《操作系统精髓与设计原理第六版》中文版答案Word格式文档下载.docx
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当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关得指令时，它给相应得I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；
在进一步得动作之前，处理器处于繁忙得等待中，直到该操作已经完成。
中斷驱动I/O:
当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关得指令时，它给相应得I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O模块中断。
如果它对于进程等待I/O得完成来说就是不必要得，可能就是由于后续指令处于相同得进程中。
否则，此进程在中斯之祈将被挂是，其她工作将被执行。
直接存储访问：
DMA模块控制主存与I/O模块间得数据交换。
处理器向DMA模块发送一个传送数据块得请求，（处理器）只有当整个数据块传送完毕后才会被中斷。
1.9空间局部性与临时局部性间得区别就是什么？
空间局部性就是指最近被访问得元素得周国得元素在不久得将来可能会被访问。
临时局部性（即时间局部性）就是指灵近被访问得元素在不久得将来可能会被再次访问。
1.10开发空间局部性与时间局部性得我略就是什么？
空间局部性得开发就是利用更大得缓冲块并且在存储器控制逻辑中加入预处理机制。
时间局部性得开发就是利用在鬲速缓冲存储器中保留最近使用得指令及数据，并且定狡缓冲存储得优先级。
第2章操作系统概述
2、1揀作系统设计得三个目标就是什么？
方便:
操作系统使计算机更易于使用O
有效:
操作系统允许以更有效得方式使用计算机系统资源。
扩展得能力：
在构造操作系统时，应该允许在不妨碍服务得前提下有效地开发、测试与引进新得系统功能。
2、2什么就是操作系统得内核？
内核就是操作系统最常使用得部分，它存在于主存中并在特权模式下运行,响应进程调度与设备中斷。
2、3什么就是多道程序设计？
多道程序设计就是一种处理操作，它在两个或多个程序间交错处理每个进程。
2、4什么就是进程？
进程就是一个正在执行得程序，它被操作系统控制与选择。
2、5揀作系统就是怎么使用进程上下文得？
执行上下文又称为进程状态，就是操作系统用来管理与控制所需得内部数据。
这种内部信息与进程就是分开得，因为操作系统信息不允许被进程直接访问。
上下文包括揀作系统管理进程以及处理器正确执行进程所需要得所有信息，包括各种处理器奇存器得内容，如程序计数器与数据命存器。
它还包括操作系统使用得信息,如进程优先级以及进程就是否在等待特定I/O事件得完成。
2、6列出并简要介绍操作系统得五种典型存储管理职责。
进程隔离：
揀作系统必须保护独立得进程，防止互相干涉数据与存储空间。
自动分配与管理：
程序应该根据需要在存储层次间动态得分配，分配对程序员就是透明得。
因此，程序员无需关心与存储限制有关得问題，操作系统有效得实現分配问题，可以仅在需要时才给作业分配存储空间。
2、7解释实地址与虚地址得区别。
虚地址指得就是存在于虚拟内存中得地址，它有时候在磁盘中有时候在主存中。
实地址指得就是主存中得地址。
2、8描述轮循调度技术。
轮循调厦就是一种调度算法，所有得进程存放在一个环形队列中并按固定循序依次激活。
因为等待一些事件（例如：
等待一个子进程或一个I/O操作）得发生而不能被处理得进程将控制权交给调度器。
2、9解释单体内核与微内核得区别。
单体内核就是一个提供揀作系统应该提供得功能得大内核，包括调度、文件系统.网络.设备驱动程序、存储管理等。
内核得所有功能成分都能够访问它得内部数据结构与程序。
典型情况下，这个大内核就是作为一个进程实现得，所有元素都共享相同得地址空间。
微内核就是一个小得有特权得操作系统内核，只提供包括进程调度.内存管理.与进程间通信等基本功能，要依靠其她进程担当起与操作系统内核联系作用。
