章进程管理1. 进程和程序的区别是什么?答:进程是程序在执行过程中的实体,包括程序计数器、寄存器和栈等,而程序是存储在磁盘上的可执行文件。

2. 什么是进程控制块(PCB)?答:进程控制块是操作系统中用来管理和控制进程的数据结构,包括进程的标识符、状态、优先级、程序计数器和寄存器等信息。

3. 进程的状态有哪些?答:进程的状态包括就绪状态、运行状态和阻塞状态。

第三章内存管理1. 什么是虚拟内存?答:虚拟内存是一种扩展内存的技术,将磁盘空间作为辅助内存来扩展物理内存的容量。

2. 什么是页面置换算法?答:页面置换算法是用于虚拟内存管理中的一种算法,当物理内存不足时,根据一定的策略选择一个页面将其从内存中置换出去,以便为新的页面腾出空间。

3. 什么是内存分配算法?答:内存分配算法是用于管理和分配内存的一种算法,包括连续分配、非连续分配和分段分页等。

第四章文件系统管理1. 文件系统的作用是什么?答:文件系统是操作系统中用于管理和组织文件的一种机制,它提供了对文件的创建、读写、删除等操作。

2. 什么是文件控制块(FCB)?答:文件控制块是操作系统中用于管理文件的数据结构,包括文件的属性、位置、大小和权限等信息。

计算机操作系统第四版课后习题答案

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第一章1.设计现代OS的主要目标是什么答:1有效性 2方便性 3可扩充性 4开放性2.OS的作用可表现在哪几个方面答:1OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 2OS作为计算机系统资源的管理者 3OS实现了对计算机资源的抽象3.为什么说OS实现了对计算机资源的抽象答:OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件;实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象;在第一层软件上再覆盖文件管理软件;实现了对硬件资源操作的第二层次抽象..OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件;增强了系统功能;隐藏了对硬件操作的细节;由它们共同实现了对计算机资源的抽象..4.试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么答:主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展: 1不断提高计算机资源的利用率; 2方便用户; 3器件的不断更新换代;4计算机体系结构的不断发展..5.何谓脱机I/O和联机I/O答:脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机;在外围机的控制下;把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上..该方式下的输入输出由外围机控制完成;是在脱离主机的情况下进行的.. 而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的..6.试说明推劢分时系统形成和収展的主要劢力是什么答:推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要..主要表现在:CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间;人机交互能力使用户能直接控制自己的作业;主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机;独立地处理自己的作业..7.实现分时系统的关键问题是什么应如何解决答:关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时;系统应能及时接收并及时处理该命令;在用户能接受的时延内将结果返回给用户..解决方法:针对及时接收问题;可以在系统中设臵多路卡;使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据;为每个终端配臵缓冲区;暂存用户键入的命令或数据..针对及时处理问题;应使所有的用户作业都直接进入内存;并且为每个作业分配一个时间片;允许作业只在自己的时间片内运行;这样在不长的时间内;能使每个作业都运行一次..8.为什么要引入实时OS答:实时操作系统是指系统能及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..引入实时OS 是为了满足应用的需求;更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要..9.什么是硬实时任务和软实时任务试举例说明..答:硬实时任务是指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..举例来说;运载火箭的控制等..软实时任务是指它的截止时间并不严格;偶尔错过了任务的截止时间;对系统产生的影响不大..举例:网页内计算机操作系统第三版答案 2 / 47 容的更新、火车售票系统..10.试从交互性、及时性以及可靠性方面;将分时系统不实时系统迚行比较.. 答:1及时性:实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似;都是以人所能接受的等待时间来确定;而实时控制系统的及时性;是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的;一般为秒级到毫秒级;甚至有的要低于100微妙.. 2交互性:实时信息处理系统具有交互性;但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序..不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务.. 3可靠性:分时系统也要求系统可靠;但相比之下;实时系统则要求系统具有高度的可靠性..因为任何差错都可能带来巨大的经济损失;甚至是灾难性后果;所以在实时系统中;往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性..11.OS有哪几大特征其最基本的特征是什么答:并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征;最基本的特征是并发性..14.是什么原因使操作系统具有异步性特征答:操作系统的异步性体现在三个方面:一是进程的异步性;进程以人们不可预知的速度向前推进;二是程序的不可再现性;即程序执行的结果有时是不确定的;三是程序执行时间的不可预知性;即每个程序何时执行;执行顺序以及完成时间是不确定的..15.处理机管理有哪些主要功能它们的主要任务是什么答:处理机管理的主要功能是:进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度;进程管理:为作业创建进程;撤销已结束进程;控制进程在运行过程中的状态转换..进程同步:为多个进程含线程的运行进行协调.. 通信:用来实现在相互合作的进程之间的信息交换.. 处理机调度: 1作业调度..从后备队里按照一定的算法;选出若干个作业;为他们分配运行所需的资源首选是分配内存.. 2进程调度:从进程的就绪队列中;按照一定算法选出一个进程;把处理机分配给它;并设臵运行现场;使进程投入执行..16.内存管理有哪些主要功能他们的主要任务是什么答:内存管理的主要功能有:内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充.. 内存分配:为每道程序分配内存.. 内存保护:确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行;彼此互不干扰.. 计算机操作系统第三版答案 3 / 47 地址映射:将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与对应的物理地址.. 内存扩充:用于实现请求调用功能;臵换功能等..17.设备管理有哪些主要功能其主要任务是什么答:主要功能有: 缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等.. 主要任务: 完成用户提出的I/O 请求;为用户分配I/O 设备;提高CPU 和I/O 设备的利用率;提高I/O速度;以及方便用户使用I/O设备.18.文件管理有哪些主要功能其主要任务是什么答:文件管理主要功能:文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护.. 文件管理的主要任务:管理用户文件和系统文件;方便用户使用;保证文件安全性..21.微内核操作系统具有哪些优点它为何能有这些优点答:1提高了系统的可扩展性 2增强了系统的可靠性 3可移植性4提供了对分布式系统的支持计算机操作系统第三版答案 4 /47 5融入了面向对象技术23.在微内核OS中;为什么要采用客户/服务器模式答:C/S 模式具有独特的优点:⑴数据的分布处理和存储..⑵便于集中管理..⑶灵活性和可扩充性..⑷易于改编应用软件.. 21.试描述什么是微内核OS.. 答:1足够小的内核 2基于客户/服务器模式 3应用机制与策略分离原理 4采用面向对象技术.. 24.在基亍微内核结构的OS中;应用了哪些新技术答:在基于微内核结构的OS 中;采用面向对象的程序设汁技术.. 23.何谓微内核技术在微内核中通常提供了哪些功能答:把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次即用户模式中去运行;而留下一个尽量小的内核;用它来完成操作系统最基本的核心功能;称这种技术为微内核技术..在微内核中通常提供了进程线程管理、低级存储器管理、中断和陷入处理等功能..。

