现代操作系统第4版总结
一、操作系统概述
现代操作系统是计算机科学领域的重要组成部分，它们为计算机提供了基础的系统服务，使得计算机能够高效、安全地运行各种应用程序。操作系统的主要功能包括资源管理、进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动程序等。
二、进程与线程
进程是操作系统中运行应用程序的基本单位，它包含了应用程序的代码、数据和运行状态。线程是进程中的一个执行单元，它负责执行进程的一部分代码。线程具有自己的栈和寄存器，并且可以独立地执行。在现代操作系统中，通常采用多线程技术来提高程序的并发性和响应性。
三、内存管理
内存管理是操作系统中非常重要的一个功能，它负责分配和管理计算机中的内存资源。内存管理的主要任务包括内存分配、内存回收、内存保护等。在现代操作系统中，通常采用虚拟内存技术来提高内存的利用率和系统的可靠性。
四、文件系统
文件系统是操作系统中用于管理磁盘存储设备上的文件和目录的机制。文件系统的主要任务包括文件的创建、删除、修改、访问等。在现代操作系统中，常见的文件系统包括FAT32、NTFS、EXT4等。
五、进程通信
进程通信是操作系统中不同进程之间交换信息的机制。进程通信的方式有很多种，包括管道、消息队列、共享内存、信号量等。在现代操作系统中，通常采用多种进程通信方式来满足不同应用程序的需求。
六、死锁与饥饿
死锁是指两个或多个进程在等待对方释放资源，导致它们都无法继续执行的情况。饥饿是指某个进程长时间得不到足够的资源，无法正常运行的情况。为了避免死锁和饥饿的发生，现代操作系统通常采用多种策略来调度和管理进程和资源。
七、操作系统的安全
操作系统的安全性是现代操作系统中的重要问题之一。操作系统的安全性包括数据保密性、完整性和可用性三个方面。为了提高操作系统的安全性，现代操作系统通常采用多种安全机制和技术，例如访问控制、加密技术、防火墙等。
八、现代操作系统设计趋势
随着计算机技术的不断发展，现代操作系统的设计趋势也在不断变化。目前，操作系统的设计趋势包括以下几个方面：
1.微内核设计：微内核设计是一种将操作系统的主要功能模块化，并将它们
作为独立的进程运行的设计方式。这种设计方式可以提高操作系统的可扩展性和可维护性。
2.云计算和虚拟化技术：云计算和虚拟化技术是现代操作系统中的重要技术
之一。它们可以将物理资源（例如服务器、数据库等）汇聚到一个虚拟的云中，然后通过网络对外提供服务。这种技术可以提高资源的利用率和系统的可靠性。
3.智能化和自动化：现代操作系统越来越注重智能化和自动化技术的应用。
例如，人工智能技术可以用于操作系统的调度和管理，自动化技术可以用于系统的部署和维护等。这些技术可以提高操作系统的效率和响应性。4.分布式和并行化：随着计算机技术的发展，分布式和并行化技术成为了现
代操作系统中的重要技术之一。它们可以将多个独立的计算机系统连接起来，形成一个虚拟的分布式系统。这种技术可以提高系统的可扩展性和可靠性。
第四章文件系统习题 Q1: 给出文件/etc/passwd的五种不同的路径名。（提示：考虑目录项”.”和”…”。） A: /etc/passwd /./etc/passwd /././etc/passwd /./././etc/passwd /etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwd Q2：在Windows中，当用户双击资源管理器中列出的一个文件时，就会运行一个程序，并以这个文件作为参数。操作系统要知道运行的是哪个程序，请给出两种不同的方法。 A:Windows使用文件扩展名。每种文件扩展名对应一种文件类型和某些能处理这种类型的程序。另一种方式时记住哪个程序创建了该文件，并运行那个程序。Macintosh以这种方式工作。
Q3：在早期的UNIX系统中，可执行文件（a.out）以一个非常特別的魔数开始，这个数不是随机选择的。这些文件都有文件头，后面是正文段和数据段。为什么要为可执行文件挑选一个非常特别的魔数，而其他类型文件的第一个字反而有一个或多或少是随机选择的魔数？ A：这些系统直接把程序载入内存，并且从word0（魔数）开始执行。为了避免将header作为代码执行，魔数是一条branch指令，其目标地址正好在header之上。按这种方法，就可能把二进制文件直接读取到新的进程地址空间，并且从0 开始运行。 Q4: 在UNIX中open系统调用绝对需要吗？如果没有会产生什么结果？ A: open调用的目的是：把文件属性和磁盘地址表装入内存，便与后续调用的快速访问。 首先，如果没有open系统调用，每次读取文件都需要指定要打开的文件的名称。系统将必须获取其i节点，虽然可以缓存它，但面临一个问题是何时将i节点写回磁盘。可以在超时后写回磁盘，虽然这有点笨拙，但它可能起作用。 Q5:在支持顺序文件的系统中总有一个文件回绕操作，支持随机存取