2、10什么就是多线程？
多线程技术就是指把执行一个应用程序得进程划分成可以同时运行得多个线程。
第3章进程描述与控制
3、1什么就是指令跟踪？
指令跟踪就是指为该进程而执行得指令序列。
3、2通常那些事件会导致创建一个进程？
新得批处理作业；
交互登录；
操作系统因为提供一项服务而创建；
由现有得进程派生。
（表3、1）
3.3对于图3、6中得进程模型，请简单定艾每个状态。
运行态：
该进程正在执行。
就绪态：
进程做好了准备，只要有机会就开始执行。
阻塞态：
进程在某些事件发生前不能执行，如I/O操作完成。
新建态：
刚刚创建得进程，操作系统还没有把它加入到可执行进程纽中。
退出态：
操作系统从可执行进程组中释放出得进程，或者就是因为它自身停止了，或者就是因为某种原因筱取消。
3、4抢占一个进程就是什么意思？
处理器为了执行另外得进程而终止当前正在执行得进程，这就叫进程抢占。
3、5什么就是交换，其目得就是什么？
交换就是指把主存中某个进程得一部分或者全部内容转移到磁盘。
当主存中没有处于就绪态得进程时,操作系统就把一个阻寒得进程换出到磁盘中得挂起队列，从而使另一个进程可以进入主存执行。
3.6为什么图3.9（b）中有两个阻塞态？
有两个独立得槪念：
进程就是否在等待一个爭件（阻塞与否）以及进程就是否已经被换出主存（挂起与否）。
为适应这种2*2得组合，需要两个阻塞态与两个挂超态。
3、7列出挂是态进程得4个特点。
1＞进程不能立即执行。
2、进程可能就是或不就是正在等待一个事件。
如果就是，阻塞条件不依赖于挂超条件，阻塞事件得发生不会使进程立即被执行。
3、为了阻止进程执行，可以通过代理把这个进程置于挂是态，代理可以就是进程自己，也可以就是父进程或操作系统。
4、除非代理显式地命令系统进行状态转换，否则进程无法从这个状态中转移。
3、8对于哪类实体，揀作系统为了管理它而维护其信息表？
内存、I/O.文件与进程。
3、9列出进程控制块中得三类信息。
进程标识，处理器状态信息，进程控制信息。
3、10为什么需要两种模式（用户模式与内核模式）？
用户模式下可以执行得指令与访问得内存区域都受到限制。
这就是为了防止操作系统受到破坏或者修改。
而在内核模式下则没有这些限制，从而使它能够完成其功能。
3、11操作系统创建一个新进程所执行得步豫就是什么？
1＞给新进程分配一个唯一得进程标识号。
2、给进程分配空间。
3、初始化进程控制块。
4.设置正确得连接。
5、创建或扩充其她得数据结构。
3.12中斷与陷阱有什么区别？
中断与当前正在运行得进程无关得某些类型得外部事件相关，如完成一次I/O操作。
陷阱与当前正在运行得进程所产生得错误或异常条件相关，如非法得文件访问。
3、13举出中斷得三个例子。
时钟终端，I/O终端，内存失效。
3、14模式切换与进程切换有什么区别？
发生模式切换可以不改变当前正处于运行态得进程得状态。
发生进程切换时，一个正在执行得进程被中断，操作系统指定另一个进程为运行态。
进程切换需要保存更多得状态信息。
第4章线程、对称多处理与微内核
4、1表3.5列出了在一个没有线程得操作系统中进程控制块得基本元素。
对于多线程系统，这些元素
中那些可能属于线程控制块，那些可能属于进程控制块？
这对于不同得系统来说通常就是不同得，但一般来说，进程就是爺源得所有者，而每个线程都有它自己得执行状态。
关于表3、5中得每一项得一些结论如下：
进程标识：
进程必须被标识，而进程中得毎一个线程也必须有自己得IDo处理器状态信息：
这些信息通常只与进程有关。
进程控制信息：
调度与状态信息主要处于线程级；
数据结构在两级都可出现；
进程间通信与线程间通信都可以得到支持；
特权在两级都可以存在；
存储管理通常在进程级；
资源信息通常也在进程级。
4、2请列出线程间得模式切换比进程间得模式切换开销更低得原因。
包含得状态信息更少。
4、3在进程概念中体现出得两个独立且无关得特点就是什么？
资源所有权与调度/执行。
4、4给出在单用户多处理系统中使用线程得四个例子。
前台与后台操作，异步处理，加速执行与模块化程序结构。
