天津商业大学OS经典例题分析01-答案总结文档格式.doc

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其中最基本特征是并发和共享。

（最重要的特征是并发性）

6.多道程序设计是指在主存中同时存放多道用户作业，使它们都处于执行的开始点和开始点之间，这些程序共享计算机系统资源。

多道程序设计的主要优点有：

（1）提高CPU的利用率。

在多道程序环境下，多个程序共享计算机资源当某个程序等待I/O操作时，CPU可以执行其他程序，大大提高CPU的利用率。

（2）提高设备的利用率。

在多道程序环境下，多个程序共享系统的设备，大大提高系统设备的利用率。

（3）提高系统的吞吐量。

在多道程序环境下，减少了程序的等待时间，提高了系统的吞吐量。

采用多道程序设计减少了CPU时间的浪费，增加了系统吞吐量，提高了系统的效率。

多道程序并发执行是指有的程序正在CPU上执行，而另一些程序正在I/O设备上进行传输，即通过CPU操作与外设传输在时间上的重叠减少CPU时间的浪费，并提高了系统的效率。

实现CPU操作与外设传输在时间上的重叠必须有中断和通道技术支持，其原因如下：

（1）通道是一种控制一台或多台外部设备的硬件机构，它一旦被启动就独立与CPU运行，因而做到了输入输出操作与CPU并行工作。

但早期CPU与通道的联络方法是由CPU向通道发出询问指令来了解通道工作是否完成。

若未完成，则主机就循环询问直到通道工作结束为止。

因此，这种询问方式是无法真正做到CPU与I/O设备并行工作的。

（2）在硬件上引入了中断技术。

所谓中断，就是在输入输出结束时，或硬件发生某种故障时，由相应硬件（即中断机构）向CPU发出信号。

这时CPU立即停下手头的工作而转向处理中断请求，道处理完中断后再继续原来手头的工作。

因此，通道技术和中断技术结合起来就可实现CPU与I/O设备并行工作，即CPU启动通道传输数据后便去执行其他程序的计算工作，而通道则进行输入输出操作；

当通道工作结束时，再通过中断机构向CPU发出中断请求，CPU则暂停正在执行的操作，对出现的中断进行处理，处理完后则继续原来的工作。

这样，就真正做到了CPU与I/O设备并行工作。

此时，多道程序的概念才变为现实。

7.操作系统是随着多道程序设计技术的出现逐步发展起来的，要保证多道程序的正常运行,

在技术上需要解决哪些基本问题?

答：

（1）在多道程序之间应如何分配被它们共享的处理机，使得CPU既能满足各程序运行的需要．又有较高的利用率；

此外，一旦将CPU分配给某程序后，应何时收回。

（2）如何为每道程序分配必要的内存空间，使它们各得其所但又不会因相互重叠而丢失信息；

此外，应如何防止因某道程序出现异常情况而破坏其他程序。

（3）系统中可能有多种类型的I/O设备供多道程序共享，应如何分配这些I/O设备，如何做到既方便用户的使用，又能提高设备的利用率。

（4）在现代计算机系统中通常都存在着大量的程序和数据，应如何组织它们才便于用户使用；

此外，还有信息保存的安全性和一致性问题。

（5）对于系统中的各种应用程序，它们有的属于计算型，有的属于I/O型，有些既重要又紧迫，

有些又要求系统能及时响应，这时系统应如何组织和安排这些作业（程序）的工作流程。

实际上，这些问题的全体就是操作系统的核心内容。

8.批处理、分时、实时操作系统的特点各是什么?

1.批处理操作系统

批处理（BatchProcessing）操作系统的工作方式是：

用户将作业交给系统操作员，系统操作员将许多用户的作业组成一批作业，之后输入到计算机中，在系统中形成一个自动转接的连续的作业流，然后启动操作系统，系统自动、依次执行每个作业。

最后由操作员将作业结果交给用户。

批处理操作系统的特点是：

多道和成批处理。

2．分时操作系统

分时（TimeSharing）操作系统的工作方式是：

一台主机连接了若干个终端，每个终端有一个用户在使用。

用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受每个用户的命令，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。

用户根据上步结果发出下道命。

分时操作系统将CPU的时间划分成若干个片段，称为时间片。

操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务。

每个用户轮流使用一个时间片而使每个用户并不感到有别的用户存在。

分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。

多路性指，伺时有多个用户使用一台计算机，宏观上看是多个人同时使用一个CPU，微观上是多个人在不同时刻轮流使用CPU。

交互性是指，用户根据系统响应结果进一步提出新请求（用户直接干预每一步）。

“独占”性是指，用户感觉不到计算机为其他人服务，就像整个系统为他所独占。

及时性指，系统对用户提出的请求及时响应。

它支持位于不同终端的多个用户同时使用一台计算机，彼此独立互不干扰，用户感到好像一台计算机全为他所用。

常见的通用操作系统是分时系统与批处理系统的结合。

其原则是：

分时优先，批处理在后。

“前台”响应需频繁交互的作业，如终端的要求；

“后台”处理时间性要求不强的作业。

3．实时操作系统

实时操作系统是指使计算机能及时响应外部事件的请求在规定的严格时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的操作系统。