计算机操作系统第四版 计算机操作系统是计算机科学中关注的重要领域之一。 操作系统是管理计算机系统硬件和软件资源的核心程序，它对计算机的运行、管理、维护和安全都扮演着至关重要的角色。本文将介绍计算机操作系统第四版的概述和重点内容。 一、操作系统的定义 操作系统是计算机系统中最基本的软件，它负责管理计 算机系统的硬件和软件资源。操作系统由内核和外壳两部分组成，内核是操作系统的核心部分，负责管理并控制系统硬件设备和资源的访问，而外壳则是操作系统提供给用户的各种接口、命令、程序和应用的集合。 操作系统的功能主要包括：管理系统资源，处理进程和 线程，提供系统服务，实现文件管理、内存管理和存储管理功能，保障系统安全和稳定性。 二、计算机操作系统第四版的概述 《计算机操作系统 - 第四版》是由美国加州大学伯克利 分校的Andew S. Tanenbaum和荷兰阿姆斯特丹自由大学的Herbert Bos合作编写的一部经典教材，它在计算机操作系统 领域被公认为是标志性著作之一。该书于2014年第三次出版，对最新的操作系统技术和发展趋势进行了全面的梳理和介绍。 该书的主要内容涵盖了现代操作系统的体系结构、进程 管理、内存管理、文件系统、磁盘管理、网络通信、安全等领域，同时涵盖了许多新兴技术和热门话题，如多核处理器、云计算、虚拟化等。该书在全球范围内广泛应用于计算机科学和
工程专业的教育和研究之中。 三、操作系统的体系结构 在计算机操作系统中，体系结构是操作系统的核心部分，它决定了操作系统管理所有资源的结构和组织方式、数据结构、算法等。操作系统的体系结构可以分为单体式和微内核两类。 单体式操作系统采用单一核心结构，所有的系统调用都 由内核执行。微内核操作系统则将操作系统分为较小的内核和更高层的服务进程，通过定义标准接口实现它们之间的通信。微内核的优点是极大地提高了整个系统的可靠性和安全性，缺点是执行效率较低。 另外，还有一种叫做混合式操作系统的体系结构，它的 设计是将单体式和微内核两种体系结构结合起来，以获得两者的优点，并克服缺点。 四、进程管理 进程是计算机中正在运行的程序的基本单位。进程管理 是操作系统的重要功能之一，它负责进程的创建和销毁、进程间的通信和同步、进程的调度和优先级等。 进程调度是进程管理的核心。操作系统采用了不同的调 度算法来决定哪个进程应该被执行，如先来先服务、最短作业优先、时间片轮转和优先级调度等算法。进程的优先级是由用户或操作系统定义的，它决定了进程被调度的优先级高低。 此外，进程间通信和同步也是进程管理的核心功能。进 程之间通信可以采用共享内存、管道和套接字等方式，在进程间共享数据和信息。进程同步是指程序需要保证在一个进程执行完成之后另一个进程才能开始执行。进程同步的实现方式包括互斥量、条件变量、信号量等。 五、内存管理
《现代操作系统》看了两个多月才看了前面200页，很多都似懂非懂，权且将自己认为重要的概念抄下来，以备后续查看。 0. 概述 （1）操作系统的概念 对操作系统的定义，有两种说法，一种声称操作系统是计算机的扩展器，一种声称操作系统是计算机资源集的抽象。 所谓操作系统是计算机的扩展，是将操作系统当做计算机对外的接口。对外包括对应用程序，对程序员，对用户。操作系统对计算机进行“化妆”，将计算机“丑陋晦涩”的硬件对外隐藏，而向外呈现界面友好清晰，更易理解的操作系统。如下图所示：
所谓操作系统是计算机资源集的抽象，是指操作系统将计算机资源（处理器，存储器以及I/O设备等）进行抽象以及管理。将CPU处理抽象为进程，将内存抽象为地址空间，磁盘抽象成文件。而这一切抽象都是为了实现多道程序设计，即可以在一个计算机上同时运行多个互不干扰程序。 （2）操作系统的作用 操作系统的主要任务是在相互竞争的程序之间有序地控制对处理器、存储器以及其他I/O接口设备的分配。其主要任务包括管理资源分配，评估使用代价和调节资源分配的冲突，记录哪个程序在用什么资源，用多少，用多久。资源管理包括用以下两种不同方式实现多路复用：在时间上复用（进程调度：CPU 时间片轮转）和在空间上复用（内存管理：虚拟内存，页面置换；磁盘管理：文件系统）。在时间上分配CPU资源需要考虑该进程在上面运行多久，下一次切换到哪一个进程。在空间上分配存储空间需要考虑给每个进程分配多少内存，如果内存不足的时候，将哪个页面置换到磁盘以腾出空间。 操作系统的主要功能：为用户程序提供抽象和管理计算机资源。用户程序和操作系统之间的交互处理是前者。用户程序和操作系统之间的交互主要是处理抽象。对于管理计算机资源系统（进程调度，内存置换等）一般自动完成。所以主要是用户程序与操作系统的交互。用户程序通过操作系统提供的接口来访问底层的系统。操作系统提供一种特殊的过程调用——系统调用，该种过程调用可以由用户态陷入
计算机操作系统学习总结一填空： 1．操作系统为用户提供三种类型的使用接口,它们是命令方式和系统调用和图形用户界面; 2．进程在执行过程中,因时间片用完将进入就绪状态; 3．在响应比最高者优先的作业调度算法中,当各个作业等待时间相同时,运行时间短的作业将得到优先调度；当各个作业要求运行的时间相同时,等待时间长的作业得到优先调度; 4．当一个进程独占处理器顺序执行时,具有两个特性：封闭性和可再现性; 5．程序经编译或汇编以后形成目标程序,其指令的顺序都是以零作为参考地址,这些地址称为逻辑地址; 6．文件的逻辑结构分流式文件和记录式文件二种; 7．进程由程序、数据和进程控制块PCB组成; 8．对信号量S的操作只能通过原语操作进行,对应每一个信号量设置了一个等待队列; 9．操作系统是运行在计算机裸机系统上的最基本的系统软件; 10．虚拟设备是指采用SPOOLING技术,将某个独享设备改进为供多个用户使用的的共享设备; 11．在分时系统中,时间片给定,用户数越多,响应时间越长; 12．段式管理中,以段为单位,每段分配一个连续区;由于各段长度不同,所以这些存储区的大小不一,而且同一进程的各段之间不要求连续; 13．逻辑设备表LUT的主要功能是实现设备独立性;