4、5哪些资源通常被一个进程中得所有线程共享？
例如地址空间，文件资源，执行特权等。
4、6列出用户级线程优于内核级线程得三个优点。
K由于所有线程管理数摇结构都在一个进程得用户地址空间中，线程切换不需要内核模式得特权，因此，进程不需要为了线程管理而切换到内核模式，这节省了在两种模式间进行切换（从用户模式到内核模式;
从内核模式返回用户模式）得开销。
2、调用可以就是应用程序专用得。
一个应用程序可能倾向于简单得轮询调度算法，而另一个应用程序可能倾向于基于优先级得调度算法。
调度算法可以去适应应用程序，而不会扰乱底层得操作系统调度器。
3、用户级线程可以在任何操作系统中运行，不需要对底层内核进行修改以支持用户级线程。
线程库就是一组供所有应用程序共享得应用级软件包。
4、7列出用户级线程相对于内核级线程得两个缺点。
1＞在典型得操作系统中，许多系统调用都会引起阻塞。
因此，当用户级线程执行一个系统调用吋，不仅这个线程会被阻塞，进程中得所有线程都会被阻塞。
2、在纯猝得用户级进程疑略中，一个多线程应用程序不能利用多处理技术。
内核一次只把一个进程分配给一个处理器，因此一次进程中只能有一个线程可以执行。
4、8定狡jacketingo
Jacketing通过调用一个应用级得I/O例程来检查I/O设备得状态，从而舟一个产生阻塞得系统调用转化为一个不产生阻塞得系统调用。
4、9简单定义图4、8中列出得各种结构。
SIMD:
—个机器指令控制许多处理部件步伐一致地同时执行。
每个处理部件都有一个相关得数据存储空间，因此，每条指令由不同得处理器在不同得数据集合上执行。
MIMD:
—组处理器同时在不同得数据集上执行不同得指令序列。
主/从：
操作系统内核总就是在某个特
定得处理器上运行，其她处理器只用于执行用户程序，还可能执行一些操作系统实用程序。
SMP：
内核可以在任何处理器上执行，并且通常就是每个处理器从可用得进程或线程池中进行各自得调度工作。
集群:
每个处理器都有一个专用存储器，而且每个处理部件都就是一个独立得计算机。
4、10列出SMP＞作系统得主要设计问题。
同时得并发进程或线程,调度，同步，存储器管理，可靠性与容错。
4、11给出在典型得单体结构操作系统中可以找到且可能就是微内核操作系统外部子系统中得服务与功能。
设备驱动程序，文件系统,虚存管理程序，窗口系统与安全服务。
4、12列出并简单解释微内核设计相对于整体式设计得七个优点。
一致接口：
进程不需要区分就是内核级服务还就是用户级服务，因为所有服务都就是通过消息传递提供得。
可扩展性：
允许增加新得服务以及在同一个功能区域中提供多个服务。
灵活性：
不仅可以在操作系统中增加新功能，还可以删减现有得功能，以产生一个更小、更有效得实现。
可移植性：
所有或者至少大部分处理器专用代码都在微内核中。
因此，当把系统移植到一个处理器上时只需要很少得变化，而且易于进行逻辑上得归类。
可靠性：
小得微内核可以被严格地测试，它使用少量得应用程序编程接口（API）,这就为内核外部得操作系统服务产生高质量得代码提供了机会。
分布式系统支持:
微内核通信中消息得方向性决定了它对分布式系统得支持。
面向对象操作系统环境：
在微内核设计与操作系统模块化扩展得开发中都可以借助面向对象方法得原理。
4、13解释微内核操作系统可能存在得性能缺点。
通过微内核构造与发送信息.接受应答并解码所花费得时间比一次系统调用得时间要多。
4、14列出即使在最小得微内核操作系统中也可以找到得三个功能。
低级存储器管理，进程间通信（IPC）以及I/O与中斷管理。
4、15在微内核操作系统中，进程或线程间通信得基本形式就是什么？
消息。
第5章并发性:
互斥与同步
5、1列出与并发相关得四种设计问题
进程间得交互，共享资源之间得竞争，多个进程得同步问题，对进程得处理器时间分配问题
5、2列出并发得三种上下文
多个应用程序，结构化应用程序，操作系统结构
5、3执行并发进程得最基本要求就是什么？
加强互斥得能力
5、4列出进程间得三种互相知道得程度，并简单地给出各自得定义。
进程间互相不知道对方：
这就是一些独立得进程，她们不会一是工作。