(最新整理)操作系统第五章作业参考答案

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第五章作业参考答案1. 旋转型设备上信息的优化分布能减少为若干个I/O服务的总时间.设磁鼓上分为20个区,每区存放一个记录,磁鼓旋转一周需20毫秒,读出每个记录平均需用1毫秒,读出后经2毫秒处理,再继续处理下一个记录。

在不知当前磁鼓位置的情况下:(1)顺序存放记录1、……,记录20时,试计算读出并处理20个记录的总时间;(2)给出优先分布20个记录的一种方案,使得所花的总处理时间减少,且计算出这个方案所花的总时间。

答:定位第1个记录需10ms。

读出第1个记录,处理花2ms,这时已到了第4个记录,再转过18个记录(花18ms)才能找到记录2,所以,读出并处理20个记录的总时间:10+3+(1+2+18)×19=13+21×19=412ms如果给出优先分布20个记录的方案为:1,8,15,2,9,16,3,10,17,4,11,18,5,12,19,6,13,20,7,14.当读出第1个记录,花2ms处理后,恰好就可以处理记录2,省去了寻找下一个记录的时间,读出并处理20个记录的总时间:10+3+3×19=13+247=260ms2。

现有如下请求队列:8,18,27,129,110,186,78,147,41,10,64,12;试用查找时间最短优先算法计算处理所有请求移动的总柱面数。

假设磁头当前位置下在磁道100.答:处理次序为:100—110-129-147—186-78-64-41—27-18-12—10—8.移动的总柱面数:264.4。