14在采用请求分页式存储管理的系统中,地址变换过程可能会因为缺页和越界等原因而产生中断;的调度分为高级、中级和低级三种,其中低级调度是指进程调度; 17．文件的物理结构分为顺序文件、索引文件和索引顺序文件; 18．所谓设备控制器,是一块能控制一台或多台外围设备与CPU并行工作的硬件; 19.利用文件目录实现文件共享,文件系统必须设置一个基本文件目录; 20分页管理储管理方式能使存储碎片尽可能少,而且使内存利用率较高,管理开销小;20. 计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件; 21. 操作系统目前有五大类型：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; 22.按文件的逻辑存储结构分,文件分为有结构文件,又称为记录式文件和无结构文件,又称流式文件; 23.航空订票系统属于实时操作系统; 24、在设备管理中,为了克服独占设备速度较慢、降低设备资源利用率的缺点,引入了虚拟分配技术,即用共享设备模拟独占设备; 25、常用的内存管理方法有分区管理、页式管理、段式管理和段页式管理; 26、CPU交替执行系统内核程序和用户程序,这种CPU的不同工作模式称为管态和目态 ; 27、在存储管理中常用虚拟存储器方式来摆脱主存容量的限制; 28、在请求页式管理中,当硬件变换机构发现所需的页不在内存时,产生缺页中断信号,中断处理程序作相应的处理;
“操作系统”课程教材建设与教学实施探讨 摘要:教材建设是课程建设和人才培养的核心,本文以作者编著出版的理论课教材《操作系统教程》(第4版)为背景,重点讨论“操作系统”讲什么?怎么讲?以及教材的总体规划与建设,文章还扼要介绍了“操作系统”课堂教学实施中的心得体会,为进一步提高“操作系统”课程教学质量“抛砖引玉”。 关键词:操作系统;课堂教学;教学实施 操作系统是计算机系统的核心和灵魂,是最为基础的软件系统,构造极为复杂。“操作系统”课程是计算机相关专业的专业核心课程,通过该课程的学习不但要求学生掌握操作系统的基本理论和知识,具有剖析、设计和实现操作系统的基本能力,而且应该培养学生的软件开发能力、技术创新能力、科学作风与综合素质等。因此,计算机科学与技术专业的学生必须要学好这门专业课程。 由于操作系统理论性与实践性结合紧密,涉及学科抽象、理论、设计3个形态,与理论模型、算法设计、软件系统、工程实现、程序设计、领域应用等密切相关,具有理论性强、概念抽象、难以理解掌握,设计技巧高、实现机制精妙、代码量庞大,技术发展迅速、知识更新快、内容广泛且与多个方向交叉等特征,因此“操作系统”教学有相当难度。 多年来,我们积极开展“操作系统”课程建设,跟踪计算机科学与技术的新趋势、新技术、新方法,不断更新教学大纲、理论教材、实验教材、电子教案、教学方法、实验环节,革新课堂教学和实验教学的内容和手段,改进考核评分办法、探索加强能力培养的途径,组建和培养教学师资梯队,开发数字化网络支撑平台,多方位、立体化推进“操作系统”课程教学质量的提高。 教材建设是课程建设和人才培养的核心,本文以作者编著出版的理论课教材《操作系统教程》(第4版)为背景,结合教材的总体规划与建设,围绕”操作系统”讲什么?怎么讲?介绍多年来在“操作系统”课堂教学上的心得体会,以期抛砖引玉。 2操作系统理论教材的规划与建设 2.1教材建设历史 南京大学是国内最先开展操作系统研究与教学的单位之一,我校自1973年为计算机专业本课生开设“操作系统”课程开始,到2009年为止,30多年间,共出版操作系统教材7本。1980年出版《操作系统原理》(人民邮电出版社),1987年出版《分布式操作系统》(国防工业出版社),1989年出版《操作系统教程》(高教出版
第二章进程管理 第一部分教材习题（P81） 3、为什么程序并发执行会产生间断性特征？（P36） 4、程序并发执行，为何会失去封闭性和可再现性？（P37） 【解】程序在并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行已失去了封闭性。同时由于失去了封闭性，也将导致其再失去可再现性。程序在并发执行时，由于失去了封闭性，程序经过多次执行后，其计算机结果已与并发程序的执行速度有关，从而使程序的执行失去了可再现性。 5、在操作系统中为什么要引入进程概念？（P37）它会产生什么样的影响？ 【解】 在操作系统中引入进程的概念，是为了实现多个程序的并发执行。传统的程序不能与其他程序并发执行，只有在为之创建进程后，才能与其他程序（进程）并发执行。这是因为并发执行的程序（即进程）是“停停走走”地执行，只有在为它创建进程后，在它停下时，方能将其现场信息保存在它的PCB中，待下次被调度执行是，再从PCB中恢复CPU现场并继续执行，而传统的程序却无法满足上述要求。 建立进程所带来的好处是使多个程序能并发执行，这极提高了资源利用率和系统吞吐量。但管理进程也需付出一定的代价，包括进程控制块及协调各运行机构所占用的存空间开销，以及为进行进程间的切换、同步及通信等所付出的时间开销。 6、试从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序？（P37） 【解】 （1）动态性：进程既然是进程实体的执行过程，因此，动态性是进程最基本的特性。动态性还表现为：“它由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤消而消亡”。