计算机操作系统（第四版汤小丹主编）课后习题答案（很全！！！）

Posted 2023-03-07 小司同学i

第一章

1. 设计现代 OS的主要目标是什么？

（1）方便性使得计算机更易于使用

（2）有效性提高资源利用效率，使系统的吞吐量更大

（3）可扩充性方便增加新的功能和模块，以适应计算机硬件、体系结构和应用发展的要求

（4）开放性遵循世界标准规范，使得系统之间能彼此兼容方便互联

2. OS的作用可以表现在哪几个方面？

（1）操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口

（2）操作系统是计算机资源的管理者

（3）操作系统实现了对计算机资源的抽象

还是计算机工作流程的组织者，负责在众多作业之间切换处理机并且协调他们的推进速度，从而进一步提高系统的性能。

3. 为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？

对于一台完全没有软件的计算机系统来说，它给用户提供的只是硬件接口，所以为了方便用户使用I/O设备，人们在裸机上覆盖了一层I/O设备管理软件，用它来对I/O设备进行操作，并向上将I/O设备抽象为一组数据结构以及一组操作命令，然后用户就可以通过这些数据结构和操作命令来实现数据的输入输出和其他操作，而并不用关心I/O设备具体是怎么实现的。

换言之，在裸机上铺设的I/O软件隐藏了I/O设备的具体细节，向上提供了一组抽象的I/O设备。

4. 推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？

（1）不断提高计算机资源利用率

（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）不断提出新的应用需求

5. 什么是脱机I/O和联机I/O？

脱机I/O就是事先将装有用户程序和数据的纸袋装入纸袋输入机，在一台外围机的控制下，把纸袋上的数据出入到磁盘，当CPU需要这些程序和数据时，再从磁带上高速地调入内存。程序的输入和输出都是在外围机的控制下完成，或者说都是在脱离主机的情况下完成。

反之在主机的直接控制下进行输入/输出的方式称为联机输入/输出模式。

6. 说明推动分时系统形成和发展的动力

推动分时系统形成和发展的主要动力，是为了满足用户对人-机交互的需求，由此形成一种新型OS。用户的需求表现在①人-机交互 ②共享主机

7. 实现分时系统的关键问题是什么？如何解决？

（1）及时接收多个用户键入的命令或数据

解决：在系统中配置一个多路卡，实现分时多路复用。主机以很快的速度周期性地扫描各个终端，在每个终端停留很短的时间。为了从终端上输入的数据被依次逐条处理，还要为每个终端配置一个缓冲区，暂存用户键入的命令。

（2）及时处理对用户输入的指令及时地实施控制或者修改。

解决：①作业直接进入内存②采用轮转运行方式

8. 为什么要引入实时操作系统？

如果嵌入式系统的功能比较复杂，需要网络功能、存储器管理、进程/线程管理等，则通过嵌入式操作系统的帮助，可加快嵌入式系统软件的开发进度和可靠性。

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的运行。

9. 什么是硬实时任务和软实时任务？举例说明

硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则出现难于预测的后果。比如导弹发射

软实时任务也与时间有关联，但是并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响也不会很大。例如12306没有实时更新座位信息。

10. 从多路性、独立性、及时性、交互性、以及可靠性方面将分时系统与实时系统进行比较

（1）多路性都表现为系统按分时原则为多个终端用户服务。实时系统则是系统周期性地对多路现场信息进行擦剂，以及对多个对象或多个执行机构进行控制。

（2）独立性每个终端用户在于系统交互时，彼此相互独立互不干涉，在实时系统中对信息的采集和对对象的控制也是彼此互不干扰。

（3）及时性实时系统的实时性是控制对象所要求的截至时间来确定，一般为秒级到毫秒级。

（4）交互性分时系统中人与系统的交互性仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。而实时系统能向终端用户提供数据处理、资源共享等服务。

（5）可靠性分时系统要求系统可靠，实时系统要求系统高度可靠。实时系统中往往采取多级容错措施来保障系统的安全性和数据的安全性。

11. OS有哪几大特征？最基本的特征是什么？

（1）并发并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。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仅有一个能执行，微观上是分时交替执行。（并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生）

（2）共享系统中的资源可以供内存中多个并发执行的进程共同使用

（3）虚拟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的功能

（4）异步多道程序环境下，程序允许多个进程并发执行。在单处理环境下，由于系统只有一台处理机，因而每次只允许一个进程执行，其余进程只能等待。非“一气呵成”而是“走走停停”。