操作系统教程(第4版),孙钟秀主编,高等教育出版社 第5章 设备管理p

操作系统教程(第4版),孙钟秀主编,高等教育出版社   第5章 设备管理p

23
与硬件无关的操作系统I/O软件(2)
文件和I/O设备的命名方式 如何保护对设备的未授权访问 屏蔽不同磁盘扇区大小并向高层软件提供 统一大小的逻辑块 块设备和字符设备需要缓冲技术 错误处理多数由驱动程序完成
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5.2.5 用户空间的I/O软件
库例程实现的 I/O系统调用 I/O系统调用通常先是库例程调用 非库例程实现的 I/O系统调用 spooling系统
进程j
请求I/O 进程k
进程j或k
产生中断事件 CSW存入主存 通道号、设备号 存入主存特定单 元 发I/O中断
执行规定 I/O操作 控制器和 设备结束 中断
13
5.1.3 设备控制器

什么是控制器 引入控制器的原因 控制器的功能 设备控制器组成部分
14
设备控制器功能和结构小结(1)
设备控制器是CPU和设备之间的一个接口, 它接收从CPU发来的命令,控制I/O设备操作 ,实现主存和设备之间的数据传输 设备控制器是一个可编址设备,当它连接多 台设备时,则应具有多个设备地址。
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I/O软件组织成四个层次

I/O中断处理程序 设备驱动程序 与设备无关的操作系统I/O软件 用户层I/O软件
19
5.2.2 I/O中断处理程序
I/O中断的类型和功能
通知用户程序I/O操作沿链推进程度 通知用户程序I/O操作正常结束 通知用户程序发现的I/O操作异常 通知程序外围设备上重要的异步信号 I/O中断的处理原则 操作正常结束处理 操作发生故障或特殊事件的中断处理 人为要求而产生的中断处理 外围设备的异步信号处理
28
通道命令和通道程序(2)
IBM370系统的通道命令

现代操作系统第四版答案

现代操作系统第四版答案

现代操作系统第四版答案SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#第五章输入/输出习题1.芯片技术的进展已经使得将整个控制器包括所有总线访问逻辑放在一个便宜的芯片上成为可能。

这对于图1-5的模型具有什么影响?答:(题目有问题,应该是图1-6)在此图中,一个控制器有两个设备。

单个控制器可以有多个设备就无需每个设备都有一个控制器。

如果控制器变得几乎是自由的,那么只需把控制器做入设备本身就行了。

这种设计同样也可以并行多个传输,因而也获得较好的性能。

2.已知图5-1列出的速度,是否可能以全速从一台扫描仪扫描文档并且通过802.1lg网络对其进行传输请解释你的答案。

答:太简单了。

扫描仪最高速率为400KB/Sec,而总线程和磁盘都为16.7MB/sec,因此磁盘和总线都无法饱和。

3.图5-3b显示了即使在存在单独的总线用于内存和用于I/O设备的情况下使用内存映射I/O的一种方法,也就是说,首先尝试内存总线,如果失败则尝试I/O总线。

一名聪明的计算机科学专业的学生想出了一个改进办法:并行地尝试两个总线,以加快访问I/O设备的过程。

你认为这个想法如何?答:这不是一个好主意。

内存总线肯定比I/O总线快。

一般的内存请求总是内存总线先完成,而I/O总线仍然忙碌。

如果CPU要一直等待I/O总线完成,那就是将内存的性能降低为I/O总线的水平。

4.假设一个系统使用DMA将数据从磁盘控制器传送到内存。

进一步假设平均花费t2ns获得总线,并且花费t1ns在总线上传送一个字(t1>>t2)。

在CPU对DMA控制器进行编程之后,如果(a)采用一次一字模式,(b)采用突发模式,从磁盘控制器到内存传送1000个字需要多少时间?假设向磁盘控制器发送命令需要获取总线以传输一个字,并且应答传输也需要获取总线以传输一个字。

答:(a)1000×[(t1+t2)+(t1+t2)+(t1+t2)];第一个(t1+t2)是获取总线并将命令发送到磁盘控制器,第二个(t1+t2)是用于传输字,第三个(t1+t2)是为了确认。

计算机操作系统第四版课后部分习题讲解

计算机操作系统第四版课后部分习题讲解

操作系统课后习题部分答案目录第一章 (1)第二章 (4)一、简答题 (4)二、综合题 (7)第三章 (14)一、问答题 (14)二、综合题 (17)第四章 (21)第五章 (26)第六章 (30)一、简答题 (30)二、综合题 (32)第七章 (33)一、简答题 (33)第八章 (34)一、简答题 (34)二、综合题 (35)第一章1. 操作系统的定义。