可见，进程有一定的生命期。而程序只是一组有序指令的集合，并存放在某种介质上，本身并无运动的含义，因此，程序是个静态实体。 （2）并发性：所谓进程的并发，指的是多个进程实体，同存于存中，能在一段时间同时运行。并发性是进程的重要特征，同时也成为OS的重要特征。引入进程的目的也正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是无法并发执行的。 （3）独立性：进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。凡未建立进程的程序，都不能作为一个独立的单位参加运行。 试比较进程与程序的异同。 【解】进程和程序是紧密相关而又完全不同的两个概念。 （1）每个进程实体中包含了程序段和数据段这两个部分，因此说进程与程序是紧密相关的。但从结构上看，进程实体中除了程序段和数据段外，还必须包含一个数据结构，即PCB。（2）进程是程序的一次执行过程，因此是动态的；动态性还表现在进程由创建而产生、由调度而执行、由撤消而消亡，即它具有一定的生命期。而程序则只是一组指令的有序集合，并可
现代操作系统第4版总结 一、操作系统概述 现代操作系统是计算机科学领域的重要组成部分，它们为计算机提供了基础的系统服务，使得计算机能够高效、安全地运行各种应用程序。操作系统的主要功能包括资源管理、进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动程序等。 二、进程与线程 进程是操作系统中运行应用程序的基本单位，它包含了应用程序的代码、数据和运行状态。线程是进程中的一个执行单元，它负责执行进程的一部分代码。线程具有自己的栈和寄存器，并且可以独立地执行。在现代操作系统中，通常采用多线程技术来提高程序的并发性和响应性。 三、内存管理 内存管理是操作系统中非常重要的一个功能，它负责分配和管理计算机中的内存资源。内存管理的主要任务包括内存分配、内存回收、内存保护等。在现代操作系统中，通常采用虚拟内存技术来提高内存的利用率和系统的可靠性。 四、文件系统 文件系统是操作系统中用于管理磁盘存储设备上的文件和目录的机制。文件系统的主要任务包括文件的创建、删除、修改、访问等。在现代操作系统中，常见的文件系统包括FAT32、NTFS、EXT4等。 五、进程通信 进程通信是操作系统中不同进程之间交换信息的机制。进程通信的方式有很多种，包括管道、消息队列、共享内存、信号量等。在现代操作系统中，通常采用多种进程通信方式来满足不同应用程序的需求。 六、死锁与饥饿 死锁是指两个或多个进程在等待对方释放资源，导致它们都无法继续执行的情况。饥饿是指某个进程长时间得不到足够的资源，无法正常运行的情况。为了避免死锁和饥饿的发生，现代操作系统通常采用多种策略来调度和管理进程和资源。 七、操作系统的安全
操作系统的安全性是现代操作系统中的重要问题之一。操作系统的安全性包括数据保密性、完整性和可用性三个方面。为了提高操作系统的安全性，现代操作系统通常采用多种安全机制和技术，例如访问控制、加密技术、防火墙等。 八、现代操作系统设计趋势 随着计算机技术的不断发展，现代操作系统的设计趋势也在不断变化。目前，操作系统的设计趋势包括以下几个方面： 1.微内核设计：微内核设计是一种将操作系统的主要功能模块化，并将它们 作为独立的进程运行的设计方式。这种设计方式可以提高操作系统的可扩展性和可维护性。 2.云计算和虚拟化技术：云计算和虚拟化技术是现代操作系统中的重要技术 之一。它们可以将物理资源（例如服务器、数据库等）汇聚到一个虚拟的云中，然后通过网络对外提供服务。这种技术可以提高资源的利用率和系统的可靠性。 3.智能化和自动化：现代操作系统越来越注重智能化和自动化技术的应用。 例如，人工智能技术可以用于操作系统的调度和管理，自动化技术可以用于系统的部署和维护等。这些技术可以提高操作系统的效率和响应性。4.分布式和并行化：随着计算机技术的发展，分布式和并行化技术成为了现 代操作系统中的重要技术之一。它们可以将多个独立的计算机系统连接起来，形成一个虚拟的分布式系统。这种技术可以提高系统的可扩展性和可靠性。
1、什么是操作系统的基本功能？ 操作系统的功能是管理和控制计算机系统中所有软硬件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。其基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和用户接口等 3、实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？ 关键问题：使用户能与自己的作业交互；（即用户在自己的终端上键入一命令以请求系统服务后，系统能及时地接收并处理该命令，并在用户能够接受的时延内将结果返回给用户） 如何解决：及时接收命令和返回输出结果很容易做到，只要在系统中配置一多路卡，并为每个终端配置一个缓冲区来暂存用户键入的命令和输出的结果便可以了。因此，要着重解决的问题是确保在较短的时间内，系统中所有的用户程序都能执行一次，从而使用户键入的命令能够得到及时处理。为此，系统不应让一个作业长期占用CPU直至它运行结束，而应设置一个较短的时间片，并规定每个程序只能运行一个时间片，然后，不管它是否运行完毕，都必须将CPU让给下一个作业，从而使所有的作业都得到及时的处理，使用户的请求得到及时的响应。 