12. 多道程序技术的OS环境下的资源共享与一般情况下的资源共享有何不同？对独占资源应该采取何种共享方式？

一般情况下的共享说明某种资源能被大家所使用，通过适当安排，用户之间不会产生对资源的竞争，此情况下资源管理相对简单。

而OS环境下的资源共享指系统中的资源可供内存多个并发执行的进程共同使用。宏观上限定了时间也限定了地点。

采用互斥共享方式而非同时访问方式。

13. 什么是时分复用技术？举例能提高资源利用率的根本原因是什么？

计算机领域内广泛利用时分复用技术来实现虚拟处理机、虚拟设备等，使资源的利用率得以提高。

根本原因在于它利用某设备为一用户服务的空闲时间又转去为其他用户服务，从而使设备得到最充分的利用。（渣男技术）

举例：虚拟处理机技术：利用多道程设计技术，为每道程序建立至少一个进程，让多道程序并发执行。

14. 什么原因使操作系统具有异步性特征？

单处理机模式下，系统中只有一台处理机，每次只允许一个进程执行，其余进程只能等待。

对于内存中的每个进程，在何时能获得处理机运行，何时又因提出某种资源请求而暂停，以及资源以怎样的速度推进，每道程序需要多少时间才能完成都是不可预知的。或者说进程是以人们不可预知的速度向前推进的此即进程的异步性。

15. 处理机管理有哪些主要功能？主要任务是什么？

处理机管理的主要功能有:创建和撤消进程,对诸进程的运行进行协调,实现进程之间的信息交换,以及按照一定的算法把处理机分配给进程。

（1）进程控制为作业创建进程、撤销已结束的进程以及控制进程在运行过程中的状态转换。

（2）进程同步为多个进程的运行进行协调（进程互斥方式和进程同步方式）

（3）进程通信实现相互合作进程之间的信息交换

（4）调度①作业调度从后备队列中按照一定的算法选择出若干个作业为他们分配运行所需的资源，调入内存后分别为他们建立进程

②进程调度从进程的就绪队列中按照一定的算法选出一个进程，将处理机分配给他并设置运行现场，使其投入执行。

16. 内存管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？

存储器管理的主要任务,是为多道程序的运行提供良好的环境,提高存储器的利用率, 方便用户使用,并能从逻辑上扩充内存。

（1）内存分配（静态分配和动态分配方式）

①为每道程序分配运行空间，“各得其所”

②提高存储器的利用率

③允许正在进行的程序申请附加内存空间以适应数据动态增长的需要

（2）内存保护

①确保每道用户程序都仅在自己的内存空间内运行，互不干扰

②决不允许用户程序访问操作系统的程序和数据，也不允许用户程序转移到非共享的其他用户程序中去执行。

（3）地址映射将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址。

（4）内存扩充借助虚拟存储技术从逻辑上扩充内存数量。

①请求调入功能 ②置换功能

17. 设备管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？

设备管理的主要任务如下: (1)完成用户进程提出的I/O请求,为用户进程分配所需的I/O 设备,并完成指定的I/O 操作, (2)提高CPU和IO设备的利用率,提高I/O速度,方便用户使用I/O设备。为实现上述任务,设备管理应具有缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等功能。

（1）缓冲管理缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾，提高CPU利用率，提高系统吞吐量。

（2）设备分配根据用户进程的I/O请求，系统现有资源情况以及按照某种设备分配策略，为之分配所需的设备。

（3）设备处理实现CPU和设备控制器之间的通信。

18. 文件管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？

对用户文件和系统文件进行管理以方便用户使用,并保证文件的安全性。

（1）文件存储空间的管理为每个文件分配必要的外存空间，提高外存的利用率，进而提高文件系统的存、取速度。

（2）目录管理为每个文件建立目录项

（3）文件的读/写管理和保护

19. 推动传统OS演变为现代OS的主要因素是什么？

（1）系统安全（2）网络的功能和服务（3）支持多媒体

20. 什么是微内核OS？

微内核OS即现代结构的OS

（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

21. 微内核操作系统具有哪些优点？为何能有这些优点？

微内核OS是建立在模块化、层次化的基础上的，采用了客户/服务器模式和面向对象的程序设计技术。

（1）提高了系统的可扩展性.

（2）增强了系统的可靠性

（3）可移植性强

（4）提供了对分布式系统的支持

（5）融入了面向对象技术

22. 现代操作系统较之传统操作系统又增加了哪些功能和特征？

（1）进程管理（2）低级存储器管理（3）中断和陷入管理

23. 在微内核OS中，为什么要采用客户/服务器模式？

具有传统集中模式无法比拟的优点

（1）数据的分布处理和存储

（2）便于集中管理

（3）灵活性和可扩充性

（4）易于改编应用软件

24. 基于微内核结构的OS中，应用了哪些新技术？

面向对象的程序设计技术

25. 何为微内核技术？在微内核技术中通常提供了哪些功能？

把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次去运行，而留下一个尽量小的内核，用它来完成操作系统中最基本的核心功能。

进程管理；低级存储器管理；中断和陷入管理等功能