答:操作系统是计算机系统中的一个系统软件,管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源,合理地组织计算机的工作流程,以便有效利用这些资源为用户提供一个功能强、适用方便的工作环境,从而在计算机和用户之间起到接口的作用。

2、设计现代OS的主要目标是什么?答:方便性:方便用户使用计算机;有效性:有效使用操作系统,让系统的资源利用率高,吞吐量达;可扩充性:方便增加新功能和模块,以及修改老的功能和模块以适应计算机硬件、体系结构和应用发展的要求;开放性:遵循设计标准规范,让操作系统与系统兼容,满足跨平台性要求。

3. OS的作用可表现在哪几个方面?答:(1)操作系统是用于计算机硬件系统之间的接口,用户并不直接与计算机硬件打交道,而是通过操作系统提供的命令、系统调用以及图形化接口来使用计算机。

(2)操作系统是计算机资源的管理者。

处理的分配和控制,内存的分配和回收,I/O设备的分配和操纵,文件的存取、共享和保护工作都是由操作系统来完成的。

(3)、操作系统实现了对计算机资源的抽象。

操作系统是辅设在裸机上的多层软件,它不仅增强了系统的功能,而且还隐藏了对硬件操作的细节,从而实现了对计算机资源的抽象。

4. 操作系统发展的主要动力是什么?答:(1)计算机硬件升级和新硬件的出现;(2)提供新的服务,方便使用;(3)提高计算机资源利用率;(4)更正软件错误;(5)计算机体系结构的发展。

5. 何谓脱机I/O和联机I/O?答:脱机I/O是指由专门的I/O设备控制完成输入输出操作的方式,不受CPU 运行操作系统来控制的方式。

计算机操作系统课后习题答案第四版

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计算机操作系统课后习题答案第四版在学习计算机操作系统这门课程时,课后习题是巩固知识、检验理解的重要环节。

下面,我们将对第四版教材中的一些典型课后习题进行详细的解答。

首先来看第一章的习题。

其中有一道关于操作系统定义和功能的题目。

操作系统可以被理解为是管理计算机硬件与软件资源的程序,它负责控制和协调计算机系统中各个部件的工作,为用户和应用程序提供一个方便、高效、安全的操作环境。

其主要功能包括处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理以及用户接口管理等。

比如处理机管理,它要合理地分配处理机时间,以提高系统的运行效率;存储器管理则要确保内存的合理分配和有效利用,避免出现内存泄漏等问题。

第二章中,有涉及进程概念和进程状态转换的习题。

进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。

它具有动态性、并发性、独立性和异步性等特征。

进程在其生命周期中会经历不同的状态,如就绪、运行和阻塞。

当一个进程具备了运行所需的资源和条件,它就处于就绪状态,等待被调度执行;一旦获得处理机,就进入运行状态;而当进程由于等待某个事件的发生而无法继续执行时,就会进入阻塞状态。