4、OS有哪几大特征？他们之间有何关系？其最基本的特征是什么？ （1）并发和共享互为存在的条件 （2）虚拟以并发和资源共享为前提：为使并发进程能更方便、更有效地共享资源，操作系统常采用多种虚拟技术来在逻辑上增加CPU和设备的数量以及存储器的容量，从而解决众多并发进程对有限的系统资源的争用问题 （3）异步性是并发和共享的必然结果 5、是什么原因使操作系统具有异步性特征？ 异步性是并发和共享的必然结果。操作系统允许多个并发进程共享资源，相互合作，使得每个进程的运行过程受到其他进程的制约，不再“一气呵成”，而是“走走停停”这必然导致异步性特征的产生。 6、区别网络操作系统与分布式操作系统？ 相似：网络结构、通信方式和资源管理方法 网络：信息交换，资源共享 分布式：并行执行，相互协作 14．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
一、选择题 1. 与计算机硬件关系最密切的软件是（）。 A.编译程序 B.数据库管理系统 C.游戏程序 D.OS 2. 现代OS具有并发性和共享性，是（）的引入导致的。 A.单道程序 B. 磁盘 C. 对象 D.多道程序 3. 操作系统的主要功能有（）。 A.进程管理、存储器管理、设备管理、处理机管理 B.虚拟存储管理、处理机管理、进程调度、文件系统 C.处理机管理、存储器管理、设备管理、文件系统 D.进程管理、中断管理、设备管理、文件系统 4. 要求在规定的时间内对外界的请求必须给予及时响应的OS是（）。 A.多用户分时系统 B.实时系统 C.批处理系统时间 D.网络操作系统 5. 操作系统是对（）进行管理的软件。 A.硬件 B.软件 C.计算机资源 D.应用程序 6.（）对多用户分时系统最重要。 A.实时性 B.交互性 C.共享性 D.运行效率 7.（）对多道批处理系统最重要。 A.实时性 B.交互性 C.共享性 D.运行效率 8. ( )对实时系统最重要。 A.及时性 B.交互性 C.共享性 D.运行效率 9. ( )操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机。 A.网络 B.分布式 C.分时 D.实时 10. 如果分时操作系统的时间片一定，那么（），则响应时间越长。 A.用户数越少 B.用户数越多 C.内存越小 D.内存越大 11. 下面6个系统中，必须是实时操作系统的有（）个。 ·航空订票系统 ·过程控制系统 ·机器口语翻译系统 ·计算机辅助系统 ·办公自动化系统 ·计算机激光照排系统 A.1 B.2 C.3 D.4 12. 下面对OS不正确的描述是（）。 A.OS是系统资源管理程序 B.OS是为用户提供服务的程序 C.OS是其它软件的支撑软件 D.OS是系统态程序的集合
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。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×t2。 5.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680ns。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。
操作系统(第四版)汤晓丹第一章习题答案
1第二章课后习题答案 1.设计现代os的主要目标是什么？ 答：a有效性、方便性、可扩充性、开放性、 2、OS的作用表现在那几个方面？ 答：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OS实现了对计算机资源的抽象？ 答：OS首先在裸机上覆盖议程I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层抽象； 在第一层软件上再覆盖文件管理软件，视线里对硬件资源的第二层次抽象，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，由他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？ 答：主要动了来源于四个方面的社会需求与技术发展： 不断提高计算机资源的利用率； 方便用户 硬件的不断更新换代； 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和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者程序输入到磁带上，该方式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的都是在煮鸡蛋直接控制下进行的。 6、试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？ 答：推动分时系统形成和发展的主要动力是为了更好的满足客户的需要，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；主机的共享事用户能同时使用同一台计算机，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？ 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
