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操作系统第7章答案第七章作业赵盈盈 20112105931、什么是“设备独⽴性”？引⼊这⼀概念有什么好处？答：设备独⽴性是指⽤户在编制程序时所使⽤的设备与实际使⽤的设备是⽆关的，也就是在⽤户程序中仅使⽤逻辑设备名。
由系统实现从逻辑设备到物理设备（实际设备）的转换。
好处（蓝体字）：设计I/O软件的⼀个关键⽬标之⼀就是实现设备独⽴性，也就是说，除了直接与设备打交道的低层软件之外，其他部分的的软件并不依赖于硬件。
I/O软件独⽴于设备，就可以提⾼设备管理软件的设计效率，当输⼊输出设备更新时，没有必要重新编写全部设计设备管理的程序。
在实际应⽤的⼀些操作系统中，只要安装相应的设备驱动程序，就可以很⽅便地安装好新的输⼊输出设备。
如Windows中，系统可以⾃动为新安装的输⼊输出设备寻找和安装相应的设备驱动程序，从⽽实现输⼊输出设备的即插即⽤。
引⼊设备独⽴性，可使应⽤程序独⽴于物理设备。
独⽴性可使⽤户程序独⽴于某⼀特定的物理设备。
此时，进程只需⽤逻辑设备命名去请求使⽤某类设备。
当系统中有多台该设备时，系统可将其中的任⼀台设备分配给请求进程，⽽不必局限于某⼀指定设备。
这样可以显著的提⾼资源的利⽤率和可适应性。
独⽴性还可以使⽤户程序独⽴于设备类型。
例如在进⾏输⼊输出的时候，既可以利⽤显⽰终端进⾏输出，也可以利⽤打印机进⾏输出。
有了这样的适应性，就看完⼀很⽅便的实现输出重定向。
类似地可以实现输⼊重定向。
即：⽤户在申请使⽤设备时，只需要指定设备类型⽽⽆须指定具体的物理设备，系统根据当前的请求，及设备分配的情况，在相同类别设备中，选择⼀个空闲的设备，将其分配给⼀个申请进程。
统⼀性：对于不同的设备采⽤统⼀的操作⽅式，在⽤户程序中使⽤的是逻辑设备。
设备忙碌或者设备故障时，⽤户不必修改程序。
改善了系统可适应性和可扩展性。
⽅便⽤户。
2、进程的逻辑设备如何与⼀个物理设备建⽴对应关系？答：逻辑设备与物理设备的联系通常是由操作系统命令语⾔中提供的信息实现的。
·1.1在多道程序和分时环境中，多个用户同时共享一个系统，这种情况导致多种安全问题。
a. 列出此类的问题b.在一个分时机器中，能否确保像在专用机器上一样的安全度？并解释之。
Answer:a.窃取或者复制某用户的程序或数据；没有合理的预算来使用资源（CPU，内存，磁盘空间，外围设备）ｂ．应该不行，因为人类设计的任何保护机制都会不可避免的被另外的人所破译，而且很自信的认为程序本身的实现是正确的是一件困难的事。
1.2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。
试例举在下列的环境中哪种资源必须被严格的管理。
（ａ）大型电脑或迷你电脑系统（ｂ）与服务器相联的工作站（ｃ）手持电脑Answer: （ａ）大型电脑或迷你电脑系统：内存和CPU资源，外存，网络带宽（ｂ）与服务器相联的工作站：内存和CPU资源（ｃ）手持电脑：功率消耗，内存资源1.3在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单用户工作站更好？Answer:当另外使用分时系统的用户较少时，任务十分巨大，硬件速度很快，分时系统有意义。
充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。
比起个人电脑，问题可以被更快的解决。
还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。
当作业足够小，且能在个人计算机上合理的运行时，以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时，个人计算机是最好的，。
1.4在下面举出的三个功能中，哪个功能在下列两种环境下，(a)手持装置(b)实时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时Answer:对于实时系统来说，操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器和分时系统。
对于手持系统，操作系统需要提供虚拟存储器，但是不需要提供分时系统。
批处理程序在两种环境中都是非必需的。
1.5描述对称多处理（ＳＭＰ）和非对称多处理之间的区别。
多处理系统的三个优点和一个缺点？Answer:ＳＭＰ意味着所以处理器都对等，而且I/O可以在任何处理器上运行。
第 22次 课 教 案 操作系统 课程 计本081-4 班级 年 月 日 章节名称 第7章 操作系统接口
教学目的 与 要 求 掌握操作系统与用户的接口。