在第三章的习题里,有关线程的问题较为常见。

线程是进程中的一个执行单元,它可以共享进程的资源,从而提高系统的并发性能。

与进程相比,线程的创建和切换开销更小,因此在多线程编程中被广泛应用。

例如,在一个网络服务器中,可以为每个连接创建一个线程来处理数据的接收和发送,提高服务器的响应速度。

第四章的存储管理部分,有关于分页存储管理和分段存储管理的习题。

分页存储管理将内存空间划分成固定大小的页,而分段存储管理则是根据程序的逻辑结构将其划分成不同的段。

分页存储管理的优点是便于内存管理和分配,但可能会产生内部碎片;分段存储管理则更符合用户的编程思维,但会存在外部碎片。

在实际应用中,往往会结合两者的优点,形成段页式存储管理。

第五章的设备管理中,涉及到设备驱动程序和I/O 控制方式的问题。

操作系统第四版课后习题答案

操作系统第四版课后习题答案

4. 大致可以把操作系统分为以下几类: 批处 理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、 网络操作系统和分布式操作系统。其中批处理 操作系统能按照用户预先规定好的步骤控制作 业的执行,实现计算机操作的自动化。又可分 为批处理单道系统和批处理多道系统。单道系 统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储 器运行,多个作业可自动、顺序地被装入运行。 批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存 储器,中央处理器轮流地执行各个作业,各个 作业可以同时使用各自所需的外围设备,这样 可以充分利用计算机系统的资源,缩短作业时 间,提高系统的吞吐率。
13.多道程序系统是利用CPU的等待时间来运行 其它程序.
14. 计算机体系的基本结构遵循冯.诺依曼体系结 构,主要由运算器,控制器、存储器、输入设备、 输出设备五部分组成。随着CPU不断升级,存储 器的容量不断增 大,计算机体系结
构不断的改进,从而,要求计算机的操作系 统不断的更新,由原来的DOS 到后来的
5. 操作系统为用户提供的基本和共性服务有: 1)创建程序和执行程序。2)数据I/O和信息 存取。3)通信服务。4)差错检测和处理。 为了保证自身高效率、高质量地工作,使得多 个应用程序能够有效地共享系统资源,提高系 统效率,操作系统还具备其他一些功能:资源 分配、统计、保护等。
6. 操作系统通过程序接口和操作接口将其服 务和功能提供给用户。程序接口由一组系统调 用组成,在应用程序中使用“系统调用”可获 得操作系统的低层服务,访问或使用系统管理 的各种软硬件资源,是操作系统对外提供服务 和功能的手段;操作接口由一组命令和(或)
19. 分时系统的响应时间是指用户从终端发出 一个命令到系统处理完这个命令并做出回答所 需要的时间。这个时间受时间片长度、终端用 户个数、命令本身功能、硬件特性、主存与辅 存的交换速度等影响。

《现代操作系统第四版》第五章答案

《现代操作系统第四版》第五章答案

第五章输入/输出习题1.芯片技术的进展已经使得将整个控制器包括所有总线访问逻辑放在一个便宜的芯片上成为可能。

这对于图1-5 的模型具有什么影响?答:(题目有问题,应该是图1-6 )在此图中,一个控制器有两个设备。

单个控制器可以有多个设备就无需每个设备都有一个控制器。

如果控制器变得几乎是自由的,那么只需把控制器做入设备本身就行了。

这种设计同样也可以并行多个传输,因而也获得较好的性能。

2.已知图5-1 列出的速度,是否可能以全速从一台扫描仪扫描文档并且通过802.1 lg 网络对其进行传输?请解释你的答案。

答:太简单了。

扫描仪最高速率为400 KB/Sec ,而总线程和磁盘都为16.7MB/sec ,因此磁盘和总线都无法饱和。

3.图5-3b 显示了即使在存在单独的总线用于内存和用于I/O 设备的情况下使用内存映射I/O 的一种方法,也就是说,首先尝试内存总线,如果失败则尝试I/O总线。

一名聪明的计算机科学专业的学生想出了一个改进办法:并行地尝试两个总线,以加快访问I/O 设备的过程。

你认为这个想法如何?答:这不是一个好主意。

内存总线肯定比I/O 总线快。

一般的内存请求总是内CPU 要一直等待I/O 总线完成,那存总线先完成,而I/O 总线仍然忙碌。

如果就是将内存的性能降低为I/O 总线的水平。

4.假设一个系统使用DMA 将数据从磁盘控制器传送到内存。

进一步假设平均花费t2ns 获得总线,并且花费t1ns 在总线上传送一个字(t1>>t2 )。

在CPU 对DMA 控制器进行编程之后,如果(a)采用一次一字模式,(b)采用突发模式,从磁盘控制器到内存传送1000 个字需要多少时间?假设向磁盘控制器发送命令需要获取总线以传输一个字,并且应答传输也需要获取总线以传输一个字。

答:(a)1000 ×[(t1+t2)+(t1+t2)+(t1+t2)];第一个(t1+t2) 是获取总线并将命令发送到磁盘控制器,第二个(t1+t2) 是用于传输字,第三个(t1+t2) 是为了确认。

《现代操作系统第四版》答案

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第五章输入/输出习题1.芯片技术的进展已经使得将整个控制器包括所有总线访问逻辑放在一个便宜的芯片上成为可能。