第三章内存管理习题 有一个设计，为了对2KB 大小的块进行加锁，会对每个块分配一个 4bit 的密钥，这个密钥存在PSW〔程序状态字〕中，每次内存引用时，CPU 都会进行密钥比较。但该设计有诸多弊端，除了描述中所言，请其他提出最少两条弊端。 A：密钥只有四位，故内存只能同时容纳最多十六个进度；需要用特别硬件进行 比较，同时保证操作迅速。 2.在图 3-3 中基址和界线存放器含有相同的值 16384 ，这是巧合，还是它们总是相等？若是这可是巧合，为什么在这个例子里它们是相等的？ A：巧合。基地址存放器的值是进度在内存上加载的地址；界线存放器指示储藏 区的长度。 3.交换系统经过缩短来除掉悠闲区。假设有很多悠闲区和数据段随机分布，而且 读或写 32 位长的字需要 10ns 的时间，缩短 128MB 大概需要多长时间？为了简 单起见，假设悠闲区中含有字0，内存中最高地址处含有有效数据。 A：32bit=4Byte===>每字节10/4=2.5ns 128MB=1282^20=2^27Byte对每个字节既要读又要写， 22.5*2^27=671ms 4.在一个交换系统中，按内存地址排列的悠闲区大小是10MB ，4MB ，20MB ，18MB ，7MB ，9MB ，12MB ，和 15MB 。对于连续的段央求： (a)12MB (b)10MB (c) 9MB
使用首次适配算法，将找出哪个悠闲区？使用最正确适配、最差适配、下次适配算法呢？ A：首次适配算法： 20MB ，10MB ，18MB ；最正确适配算法： 12MB ， 10MB ，9MB ；最差适配算法： 20MB ；18MB ；15MB ；下次适配算法： 20MB ；18MB ；9MB ； 5.物理地址和虚假地址有什么差异？ A：实质内存使用物理地址。这些是储藏器芯片在总线上反响的数字。虚假地址 是指一个进度的地址空间的逻辑地址。因此，拥有32 位字的机器能够生成高达 4GB 的虚假地址，而无论机器的内存可否多于或少于4GB。 6.对下面的每个十进制虚假地址，分別使用4KB 页面和 8KB 页面计算虚假页号 和偏移量： 20000 ，32768 ， 60000 。 A：变换为二进制分别为：虚假地址应该是16位 页面偏移量范围0～4027 ，需要 12 位来储藏偏移量，剩下 4 位作为页号；同理8KB页面需要13位来储藏偏移量，剩下 3 位作为页号；因此，4KB | 8KB 页号 | 偏移量 | 页号 | 偏移量 1000 7. 使用图 3-9 的页表，给出下面每个虚假地址对应的物理地址：
《操作系统》课程教学大纲 《操作系统》课程教学大纲 一、课程简介《操作系统》是计算机科学的重要组成部分，是计算机专业学生必修的核心课程之一。本课程旨在使学生掌握操作系统的基本原理、设计和实现技术，为后续的深入学习和实际开发打下坚实的基础。 二、课程目标通过本课程的学习，学生将能够： 1、理解并掌握操作系统的基本概念、原理和设计思想； 2、熟悉常见的操作系统结构和组织； 3、理解并掌握进程管理、内存管理、文件系统和网络等方面的基本原理和技术； 4、能够分析和解决操作系统相关的实际问题； 5、培养独立思考和解决问题的能力，提高综合素质。 三、课程内容本课程主要包括以下内容： 1、操作系统基本概念和原理； 2、进程管理：进程的概念、创建与终止、并发控制；
3、内存管理：内存的分配与回收、虚拟内存的概念和实现； 4、文件系统：文件的概念、组织和访问、磁盘管理和文件系统的安全性； 5、网络：网络的基本概念、协议和服务，操作系统的网络功能； 6、安全性：操作系统的安全性机制和攻击方式，安全防护措施。 四、教学方法本课程采用多种教学方法，包括： 1、课堂讲解：系统地介绍课程知识和理论； 2、案例分析：通过分析实际案例，提高学生的理解和分析能力； 3、实验实践：通过实验和实践，加深对理论知识的理解和掌握； 4、小组讨论：通过小组讨论，促进学生的交流和合作，加深对课程知识的理解。 五、考试方式本课程的考试采用以下方式： 1、平时作业：完成课堂布置的作业，巩固所学知识； 2、期中考试：通过书面考试，检查学生对课程知识的掌握情况； 3、期末考试：通过书面考试，全面考察学生对课程的掌握情况； 4、实验实践：完成实验和实践任务，提高学生的实际操作能力。
现代操作系统第四版第二章答案 现代操作系统第二章进程与线程习题 1. 图2-2中给出了三个进程状态，在理论上，三个状态可以有六种转换，每个状态两个。但是，图中只给出了四种转换。有没有可能发生其他两种转换中的一个或两个 A:从阻塞到运行的转换是可以想象的。假设某个进程在I/O上阻塞，而且I/O结束，如果此时CPU空闲，该进程就可以从阻塞态直接转到运行态。而另外一种转换（从阻塞态到就绪态）是不可能的。一个就绪进程是不可能做任何会产生阻塞的I/O或者别的什么事情。只有运行的进程才能被阻塞。 2.假设要设计一种先进的计算机体系结构，它使用硬件而不是中断来完成进程切换。CPU需要哪些信息请描述用硬件完成进程切换的工作过程。 A:应该有一个寄存器包含当前进程表项的指针。当I/O结束时，CPU将把当前的机器状态存入到当前进程表项中。然后，将转到中断设备的中断向量，读取另一个过程表项的指针（服务例程），然后，就可以启动这个进程了。 3.当代计算机中，为什么中断处理程序至少有一部分是用汇编语言编写的 A：通常，高级语言不允许访问CPU硬件，而这种访问是必需的。例如，中断处理程序可能需要禁用和启用某个特定设备的中断服务，或者处理进程堆栈区的数据。另外，中断服务例程需要尽快地执行。（补充）主要是出于效率方面的考量。中断处理程序需要在尽量短的时间内完成所需的必要处理，尽量减少对线程/程序流造成的影响，因此大部分情况下用汇编直接编写，跳过了通用编译过程中冗余的适配部分。 4.中断或系统调用把控制转给操作系统时，为什么通常会用到与被中断进程的栈分离的内核栈 A：内核使用单独的堆栈有若干的原因。其中两个原因如下：首先，
