大三下每日打卡012（计算机 操作系统第一章课后习题）

操作系统

第一章：操作系统引论

1.设计现代OS的主要目标是什么？

方便性，有效性，可拓展性和开放性。

2.OS的作用可表现在哪几个方面？

OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;OS作为计算机系统资源的管理者;OS实现了对计算机资源的抽象。

3.为什么说操作系统实现了对计算机的抽象？

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不断提出新的应用要求。

5.何谓脱机I/O和联机I/O?

脱机I/O是指把事先装有用户程序和数据的纸带或者卡片输入到纸带输入机或卡片机里面，在外围机的控制下把纸带或者卡片上的数据输入到磁带上，该方法下的输入输出都是由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下完成的。

联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都在主机的直接控制下进行的。

6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么。

推动分时系统形成和发展的主要动力是为了更好满足用户的需求，主要表现在：CPU的分时缩短了作业的平均周转时间，人机交互能使用户直接控制自己的作业，主机的共享可以使多个用户使用同一台计算机，独立的处理自己的作业

7.实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？

关键问题是：当用户自己的终端上输入命令时，系统能够及时接收并及时处理该命令，在用户能够接收的时延内返还给用户。

解决方法：针对及时接收问题，可以在系统上设置多路卡，使主机能够同时接收用户从不同终端上输入的数据，为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令和数据 ；针对及时处理问题，应使每个用户的作业进入内存，为每个作业分配一个时间片，允许作业在自己的时间片里面运行，这样可以在很短的时间内把所有的作业都运行一次。

8.为什么要引入实时操作系统？

实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求并在规定时间内完成对该事件的处理，控制所有实时任务协调一致的运行，引入实时控制OS是为了满应用的需求，并且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，请举例说明。

硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则会出现难以预料的后果，举例如：火箭发射。

软实时任务是指对截止时间并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统的影响并不大，举例如：网页内容的更新，火车售票系统。

10.试从交互性、及时性以及可靠性方面将实时系统与分时系统进行比较。

（1）交互性：实时系统具有交互性，但是人与系统的交互仅限于访问系统中某些特有的专属服务，不像分时系统那天，能向终端用户提供数据和资源共享等服务。

（2）及时性：实时系统和分时系统对实时性的要求相似，都是让人所能接受的等待时间来确认的，而实时系统的及时性是以控制对象要求的开始截止时间和完成截止时间来确认的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的低于100微秒。

（3）可靠性：分时系统要求系统可靠，但是实时系统要求系统高度可靠（更可靠），任何差错都可能为实时系统带来巨大的损失，甚至灾难性的后果，所以在实时系统中，通常采用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，最基本的特征是什么？

并发性，共享性，虚拟性，异步性。并发性和共享性是最基本的特征。

12.在多道程序技术的OS环境下的资源共享和在一般环境下的资源共享有何不同？对于独占资源应采取合作共享方案。

一般情况下的共享与操作系统环境下的共享含义不完全相同，前者只是说明资源能被大家使用，如图书馆中的图书能提供给大家借阅,但并未限定借阅者必须在同一时间(间隔)和同一地点阅读。又如,学校中的计算机机房供全校学生上机,或者说,全校学生共享该机房中的计算机设备,虽然所有班级的上机地点是相同的,但各班的上机时间并不相同。对于这样的资源共享方式,只要通过适当的安排,用户之间并不会产生对资源的竞争,因此资源管理是比较简单的。

而在0S环境下的资源共享或称为资源复用，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。这里在宏观上既限定了时间（进程在内存期间），也限定了地点（内存）。对于这种资源共享方式，其管理就要复杂得多，因为系统中的资源少于多道程序需求的总和，会形成它们对共享资源的争夺。所以，系统必须对资源共享进行妥善管理。

13.什么是时分复用，举例说明它能够提高资源利用率的的根本原因是什么。

时分复用技术，将资源在不同的时间片分配给各进程以使该资源被重复利用，从而提高资源的利用率，如采用时分复用技术的虚拟机，能够在不同的时间片处理多个用户的要求从而使用户感觉在独占主机，而处理机在这期间也被充分的利用。

14.是什么原因是操作系统具有异步性特征？

（1）进程的异步性，进程以人们不可预知的速度向前推进

（2）程序的不可再现性，程序执行的结果有时是不确定的

（3）程序执行时间的不可预知性，即每个程序何时开始执行，按什么顺序执行以及完成时间都是不确定的

15.处理机管理有哪些主要功能，其主要任务是什么？

处理机的主要功能有，进程管理，进程同步，进程通信，调度；

进程管理：为每道作业创建一个或者几个进程，并为之分配必要的资源；控制进程在运行过程中的状态转换；撤销已结束进程。

进程同步：为多个进程的运行进行协调。

进程通信：用来时间相互合作的进程之间的信息交换。

调度：

（1）作业调度：从后后备队列中按照一定的算法，选出若干作业，并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，把处理机分配给他，并设置运行环境，使进程投入使用。

16.内存管理有哪些主要功能，其主要任务是什么？

内存管理的主要功能有：内存分配，内存保护，地址映射，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里运行，彼此互不干扰

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，置换功能等。把硬盘当内存使用

主要任务 : 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，并且能从逻辑上扩充内存。

17.设备管理有哪些主要功能，其主要任务是什么？

设备管理的主要功能有：缓冲管理，设备分配，设备处理。

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？

文件管理的主要功能有：文件储存空间的管理，目录管理，文件的读写管理和保护。

主要任务 : 对用户文件和系统文件进行管理以方便用户使用，并保障文件的安全性

19.试说明推动传统OS演变为现代OS的主要原因是什么？

系统安全；网络的功能和服务；支持多媒体

20.什么是微内核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？它为何有这些优点？

(1)提高了系统的可拓展性

(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(线程)管理。

(2) 低级存储器管理。

(3) 中断和陷入处理。

23.在微内核OS中，为什么要采用客户/服务器模式？

C/S模式具有独特的优点:

(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.在基于微内核结构的OS中，应用了哪些新技术？

在基于微内核结构的OS中,采用面向对象的程序设计技术。

25.所谓微内核技术？在微内核中提供了哪些功能？

把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次(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。