这对于图1-5的模型具有什么影响?答:(题目有问题,应该是图1-6)在此图中,一个控制器有两个设备。

单个控制器可以有多个设备就无需每个设备都有一个控制器。

如果控制器变得几乎是自由的,那么只需把控制器做入设备本身就行了。

这种设计同样也可以并行多个传输,因而也获得较好的性能。

2.已知图5-1列出的速度,是否可能以全速从一台扫描仪扫描文档并且通过802.1lg网络对其进行传输请解释你的答案。

答:太简单了。

扫描仪最高速率为400KB/Sec,而总线程和磁盘都为16.7MB/sec,因此磁盘和总线都无法饱和。

3.图5-3b显示了即使在存在单独的总线用于内存和用于I/O设备的情况下使用内存映射I/O的一种方法,也就是说,首先尝试内存总线,如果失败则尝试I/O 总线。

一名聪明的计算机科学专业的学生想出了一个改进办法:并行地尝试两个总线,以加快访问I/O设备的过程。

你认为这个想法如何?答:这不是一个好主意。

内存总线肯定比I/O总线快。

一般的内存请求总是内存总线先完成,而I/O总线仍然忙碌。

如果CPU要一直等待I/O总线完成,那就是将内存的性能降低为I/O总线的水平。

4.假设一个系统使用DMA将数据从磁盘控制器传送到内存。

进一步假设平均花费t2ns获得总线,并且花费t1ns在总线上传送一个字(t1>>t2)。

在CPU对DMA控制器进行编程之后,如果(a)采用一次一字模式,(b)采用突发模式,从磁盘控制器到内存传送1000个字需要多少时间?假设向磁盘控制器发送命令需要获取总线以传输一个字,并且应答传输也需要获取总线以传输一个字。

答:(a)1000×[(t1+t2)+(t1+t2)+(t1+t2)];第一个(t1+t2)是获取总线并将命令发送到磁盘控制器,第二个(t1+t2)是用于传输字,第三个(t1+t2)是为了确认。

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第五章输入/输出习题1.芯片技术的进展已经使得将整个控制器包括所有总线访问逻辑放在一个便宜的芯片上成为可能。

这对于图1-5 的模型具有什么影响?答:(题目有问题,应该是图1-6 )在此图中,一个控制器有两个设备。

单个控制器可以有多个设备就无需每个设备都有一个控制器。

如果控制器变得几乎是自由的,那么只需把控制器做入设备本身就行了。

这种设计同样也可以并行多个传输,因而也获得较好的性能。

2.已知图 5-1 列出的速度,是否可能以全速从一台扫描仪扫描文档并且通过802.1 lg 网络对其进行传输 ?请解释你的答案。

答:太简单了。

扫描仪最高速率为400 KB/Sec ,而总线程和磁盘都为16.7 MB/sec ,因此磁盘和总线都无法饱和。

3.图 5-3b 显示了即使在存在单独的总线用于内存和用于I/O 设备的情况下使用内存映射 I/O 的一种方法,也就是说,首先尝试内存总线,如果失败则尝试I/O总线。

一名聪明的计算机科学专业的学生想出了一个改进办法:并行地尝试两个总线,以加快访问I/O 设备的过程。

你认为这个想法如何?答:这不是一个好主意。

内存总线肯定比I/O 总线快。

一般的内存请求总是内存总线先完成,而I/O 总线仍然忙碌。

如果CPU 要一直等待 I/O 总线完成,那就是将内存的性能降低为I/O 总线的水平。

4.假设一个系统使用DMA 将数据从磁盘控制器传送到内存。

进一步假设平均花费 t2ns 获得总线,并且花费t1ns 在总线上传送一个字(t1>>t2 )。

在 CPU 对DMA 控制器进行编程之后,如果(a)采用一次一字模式,(b)采用突发模式,从磁盘控制器到内存传送1000 个字需要多少时间?假设向磁盘控制器发送命令需要获取总线以传输一个字,并且应答传输也需要获取总线以传输一个字。

答:( a) 1000 × [(t1+t2)+(t1+t2)+(t1+t2)];第一个 (t1+t2) 是获取总线并将命令发送到磁盘控制器,第二个 (t1+t2) 是用于传输字,第三个 (t1+t2) 是为了确认。

总之,共3000 × (t1+t2)纳秒。

(b) (t1+t2)+t1+1000× t2+(t1+t2),第一个(t1+t2)是获取总线并将命令发送到磁盘控制器,第二个t1 是为磁盘控制器获取总线,第三个1000 × t2是突发传送,第第四个 (t1+t2) 是获取总线并做确认。