教学内容 7.1 联机用户接口 7.2 shell命令语言 7.3 系统调用 7.5 图形用户接口
重 点 系统调用
难 点 系统调用的实现
作 业 教具与挂图
教学过程 (组织与方法) 讲解与举例 第7章 操作系统接口 为了使用户能灵活、方便地使用计算机系统资源，操作系统为用户提供了命令接口和程序接口两种操作方式。
7.1 联机用户接口 按照对作业控制方式的不同，命令接口分为脱机命令接口和联机命令接口。通常在批处理系统中，用户以脱机方式使用计算机；而在分时系统和具有交互能力的系统中，使用联机命令接口。 脱机命令接口又称批处理命令接口，通过作业控制语言(JCL，Job Control Language)实现，即由一组作业控制命令(或语句)组成。脱机用户不能直接干预作业的运行。用户上机前必须准备好用作业控制语言书写的作业申请书，包括程序和数据等。用户对作业的控制要求以作业控制说明书的方式提交给系统，系统根据作业说明书来分配作业所需资源并控制作业的执行。 联机命令接口又称交互式命令接口，即利用操作系统提供的操作命令来实现人与计算机之间的信息交流。它由一组操作命令组成，这组命令由操作系统的命令解释程序解释执行。不同的操作系统提供不同的操作命令方式，通常采用命令行接口(CLI，Command Line Interpreter，命令行解释程序)方式和窗口图形接口(GUI，Graphical User Interfaces图形用户接口)。
⒈ 作业控制语言 一个用户作业进入计算机系统后，除作业程序执行时要调用系统功能外，用户往往还要告诉系统控制作业执行的步骤。例如，依次做编译、装配、运行等。系统提供了让用户给出作业执行步骤的手段：作业控制语言和操作控制命令。 用户可以用作业控制语言写出控制作业执行步骤的“作业说明书”，这是一种非交互式的控制方式；也可以从键盘输入操作控制命令或从“菜单”中选择命令来指出作业的执行步骤，这是一种交互式的控制方式。 一般在批处理系统中的脱机工作方式下，系统提供作业控制语言。用户对作业的控制意图要利用作业控制语言书写一份作业操作说明书，包括作业申请表、操作说明书、程序和数据。在上机前，用户向系统提出执行作业的请求，包括作业名、需用CPU时间、最迟完成时间、资源请求及使用何种编译程序等。作业说明书是由一条条对作业处理的命令组成，如编辑命令、编译命令、连接命令、运行命令等。操作系统根据作业申请表来分配作业所需的资源并注册该作业，通过作业说明书对作业实施控制。
1 复习题翻译答案 第一章 计算机系统概论 正误判断 1.操作系统类似于计算机硬件和人类用户之间的接口。 答案：T。 2.处理器的一个主要功能是与内存交换数据。 答案：T。 3.一般用户对系统程序无障碍，对应用程序有障碍。 答案：F（对所有这些程序都无障碍）。 4.数据寄存器一般是通用的，但可能局限于像浮点数运算这样的特定任务。 答案：T 5.程序状态字（PSW）通常包含条件码等状态信息。条件码是由程序员为操作结果设置的位。 答案：F（是由处理器硬件设置的） 6.一个单一的指令需要的处理称为执行周期。 答案：F（称为指令周期） 7.取到的指令通常被存放在指令寄存器中（IR）。 答案：T 8.中断是系统模块暂停处理器正常处理过程所采用的一种机制。 答案：T 9.为适应中断产生的情况，必须在指令周期中增加一个额外的读取阶段。 答案：F（须在指令周期中增加一个中断周期，即中断阶段） 10.在处理器控制控制例行的中断处理器之前，需要储存的最少信息有程序状态字和当前指令地址。 答案：F（最少信息有PSW和后续指令地址） 11.多中断的一个处理方法是在处理一个中断时禁止再发生中断。 答案：T 12.多道程序设计允许处理器使用长时间等待的中断处理的空闲时间。 答案：T 13.在两级存取优先级中，命中率定义为对较慢存储器的访问次数与对所有存储器访问次数的比值。 答案：F（对较快存储器的访问次数与对所有存储器访问次数的比值） 14.高速缓冲存储器的开发利用了局部性原理，即在处理器与主存储器之间提供一个容量小而快速的存储器。 答案：T 15.在高速缓冲存储器的设计中，块大小与高速缓冲存储器和主存储器间的数据交换单位有关。 答案：T 16.可编程I/O的一个主要问题是，处理器必须等到I/O模块准备完毕，并且在等待的过程中必须反复不停的检查I/O模块的状态。 答案：T 选择题 1.操作系统所扮演的角色是： A.多台电脑之间的接口 2
塞班手机操作系统Symbian mobile phone operating systemIntroductionSymbian是一个实时性、多任务的纯32位操作系统，具有功耗低、内存占用少等特点，非常适合手机等移动设备使用，经过不断完善，可以支持GPRS、蓝牙、SyncML、以及3G技术。
最重要的是它是一个标准化的开放式平台，任何人都可以为支持Symbian的设备开发软件。
