计算机操作系统 左万利 第一章课后习题答案

计算机操作系统 左万利 第一章课后习题答案

1、什么是操作系统？操作系统有哪些特性？

操作系统是位于硬件层之上、所有其他系统软件层之下的一个系统软件，通过他管理系统中的各种软件和硬件资源，使他们能被充分利用，方便用户使用计算机系统。
特性：

1. 并发性
2. 共享性
3. 异步性
4. 虚拟性

2、 硬件将处理器状态划分为两种，即管态和目态，这样做会给操作系统的设计带来什么好处？

便于设计安全可靠的操作系统。管态和目态是计算机硬件为保护操作系统用户程序干扰和破坏而引入的两种状态。通常操作系统在管态下运行，可以执行所有机器指令；而用户程序在目态下运行，只能执行非特权指令。

3、何为特权指令？举例说明。允许用户进程执行特权指令，会带来什么后果？举例说明。

只能在管态下才能执行的指令称为特权指令。如：开关中断、置程序状态寄存器等。
如果允许用户执行特权指令，不仅会影响当前运行的程序，而且还有可能影响操作系统的正常运行

4、中断向量在计算机中的存储位置是有硬件决定的，还是由软件决定的？

中断向量在机器中的位置是由硬件决定的

5、中断向量的内容是由操作系统程序决定的，还是由软件决定的？

中断向量的内容是由操作系统程序确定的。向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字，中断处理程序是由操作系统装入内存的，操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。

6、中断向量内的处理器状态字应当标明管态还是目态？为什么？

管态。由系统初始化程序设置，保证中断发生后进入操作系统规定的中断处理程序

7、系统如何由目态转化为管态？如何由管态转化为目态？

目态转化为管态： 唯一途径：中断
管态转化为目态： 修改程序状态字（置PSW）实现

8、 中断与程序并发之间的关系是什么？

中断是程序并发的必要条件。没有中断，操作系统获得不了系统控制权，无法按调度算法进行重新分配，一个程序将一直运行到结束而不会被打断。

9、根据用途说明“栈”和“堆”的差别。

栈是按照后进先出（FIFO）访问的存储区域，用来实现中断嵌套和子程序调用的参数和返回断点。

堆虽然是一块存储区域，但是对堆的访问任意，没有后进先出的要求，主要用来为动态变量分配存储空间

10、 何谓系统栈?何谓用户栈？ 系统栈有何用途？用户栈有何用途？

系统栈： 内存中操作系统空间的一个固定区域
作用：

1. 保存中断现场，对于嵌套中断，被中断程序的现场信息依次压入系统栈，中断返回时逆序弹出
2. 保存操作系统子程序之间相互调用的参数、返回值、返回点、以及子程序的局部变量

用户栈： 内存中用户空间的一个区域
作用：保存用户进程之间相互调用的参数、返回值、返回点、以及子程序的局部变量。

11、 为何无法确定用户堆栈段的长度？

用户堆栈长度主要取决于三个因素：
1、用户进程（线程）中子程序（函数）之间的嵌套调用深度
2、子程序参数和局部变量的数量以及类型
3、动态变量的使用
这些在进程（线程）运行前无法确定，于是用户堆栈段的长度无法预支

12、为何堆栈段的动态扩充可能导致进程空间的变迁？

堆栈段的扩充需要在原来进程的空间基础上增添新的存储区域，而且通常要求与原来存储区域联系。原存放位置可扩展去可能已经被其他进程占用，所以可能需要将整个进程空间搬迁到另外一个区域，实现地址空间扩展要求。

13、 何谓并行？何谓并发？在单处理器系统中，下述并行和并发现象哪些可能发生，哪些不会发生？

1. 进程与进程之间的并行 不会发生
2. 进程与进程之间的并发 可能发生
3. 处理器与设备之间的并行 可能发生
4. 处理器与通道之间的并行 可能发生
5. 通道与通道之间的并行 可能发生（一个系统可能有多个通道）
6. 设备与设备之间的并行 可能发生

并行：同一时刻同时进行，进程并行需要多处理器的支持
并发：在一段时间内，多个进程在向前推进，而在同一时刻，可能只有一个进程在执行，多个进程轮流使用处理器

14、何谓作业？他包括哪几个部分？各个部分的用途是什么？

作业： 用户要求计算机系统为其完成的计算任务的集合
一个作业通常包括程序、程序所处理的数据以及作业说明书。
程序用来完成特定的功能；数据时程序处理的对象；作业说明书用来说明作业处理的步骤。

15、批处理操作系统和分时操作系统的差别

批处理系统(batch processing system)中，一个作业可以长时间地占用cpu。
而分时系统中，一个作业只能在一个时间片（Time Slice，一般取100ms）的时间内使用cpu

16、从透明性和资源共享两个方面说明网络操作系统和分布式操作系统之间的差别

从透明性上：分布式操作系统优于网络操作系统。网络用户能够感觉到所访问的资源是在本地还是在远地；分布式系统中，用户感觉不到访问的资源是否是在本地，分布式系统可以掩盖资源在地理位置上的差异。

从资源共享上：分布式操作系统比网络操作系统能够共享更多的资源。在网络操作系统中，一个计算任务不能任意迁移到另外一台主机上运行；而在分布式系统中，所有作业可以由一台主机迁移到另外一台主机上处理，即可试下处理机资源的共享，实现整个系统的负载平衡。

17、 为什么构成分布式系统的主机一般都是相同的或者兼容的？

这样更有利于进程的动态迁移。如果主机不兼容，在一台主机上能运行的进程，所用的指令系统不同在另一台主机上可能无法运行，导致进程难于在不同主机上迁移，使得分布式系统难以实现负载均衡。

18、 集群系统和分布式系统有何差别？

分布式是指将不同的业务分布在不同的地方。 而集群指的是将几台服务器集中在一起，实现同一业务。 分布式中的每一个节点，都可以做集群。 而集群并不一定就是分布式的。

19、 何谓云存储？何谓云计算？

云存储是提供在互联网上存储数据的服务。它使用了虚拟化技术，将数据和存储设备结合在一起，从而可以通过互联网方便地访问和管理存储设备中的数据。

云计算是一种提供计算服务的云服务，可以在互联网上快速部署和扩展应用程序。它使用集中式的虚拟化技术，使客户可以通过互联网从远程位置就可以使用共享的计算服务。

20、为什么嵌入式操作系统荣昌采用微内核结构？微内核结构包括哪些内容？

嵌入式操作系统于一般操作系统相比具有比较明显的差别。

1. 嵌入式操作系统一般较小，硬件配置较低，对操作系统提供的功能要求也不高。
2. 应用领域差别大，对于不同的应用领域其硬件环境和设备配置情况有明显区别；

包括内容： 处理机调度，基本内存管理，通讯机制，电源管理，之上进行扩展，以适应不同应用目标。

21、微内核结构有哪些缺点和优点？

优点：

1. 灵活性高，扩展性好
2. 可靠性强
3. 可移植性好
4. 提供了对分布式系统的支持
5. 便于维护

缺点： 效率相对较低

22、 操作系统为用户和上层软件提供哪种界面形式？相应的界面形式适用于哪种应用环境？

操作系统通常提供图形用户界面（GUI）或命令行界面（CLI），GUI提供了视觉化操作界面，可以通过鼠标或触摸屏实现操作，适用于对用户友好的应用环境；而CLI可以输入特定的指令实现操作，适用于高效率的应用环境。