总3t1+1002×。

t25.假设一台计算机能够在10ns 内读或者写一个内存字,并且假设当中断发生时,所有 32 位寄存器连同程序计数器和PSW 被压人堆栈。

该计算机每秒能够处理的中断的最大数目是多少?答:一次中断需要入栈34 个字。

而从中断返回需要把34 个字从栈中取出。

总耗时为 680 ns 。

因此,每秒最多处理 147 万次中断,假设每次中断什么也不做。

6.CPU 体系结构设计师知道操作系统编写者痛恨不精确的中断。

取悦于OS 人群的一种方法是当得到一个中断信号通知时,让CPU 停止发射指令,但是允许当前正在执行的指令完成,然后强制中断。

这一方案是否有缺点?请解释你的答案。

答:当前的处理器一般采用多级流水线操作,无法准确地确定CPU 当前正在执行的指令是哪一条,所以停止让CPU 发送指令后,需要等待把流水线中的指令全部执行完成才能响应中断,对于指令不按序执行的处理器而言,会造成中断响应的不精确。

7.在图 5-9b 中,中断直到下一个字符输出到打印机之后才得到应答。

中断在中断服务程序开始时立刻得到应答是否同样可行?如果是,请给出像本书中那样在中断服务程序结束时应答中断的一个理由。

如果不是,为什么?答:在开始中断服务例程时就确认是可以的。

而在最后才做的原因是因为中断服务例程的代码都非常短。

通过先输出另一个字符和然后确认该中断,如果立即发生另一个中断,打印机将在此中断期间工作,将使得打印稍快。

该方法的缺点是当其他中断禁用时,死机时间稍长。

8.一台计算机具有如图1-6a 所示的三阶段流水线。

在每一个时钟周期,一条新的指令从 PC 所指向的地址处的内存中取出并放人流水线,同时P C 值增加。

每条指令恰好占据一个内存字。

已经在流水线中的指令每个时钟周期前进一个阶段。

当中断发生时,当前PC 压入堆栈,并且将PC设置为中断处理程序的地址。

然后,流水线右移一个阶段并且中断处理程序的第一条指令被取入流水线。

该机器具有精确的中断吗 ?请解释你的答案。

答:(题目有问题,应该是图1-7a )具有精确的中断。

入栈的PC 指向第一条未读取的指令。

之前的所有指令都已执行,而指向的指令及其后续指令均尚未执行,这就是精确中断的条件。

精确中断在单管线的机器上不难实现,但是当指令不按序执行时会有麻烦,此时就不再具有精确的中断。

9.一个典型的文本打印页面包含50 行,每行 80 个字符。

设想某一台打印机每分钟可以打印 6 个页面,并且将字符写到打印机输出寄存器的时间很短以至于可以忽略。

如果打印每一个字符要请求一次中断,而进行中断服务要花费总计 5 μs 的时间,那么使用中断驱动的I/O 来运行该打印机有没有意义?答:该打印机打印每分钟打印50 × 80 ×= 624000 个字符,也就是 400 字符 /s,每个字符使用 50ns 的 CPU 时间用于中断,因此,每秒总共的中断时间是20 ms 。

使用中断驱动 I/O 余下的 980ms 可供其它使用。

换句话说,中断耗时只占CPU 时间的 2%,这几乎不会影响运行的程序。

10.请解释 OS 如何帮助安装新的驱动程序而无须重新编译 OS 。

答: UNIX 通过以下的方法实现。

有一个由设备编号索引的表,每个表项是一个C结构,其中包含指向打开、关闭、读取和写入功能的指针,以及来自设备的其他一些东西。

要安装新设备,必须在此表中新建一个条目,并将指针填充到新加载的设备驱动程序中。

11.以下各项工作是在四个 I/O 软件层的哪一层完成的?a)为一个磁盘读操作计算磁道、扇区、磁头。

b)向设备寄存器写命令。

c)检査用户是否允许使用设备。

d)将二进制整数转换成ASCII 码以便打印。

答:(a)设备驱动程序。

(b)设备驱动程序。

(c)设备无关的软件。

(d)用户级软件。

12.一个局域网以如下方式使用:用户发出一个系统调用,请求将数据包写到网上,然后操作系统将数据复制到一个内核缓冲区中,再将数据复制到网络控制器接口板上。

当所有数据都安全地存放在控制器中时,再将它们通过网络以 10Mb/s的速率发送。

在每一位被发送后,接收的网络控制器以每微秒一位的速率保存它们。

当最后一位到达时,目标CPU 被中断,内核将新到达的数据包复制到内核缓冲区中进行检査。

一旦判明该数据包是发送给哪个用户的,内核就将数据复制到该用户空间。

如果我们假设每一个中断及其相关的处理过程花费1ms 时间,数据包为 1024 字节(忽略包头),并且复制一个字节花费1ns 时间,那么将数据从一个进程转储到另一个进程的最大速率是多少? 假设发送进程被阻塞直到接收端结束工作并且返回一个应答。