实时操作系统要追求的目标是：

对外部请求在严格时间范围内做出反应，有高可靠性和完整性。

其主要特点是资源的分配和调度首先要考虑实时性然后才是效率。

此外，实时操作系统应有较强的容错能力。

9.试对分时操作系统和实时操作系统进行比较。

设计实时操作系统的主要困难是什么？

我们可以从以下几个方面对这两种操作系统进行比较：

（1）实时信息处理系统与分时操作系统一样都能为多个用户服务，系统按分时原则为多个终端用户服务；

而对实时控制系统，则表现为经常对多路现场信息进行采集以及对多个对象或多个执行机构进行控制。

（2）实时信息处理系统与分时操作系统一样，每个用户各占一个终端，彼此独立操作，互不干扰。

因此用户感觉就像他一人独占计算机；

而在实时控制系统中信息的采集和对对象的控制也都是彼此互不干扰的。

（3）实时信息系统对响应时间的要求与分时操作系统类似，都是以人所能接受的等待时间来确定的；

而实时控制系统的响应时间则是以控制对象所能接受的延时来确定的。

（4）分时操作系统是一种通用系统，主要用于运行终端用户程序，因此它具有较强的交互能力。

而实时操作系统虽然也有交互能力，但其交互能力不及前者。

（5）分时操作系统要求系统可靠，相比之下，实时操作系统则要求系统高度可靠。

设计适用于实时环境的操作系统的主要困难是：

在实时环境规定的时间限额内对用户作出相应的反应。

如果系统不能在规定的时间限额内完成指定的任务，那么就可能导致整个实时系统的崩溃。

因此，在设计这类操作系统时，设计者必须保证所采用的调度策略及相关技术不会使响应时间超过实时环境所规定的时间限额。

10.分时操作系统形成和发展的主要动力是什么

（1）推动批处理系统形成和发展的主要动力是"

不断提高系统资源利用率"

和"

提高系统吞吐量"

。

主要表现在:

脱机输入/输出技术的应用和作业的自动过渡大大地提高了I/0的速度及I/O设备与CPU并行工作的程度,减少了CPU的空闲时间;

多道程序设计技术的应用更进一步提高了CPU、内存和I/O设备的利用率和系统的吞吐量。

（2）推动分时系统形成和发展的主要动力是"

为了更好地满足用户的需要"

CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间;

人机交互能力的提供使用户能方便地直接控制自己的作业;

主机的共享使多个用户（包括远程用户）能同时使用同一台计算机独立地、互不干扰地处理自己的作业

11.如何理解操作系统的不确定性？

在单道程序环境下，由于程序独占全机软、硬件资源且完全是在一个封闭环境下运行，所以，如果使用相同的输入，则多次运行的结果必然相同。

引入多道程序技术后，由于多道程序共享全机软、硬件资源，即各程序之间存在着直接

或间接的联系。

此时程序的运行就不是在一个封闭的环境下，程序的运行要受到其他程序和

系统资源的影响，这会引起程序运行的结果、程序运行的顺序和完成的时间不确定。

此外，

在多道程序环境下，外部设备的中断、输入输出的请求等出现的时间都是不确定的。

这些不

确定因素给操作系统设计带来了很大的复杂性。

对于程序执行结果的不确定是绝不允许的，

这是操作系统必须解决的主要问题；

而程序运行顺序及完成时间的不确定是多道程序环境所

决定的，因此，操作系统应能对运行顺序进行协调和管理。

至于外部设备的中断、输入输出

请求甚至程序运行故障等不确定性，操作系统应在出现的时刻及时响应并予以解决，如果操

作系统的设计考虑不周，也可能造成系统的混乱和崩溃。

12.在用户与操作系统之间存在哪几种类型的接口？

它们的主要功能是什么

用户与操作系统之间的接口主要有系统调用、键盘命令和作业控制命令。

系统调用可直接写在用户程序中，它是为了方便地使用系统资源而提供的系统调用命令。

键盘命令用于联机交互环境，用户从键盘上调入命令后操作系统解释并执行这个命令。

作业控制命令则用于脱机批处理环境下的作业说明书中，用户用这些命令编写作业说明书，以告诉系统对作业的控制意图和处理方式

13.一个分层结构操作系统由以下几部分组成：

裸机，用户，CPU调度和P、V操作，文件管理，作业管理，内存管理，设备管理，命令管理等部分组成。

试按层次结构的原则从内到外将各部分重新排列。

按层次结构原则从内到外依次为：

裸机，CPU管理，内存管理，设备管理，文件管理，作业管理，命令管理，用户

15.对于一个正确运转的计算机系统，保护OS是很重要的。

但为了向用户提供更大的灵活性，应尽可能少地对用户加以限制。

下面列出的各操作通常是加以保护的，试问至少有哪几条指令需加以保护？

（1）改变成用户方式；

（2）改变成系统方式；

（3）从存放OS的存储区上读取数据；

（4）将数据写到存放OS的存储区上；

（5）从存放OS的存储区取指令；

（6）打开计时器；

（7）关闭计时器。

至少第

（2）和第（4）操作应当加以保护。

因为这两条操作是对操作系统本身的内容进行修改，如果交由用户任意操作，会对系统产生破坏，最终可能导致运行出错甚至系统瘫痪，所以应在任何时刻都加以保护。

其他几种操作在一般情况下也应当保护，但至少不会像以上两种操作那样若不保护可能会对系统产生极大的破坏性，而本题问的是在最少保护的情况下，因此不做选择。

16.试在交互性，及时性和可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较.

a.分时系统是一种通用系统，主要用于运行终端用户程序，因而它具有较强的交互能力；

而实时系统虽然也有交互能力，但其交互能力不及前。

b.实时信息系统对实用性的要求与分时系统类似，都是以人所能接收的等待时间来确定；

而实时控制系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间和完成截止时间来确定的，因此实时系统的及时性要高于分时系统的及时性。

c.实时系统对系统的可靠性要求要比分时系统对系统的可靠性要求高。

17.从宏观结构上看，操作系统有哪几种结构设计方法？

你认为哪几种方法较好？

为什么？

操作系统的划分，以体系结构的跃变为标志的角度出发：

第1代操作系统。

采用