与微软产品不同的是，Symbian将移动设备的通用技术，也就是操作系统的内核，与图形用户界面技术分开，能很好的适应不同方式输入的平台，也可以使厂商可以为自己的产品制作更加友好的操作界面，符合个性化的潮流，这也是用户能见到不同样子的symbian系统的主要原因。
现在为这个平台开发的java程序已经开始在互联网上盛行。
用户可以通过安装这些软件，扩展手机功能。
Symbian is a real-time, and the task of more pure 32-bit operating system, with low power consumption, less memory footprint and other characteristics, very suitable for a mobile device is used, through continuous improvement can support GPRS, bluetooth, SyncML, and 3 G technology. The most important is it is a standardized open platform, anyone can support the development of equipment for Symbian software. And Microsoft products different is, Symbian will move equipment general technology, also is the operating system kernel, and graphical user interface technology apart, can be a very good way to adapt to different input platform, also can make the manufacturer can for their products production more friendly interface, conform to the trend of the individuation, this also is the user can meet different looks back the main reason for the system. Now for the development of the Java platform process has started in the Internet in vogue. User can install the software, mobile phone function expansion.Symbian作为一款已经相当成熟的操作系统，具有以下的特点：第一，提供无线通信服务，将计算技术与电话技术相结合。
第七章 翻译 第七组 黄常君 周妮
7.1 List three examples of deadlocks that are not related to a computer system environment.
列出三个与一个计算机系统环境不相关的死锁的例子。
Answer: • Two cars crossing a single-lane bridge from opposite directions.
两辆车从相反的方向跨越单线桥. • A person going down a ladder while another person is climbing up the ladder.
当一个人下梯子时另一个人在爬上梯子。
• Two trains traveling toward each other on the same track. 两列火车朝向对方同样的赛道驶来。 • Two carpenters who must pound nails. There is a single hammer and a single bucket of nails. Deadlock occurs if one carpenter has the hammer and the other carpenter has the nails.
有两位木匠必须钉钉子。现在有一个单一的锤子和一桶钉子。如果一个木匠只分得一把锤子,而另一个木匠只能得钉子。那么就发生了死锁。 7.2 Suppose that a system is in an unsafe state. Show that it is possible for the processes to complete their execution without entering a deadlock state.