操作系统教程第4版课程设计 一、前言 操作系统是计算机科学中的一个基础理论，也是计算机应用领域中的核心技术，具有非常重要的价值。操作系统教程第4版是操作系统方面的经典教材，本文旨在根据该教材的要求，设计一个操作系统课程实践项目。 二、课程设计要求 1. 项目内容 本次课程设计要求学生设计一个操作系统内存分配和管理系统。具体要求如下： •实现基于优先级的进程调度算法； •设计并实现PCB（进程控制块）的数据结构； •设计并实现内存分配和回收算法； •实现虚拟内存管理； •实现进程间通信的机制。 2. 实现工具 开发语言：C++ 开发平台：Windows/Linux
3. 设计要求 在设计过程中，需要考虑以下要求： •代码的可读性和可维护性； •系统的稳定性和异常处理能力； •系统性能的优化。 4. 实现过程 本次课程设计的过程主要包括以下阶段： 1.系统需求的分析与概要设计 2.详细设计及编码 3.联调测试及系统性能分析 4.编写报告 三、课程设计分析 1. 系统需求分析 本次课程设计是设计一个操作系统内存分配和管理系统。该系统需要实现基于优先级的进程调度算法，设计PCB的数据结构，实现内存分配和回收算法，实现虚拟内存管理，以及实现进程间通信的机制。该系统的需求分析可以分为以下几个方面： •功能需求分析； •性能需求分析； •可靠性需求分析；
•安全性需求分析。 2. 系统设计与实现 在设计操作系统内存分配和管理系统时，需要考虑系统的结构设计、数据结构设计、算法设计、调度策略设计以及测试验证。 2.1 结构设计 内存分配和管理系统需要分为几个模块：任务（进程）管理模块、 内存管理模块、虚拟内存管理模块、进程间通信模块。下面对这几个 模块进行详细介绍。 2.1.1 任务（进程）管理模块 任务（进程）管理模块的主要作用是负责进程的创建、销毁和管理。在该模块中，需要实现以下功能： •进程的创建和销毁； •进程状态的管理； •进程调度与切换； •进程间通信。 2.1.2 内存管理模块 内存管理模块的主要作用是管理物理内存和页面文件，分配和回收 物理内存，记录资源使用情况。在该模块中，需要实现以下功能：•物理内存空间的分配和回收； •内存块管理；
计算机硬件相关书籍 1.《计算机组成原理》（第 2 版）- 作者：唐朔飞 这本书是计算机硬件领域的经典教材，系统地介绍了计算机组成原理、数字电路设计、指令系统和 CPU 设计等方面的知识，适合计算机科学专业的学生和从事计算机硬件开发的工程师阅读。 2.《深入理解计算机系统》（第 3 版）- 作者：Randal E. Bryant、David R. O'Hallaron 这本书从系统的角度出发，介绍了计算机硬件和操作系统的基本原理和交互方式，包括处理器、存储器、I/O 系统和网络等方面的内容，适合计算机科学专业的学生和从事系统开发的工程师阅读。 3.《计算机体系结构：量化研究方法》（第 5 版）- 作者：John L. Hennessy、David A. Patterson 这本书介绍了计算机体系结构的定量研究方法，包括指令集架构、流水线、并行处理、存储器层次结构和 I/O 系统等方面的知识，适合计算机科学专业的学生和从事计算机体系结构研究的工程师阅读。 4.《现代操作系统》（第 4 版）- 作者：Andrew S. Tanenbaum、Herbert Bos 这本书介绍了计算机操作系统的设计和实现原理，包括进程管理、内存管理、文件系统和网络等方面的内容，适合计算机科学专业的学生和从事操作系统开发的工程师阅读。 5.《数字电路与系统设计》（第 3 版）- 作者：曹力、俞凯、陈玉明
这本书介绍了数字电路和系统设计的基本原理和方法，包括组合逻辑电路、时序逻辑电路、状态机和 FPGA 系统设计等方面的内容，适合计算机科学专业的学生和从事数字电路设计的工程师阅读。
2021年出版的操作系统的书籍 一、概述 随着科技的不断发展，操作系统作为计算机科学领域的重要组成部分，其研究和应用也日益受到重视。操作系统的相关书籍更是随之不断涌现，以满足不同读者的需求。本文将对2021年出版的操作系统书籍进行总结和评述，为读者选择适合自己的操作系统书籍提供参考。 二、国内2021年出版的操作系统书籍 1.《现代操作系统（第4版）》 本书由美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的教授Andrew S. Tanenbaum和阿姆斯特丹自由大学的教授Herbert Bos合著。作为 操作系统领域经典教材之一，《现代操作系统》系统地介绍了操作系 统的基本概念、原理和设计。本次更新的第4版在保留原有内容的基 础上，对其中的一些内容进行了更新和补充，适用于计算机科学与技 术相关专业的学生以及从事计算机系统设计和开发的工程师。 2.《操作系统实践技术通论》 作者孙春雷、朱洁合著的《操作系统实践技术通论》亦是一本较为优 秀的操作系统书籍。本书基于国外权威著作编写而成，结合了国内的 教学实践和科研成果，系统地介绍了操作系统的概念、算法与模型、 实现技术等内容。该书通过具体案例和实践技术的讲解，有利于读者 深入理解和掌握操作系统的基本原理和编程技术。