为简单起见,假设获得返回应答的时间非常短,可以忽略不计。

答:在这个过程中,包必须复制四次,需要 4.1 毫秒。

有两个中断,占2 毫秒。

最后,传输时间为0.83 毫秒, 1024 字节的数据包共需要 6.93 毫秒。

最大数据传输速率为 147763 字节 /秒,或约 10 兆位 /秒的网络标称容量的12% 。

(如果我们考虑协议开销,结果会变得更糟)13.为什么打印机的输出文件在打印前通常都假脱机输出在磁盘上?答:如果每次输出都立即分配打印机,某进程可以通过打印机 1 个字符来冻结打印机,然后休眠一个星期。

14.3 级 RAID 只使用一个奇偶驱动器就能够纠正一位错误。

那么2级RAID的意义是什么?毕竟 2 级 RAID 也只能纠正一位错误而且需要更多的驱动器。

答: RAD level 2 不仅可以从故障驱动器来恢复错误位,还可以从未被检测的的瞬时差错中恢复。

如果某驱动器发送一个坏数据位,RAID level 2 可以纠正,而RAIDlevel 3 不能。

15.如果两个或更多的驱动器在很短的时间内崩溃,那么 RAID 就可能失效。

假设在给定的一小时内一个驱动器崩溃的概率是 p ,那么在给定的一小时内具有 k个驱动器的 RAID 失效的概率是多少?答:0 次故障的概率 P0 为 (1-p)k 。

1 次故障的概率 P1 为 kp(1-p)k-1 。

而整个 RAID 发生故障的概率为1-P0-P1 ,也就是 1-(1-p)k-kp(1-p)k-1 。

16. 从读性能、写性能、空间开销以及可靠性方面对0 级 RAID 到 5 级 RAID 进行比较。

答:读取性能: RAID 级别 0,2,3,4 和 5 允许一个读请求并行读取服务。

然而, RAID 级别 1 进一步允许两个读取请求同时进行。

写入性能:所有RAID 级别提供类似的写入性能。

空间开销:第0 级没有空间开销,而第 1 级 100% 的开销。

第 2 级带 32 位数据字和六位奇偶校验驱动器,空间开销约18.75% 。

对于32 位数据字, 3 级的空间开销约为3.13% 。

最后,假设 4 和 5 级别具有 33 个驱动器,则他们的空间开销是 3.13% 。

可靠性: 0 级没有可靠性支持。

所有其他RAID 级别可以在一个磁盘崩溃时保证数据。

此外,对于3,4 和 5 级别,在一个字内的一个单一的随机位错误可以被检测到,而第 2 级,在一个字内的一个单一的随机位错误可以被检测和纠正。

17.为什么光存储设备天生比磁存储设备具有更高的数据密度?注意:本题需要某些髙中物理以及磁场是如何产生的知识。

答:在两个磁极之间会产生磁场。

不仅难于使磁场源变小,而且磁场传播迅速,这将导致此行媒体的表面接近磁源或者传感器的机械问题。

而半导体激光可以在非常小的地方产生激光,而且激光可以从较远的地方感知这些极小的点。

18.光盘和磁盘的优点和缺点各是什么?答:光盘的主要优点是它们比磁盘具有更高的记录密度。

磁盘的主要优点是比光盘快一个数量级。

19.如果一个磁盘控制器没有内部缓冲,一旦从磁盘上接收到字节就将它们写到内存中,那么交错编号还有用吗 ?请讨论。

答:有可能。

如果大多数文件被存储在逻辑上连续的扇区内,那么就可能使得程序有时间以交叉扇区的形式处理刚刚接收的数据,这样当下一请求发出时,磁盘正好在正确的地方。

20.如果一个磁盘是双交错编号的,那么该磁盘是否还需要柱面斜进以避免在进行磁道到磁道的寻道时错过数据?请讨论你的答案。

答:也许要,也许不要。

如果跨道时磁头移动少于 2 个扇区,就不需要柱面倾斜。

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