操作系统第一章答案

操作系统第1章作业书本29页1.9习题2.什么是操作系统？在计算机上配备操作系统的主要目的是什么？操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，为其他软件提供支持，使计算机系统所有的资源最大限度地发挥作用，改善人机界面，方便用户使用计算机的最基本系统软件。配备操作系统的主要目的：方便人们使用计算机；有效管理计算机资源。4.操作系统有哪些主要功能？处理机管理功能存储器管理功能设备管理功能文件管理功能网络功能用户接口5.操作系统的主要特征有哪些？并发性在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内，宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能是分时地交替执行。共享性在操作系统环境下，所谓共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。由于资源属性的不同，进程对资源共享的方式也不同，目前主要有以下两种资源共享方式：互斥共享方式和同时访问方式。虚拟性操作系统中的所谓“虚拟”，是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体(前者)是实的，即实际存在的；而后者是虚的，是用户感觉上的东西。异步性异步性又称随机性或不确定性，指系统中的诸进程总是按照各自独立的、不可预知的速度向前推进。6.比较并发和并行的概念。并发性和并行性是两个既相似又有区别的概念：并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生；而并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生。8.简述操作系统提供的各种用户接口。命令接口为了便于用户直接或间接控制自己的作业，操作系统向用户提供了“命令接口”。命令接口可进一步划分成联机命令接口和脱机命令接口两种。程序接口程序接口是为用户程序在执行过程中访问系统资源而设置的，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径，提供给编程人员使用。程序接口由一组系统调用组成。每个系统调用是一个能完成特定功能的子程序。图形接口图标接口采用了图形化的操作界面，将系统的各项功能、各种应用程序及数据文件以非常容易识别的图标形式直观、逼真地表示出来。用户可以方便地使用鼠标、菜单及对话框等完成各种操作。9、为什么在操作系统设计中要引入多道程序设计技术？简述多道程序设计技术。在OS中引入多道程序设计技术可带来以下好处：提高CPU的利用率可提高内存和I/O设备利用率增加系统吞吐量多道程序设计技术指允许多个程序同时进入计算机内存，并利用交替运算方法使它们运行。尽管从微观上，这些程序交替执行，轮流使用唯一的处理器，但从宏观上看，这些程序是同时执行的。在操作系统中引入多道程序设计技术，可以提高处理器的利用率，充分发挥计算机硬件的并行能力。23.简述操作系统各种逻辑结构的特点。操作系统逻辑上可以划分为内核和核外程序两部分。操作系统内核运行在核心态，是唯一能执行特权指令的程序。根据内核的组织结构，可以将操作系统分为：单内核结构单内核结构即内核在结构上可以看成一个整体。单内核结构中，模块间的交互通过直接调用相应模块中的函数来实现，而不是通过消息传递，所有模块都在相同的内核空间中运行，内核代码是高度集成的。单内核结构的优点是效率较高。微内核结构优点：(1)对进程的请求提供一致性接口，不必区分内核级服务和用户级服务，所有服务均采用消息传递机制提供；(2)具有较好的可扩充性和易修改性，增加新服务或替换老服务只需要增加或替换服务器；(3)可移植性好，与CPU有关的代码集中在微内核中，将系统移至新平台修改较小；(4)对分布式系统提供有力支持，客户给服务器进程发送消息，不必知道服务器进程驻留在哪台机器上。缺点:运行效率较低，这是因为进程之间必须通过内核的通信机制才能相互通信。24.简述操作系统各种运行模型的特点。

操作系统本身是一组程序，这组程序按照什么方式运行称为操作系统的运行模型。操作系统有以下三种运行模型：独立运行的内核模型操作系统有自己独立的存储空间，有独立的运行环境，其执行过程不与应用程序（进程）发生关联。在这种运行模型下，操作系统作为一个独立实体在内核模式下运行，因而内核程序要并发执行很困难，进程的概念只适合应用程序。嵌入应用进程中执行的模型为了提高内核程序的并发性，操作系统在创建应用进程时，同时为它分配了一个核心栈，该核心栈用来运行内核程序，以形成操作系统程序嵌入应用程序内执行的方式。当用户进程发出系统调用或遭遇中断时，处理机转到核心态下运行，控制转移给操作系统，用户进程的现场被保护，并启用刚被中断进程的核心栈作为内核程序执行过程调用的工作栈。整个过程中只发生了处理机的状态转变（从用户态转变为核心态），并没有发生进程现场的切换，即认为内核程序嵌入在当前用户进程中执行。作为独立进程运行的模型操作系统的小部分核心功能（进程切换和通信、底层存储管理、中断处理等）仍然在核心态下运行，而操作系统的大部分功能由一组独立的服务器进程提供，这组服务器进程运行在用户态。25.什么是中断？什么是异常？它们有何异同？中断（外中断）指计算机运行过程中，当某个事件发生后，CPU暂时停止当前进程执行，转而执行相应的中断处理程序，待处理完毕后又返回被中断点继续执行原进程或重新调度新进程执行的过程。异常（内中断）指当CPU运行时出现了算术溢出、0做除数、访存指令越界等错误，或执行了一条“陷入”指令时，CPU中断当前执行流程，转到相应的错误处理程序或陷入处理程序。中断指来自CPU执行指令以外的事件发生，如设备发出的各种输入/输出结束中断、时钟中断等，通过它使CPU对发生的事件进行处理。引起中断的事件与CPU当前执行的程序（进程）无关。每个不同的中断具有不同的中断优先级，以表示事件的紧急程度。在处理高级别中断时，低级别中断可以被临时屏蔽。异常指源自CPU执行指令内部的事件，如地址越界、算术溢出、非法操作码、缺页以及专门的陷入指令等。对异常的处理一般要依赖当前程序（进程）的运行现场，而且异常不能被屏蔽，一旦发生应立即处理。26.什么是核心态？什么是用户态？什么指令必须在核心态下执行？核心态，也称为特权态或管态，是操作系统内核所运行的模式，是唯一能执行特权指令的程序。在操作系统设计中的定义，用户态，也称为目态，指非特权的执行状态。特权指令只能在核心态下执行。访管指令只能在用户态下执行。屏蔽所有中断指令应该在核心态下执行。29.什么是中断向量？中断向量指用于保存中断处理程序的入口地址的主存单元。中断向量除了存放中断处理程序的入口地址外，还常用来保存CPU的状态转换信息，如中断处理程序运行要用到的PS寄存器和PC寄存器值。31.简述系统调用和过程调用的区别。1班：9、13、17、292班：1、3、5、7、11、17、29、45、4931.简述系统调用和过程调用的区别。运行的状态不同。这是最大的区别:系统调用要进行状态切换，由用户态切换到核心态；过程调用只需要在用户态就能完成。进入的方式不同。过程调用是指用户态下运行的程序通过普通转子指令可以直接调用一般子程序，即过程调用可以直接由调用过程转向被调用过程。而系统调用需要借助