三、国外2021年出版的操作系统书籍 1.《Operating System Concepts（第10版）》 由Silberschatz、Galvin和Gagne合著的《Operating System Concepts》是计算机科学领域中备受推崇的经典教材之一。本书由浅入深地介绍了操作系统的原理、设计和实现，并着重讲解了操作系统在当今计算机系统中的重要性。最新的第10版在内容上对一些新兴技术和发展趋势进行了详细的介绍，对读者了解操作系统的最新发展具有重要意义。 2.《Modern Operating Systems（第5版）》 Andrew S. Tanenbaum和Herbert Bos合著的著名操作系统教材《Modern Operating Systems》第5版于2021年出版。该书系统地介绍了操作系统的相关概念、原理和设计，并结合了当今最新的技术发展和趋势，对分布式系统、云计算等内容进行了深入讲解。本书在内容上较以往版本进行了全面更新，对读者了解操作系统的最新进展具有重要意义。 四、结语 2021年出版的操作系统书籍，无论是国内还是国外的著作，在内容丰富性、权威性和适应性方面都取得了显著进步。针对读者的不同需求和背景，这些书籍都提供了多样的选择。希望读者在选择操作系统书籍时，能综合考量自己的实际需求，选择适合自己的优质书籍，进一
考研专业课资料操作系统 考研专业课资料：操作系统 操作系统（Operating System，OS）是一种控制和管理计算机硬件 资源与软件资源的程序集合，是计算机系统中最重要的系统软件之一。它不仅提供了用户与计算机之间的接口，还负责管理和分配计算机的 各种资源，包括处理器、内存、输入输出设备等。在考研专业课中， 操作系统是必修课程之一，旨在让学生深入了解操作系统的原理、设 计和实现，以及掌握实际应用中的操作系统技术。本文将介绍操作系 统的相关资料，并提供一些学习操作系统的建议。 一、经典教材推荐 学习操作系统首先需要选择一本优秀的教材作为学习的依据。以下 是几本在考研复习中被广泛推荐的教材： 1. 《操作系统概念（第9版）》 作者：Abraham Silberschatz、Peter B. Galvin、Greg Gagne 特点：全面覆盖了操作系统的核心概念、原理和设计，深入浅出 地介绍了各种经典算法和技术。 适用对象：初学者和进阶学习者。 2. 《现代操作系统（第4版）》 作者：Andrew S. Tanenbaum、Herbert Bos
特点：着重介绍了现代操作系统的设计和实现原理，涵盖了分布式操作系统、实时操作系统等前沿内容。 适用对象：对操作系统有一定基础和兴趣的学生。 3. 《操作系统导论》 作者：Remzi H. Arpaci-Dusseau、Andrea C. Arpaci-Dusseau 特点：注重操作系统的实际应用和实验，通过案例和实例引入基本原理，适合理论与实践相结合的学习方式。 适用对象：乐于动手实践，注重实际应用的学生。 二、电子资源推荐 除了纸质教材外，电子资源也是学习操作系统的重要补充。以下是一些推荐的电子资源： 1. MOOC课程 在线学习平台如Coursera、edX等提供了一些操作系统相关的免费课程，例如“操作系统原理与设计”、“操作系统基础”等。可以通过在线学习获得更加系统和灵活的学习体验。 2. 开源操作系统 可以选择一些开源操作系统项目深入学习和研究，例如Linux、FreeBSD等。通过参与开源项目的开发和讨论，加深对操作系统的理解。
操作系统文件管理之——混合索引结构 探究 摘要：本文详细介绍了操作系统文件物理结构中的混合索引结构，针对混合 索引结构在操作系统考核中的典型例题进行多角度解析。 关键字：文件物理结构；混合索引结构；直接寻址；间接寻址 1、引言 操作系统作为当今技术含量最高的系统软件，构成了现代计算机的基础运行 平台【1】。操作系统这门课程作为计算机专业学生的专业必修课，重要性毋庸置疑。但是在学习过程中也存在若干问题，比较明显的问题有进程动态性的理解， 信号量的抽象，地址转换的计算以及文件物理结构等。本文对文件物理结构中的 混合索引结构进行深入剖析，以期能够让学生深刻理解该知识点。 2、混合索引结构介绍 逻辑文件离散存放在外存上，根据逻辑地址快速定位物理地址是文件系统要 解决的首要问题。目前windows系统采用的是FAT模式，即采用显示链接结构实 现文件逻辑地址到物理地址的对应。Linux采用混合索引结构。早期的单级索引 结构为每个文件建立一个索引表，表中存放逻辑页首地址与磁盘块首地址的对应 关系。索引表单独存放在磁盘块中。这种方式若文件较小，索引块的利用率很低；若文件很大时，索引表会很大，可能导致无法找到如此多连续的磁盘块存放索引表。在此基础上，UNIX采用了混合索引结构，如图1。在文件的索引结点中，设 置有13个地址项。其中i.addr(1)-i.addr(9)存放的是数据块的首地址，即直接 寻址。i.addr（10）存放的是索引块的首地址，索引块中存放的是各个数据块的 首地址，即一次间接寻址。i.addr（11）存放的是索引块的首地址，索引块里面 存放的依然是索引块的首地址，即两次间接寻址。通过两次访问索引块才能找到 数据块的首地址。i.addr（12）原理同二次间接寻址，增加为三次间接寻址。在