假设一个系统是在一个不安全的状态。说明这可能是一个进程完成地执行而没有进入一个死锁状态。 Answer: An unsafe state may not necessarily lead to deadlock, it just means that we cannot guarantee that deadlock will not occur. Thus, it is possible that a system in an unsafe state may still allow all processes to complete without deadlock occurring. Consider the situation where a system has 12 resources allocated among processes P0, P1, and P2. The resources are allocated according to the following policy:
答案： 一个不安全的状态不一定导致死锁,它仅仅意味着我们不能保证死锁不会再次发生。因此,可能是一个系统在一个不安全的状态还可以让所有的进程完成而没有死锁发生。考虑到这样的情况，一个系统有12个资源要分配给进程P0，P1和P2。资源按照以下政策分配: Max Current Need 当前的最大的需求 P0 10 5 5 P1 4 2 2 P2 9 3 6 22 Chapter 7 Deadlocks 第七章 死锁 for (int i = 0; i < n; i++) { // first find a thread that can finish for (int j = 0; j < n; j++) { if (!finish[j]) { boolean temp = true; for (int k = 0; k < m; k++) { if (need[j][k] > work[k]) temp = false; } if (temp) { // if this thread can finish finish[j] = true; for (int x = 0; x < m; x++) work[x] += work[j][x]; } } } } Figure 7.1 Banker’s algorithm safety algorithm. 银行家算法的安全算法
Currently there are two resources available. This system is in an unsafe state as process P1 could complete, thereby freeing a total of four resources. But we cannot guarantee that processes P0 and P2 can complete. However, it is possible that a process may release resources before requesting any further. For example, process P2 could release a resource, thereby increasing the total number of resources to five. This allows process P0 to complete, which would free a total of nine resources, thereby allowing process P2 to complete as well.
目前有两种资源。该系统是在一个不安全的状态，从而进程P1会完成然后释放一共有四个资源。但我们不能保证进程P0和P2可以完成。然而一个进程可能可以释放资源在其他进程请求更多资源之前。例如, 进程P2可能释放一个资源,从而增加资源的总数量到五个。这允许进程P0完成,并将释放资源共计9项,从而允许P2也可以完成
7.3 Prove that the safety algorithm presented in Section 7.5.3 requires an order of m × n2 operation.
在7.5.3部分，证明安全算法，要求用一个米×n2的顺序操作 Answer: Figure 7.1 provides Java code that implement the safety algorithm of the banker’s algorithm (the complete implementation of the banker’s algorithm is available with the source code download). As can be seen, the nested outer loops—both of which loop through n times—provide the n2 performance. Within these outer loops are two sequential inner loops which loop m times. The big-oh of this algorithm is therefore O(m × n2).
答案： 图7.1提供Java代码的安全算法,实现的银行家的算法(银行的完全实现算法可提供源代码下载)。可以看出,嵌套的外部loops-both循环n 次——提高n2的性能。在这些外环是两个内部循环,连续循环m次。这种算法是big-oh的，因此,O(m×n2)。
7.4 Consider a computer system that runs 5,000 jobs per month with no deadlock-prevention or deadlock-avoidance scheme. Deadlocks occur about twice per a month, and the operator must terminate and rerun about 10 jobs per deadlock. Each job is worth about $2 (in CPU time), and the jobs terminated tend to be about half-done when they are aborted. A systems programmer has estimated that a deadlock-avoidance algorithm (like the banker’s algorithm) could be installed in the system with an increase in the average execution time per job of about 10 percent. Since the machine currently has 30-percent idle time, all 5,000 jobs per month could still be run, although turnaround time would increase by about 20 percent on average.
考虑一个电脑系统运行5000个作业,每月没有死锁预防或死锁避免方案。死锁每月就会发生两次,操作人员一定要终止和重新运行10作业的死锁。每个作业值约$ 2(CPU时间)，当运行到一半失败时作业往往会终止。一个系统程序员估计,有一个死锁避免算法(如银行家的算法)可以在系统上安装，增加平均每工作执行时间的10%左右。由于这台机器目前有30%的空闲时间,全部的5000个作业每个月仍然可以运行,尽管转机时间将会增加大约20%的平均水平。
Practice Exercises 23 练习活动23 a. What are the arguments for installing安装 the deadlock-avoidance algorithm?
a. 安装死锁避免算法的理由是什么?
b. What are the arguments against installing the deadlock-avoidance algorithm?