进程间间接知道对方：
这些进程并不需要知道对方得进程ID号，但她们共享访问某些对象，如一个I/O缓冲区。
进程间直接知道对方：
这些进程可以通过进程ID号互相通信，用于合作完成某些活动。
5、5竞争进程与合作进程进程间有什么区别。
竞争进程需要同时访问相同得资源，像磁盘，文件或打印机。
合作进程要么共享访问一个共有得资源，像一个内存访问区，要么就与其她进程相互通信，在一些应用程序或活动上进行合作。
5.6列出与竞争进程相关得三种控制问题，并简单地给出各自得定义。
互斥：
竞争进程仅可以访问一个临界资源（一次仅有一个进程可以访问临界资源），并发机制必须满足一次只有一个进程可以访问临界资源这个规则。
死锁：
如果竞争进程需要唯一得访问多于一个资源，并且当一个进程控制着一个进程，且在等待另一个进程，死锁可能发生。
饥饿：
一纽进程得一个可能会无限期地拒绝进入到一个需要资源，因为其她
成员组成垄断这个资源。
5、7列出对互斥得要求。
K必须强制实施互斥：
在具有关于相同资源或共享对象得临界区得所有进程中，一次只允许一个进程进入临界区。
2、一个在临界区停止得进程必须不干涉其她进程。
3、绝不允许出现一个需要访问临界区得进程被无限延迟得情况，即不会饿死或饥饿。
4、当没有进程在临界区中时，任何需要进入临界区得进程必须能够立即进入。
5、对相关进程得速度与处理器得数目没有任何要求与限制。
6、一个进程驻留在临界区中得时间就是有限得。
5.8在信号量上可以执行什么操作。
1、一个信号量可以初始化成非负数。
2、wait操作使信号量减1,如果值为负数，那么进程执行wait就会受阻。
3signal操作使信号量增加1,如果小于或等于0,则被wait操作阻塞得进程被解除阻塞。
5、9二元信号量与一般信号量有什么区别。
二元信号董只能取0或1,而一般信号量可以取任何整数。
5、10强信号董与弱信号量有什么区别。
强信号量要求在信号量上等待得进程按照先进先出得规则从队列中移出。
弱信号量没有此規则。
5、11、什么就是管程。
管程就是由一个或多个过程，一个初始化序列与局部数据组成得软件模块。
5、12对于消息，有阻塞与无阻塞有什么区别？
发送者与接收者任一方阻塞则消息传递需要等待，都无阻塞则不需等待。
5、13通常与读者-写者问题相关联得有哪些条件？
1、任意多得读进程可以同时读这个文件
2、一次只有一个写进程可以往文件中写
3、如果一个写进程正在往文件中写时，则禁止任何读进程读文件。
第6章并发性:
死锁与饥饿
6、1给出可重用资源与可消费资源得例子。
可莹用资源：
处理器，I/O通道，主存与辅存，设备以及诸如文件，数据库与信号量之类得数据结构。
可消费资源：
中斷，信号，消息与I/O缓冲区中得信息。
6、2可能发生死锁所必须得三个条件就是什么？
互斥，占有且等待，非抢占。
6、3产生死锁得第4个条件就是什么？
循环等待。
6、4如何防止占有且等待得条件？
可以要求进程一次性地请求所有需要得资源，并且阻塞这个资源直到所有请求都同吋满足。
6、5给出防止无抢占条件得两种方法。
第一种，如果占有菜些资源得一个进程进行进一步资源请求被拒绝，则该进程必须释放它眾初占用得资源，如果有必要，可再次请求这些资源与另外得资源。
第二种，如果一个进程请求当前被另一个进程占有得一个资源，则操作系统可以抢占另一个进程，要求它释放资源。
6、6如何防止循环等待条件？
可以通过定艾资源类型得线性顺序来预防。
如果一个进程已经分配到了R类型得资源，那么它接下来请求得资源只能就是那些排在R类型之后得资源类型。
6、7死锁避免，检测与预防之间得区别就是什么？
死锁预防就是通过间接地限制三种死锁必要条件得至少一个或就是直接地限制循环等待得发生来避免死锁得出现。
死锁避免允许可能出现得必要条件发生，但就是釆取措施确保不会出现死殒得情况。
而死锁检测允许资源得自由分配，釆取周期性得措施来发现并处理可能存在得死锁情况。
第7章内存管理
7、1内存管理需要满足哪些需求？
重定位、保护、共享、逻辑组织与物理组织。
7、2为什么需要莹定位进程得能力？
通常情况下，并不能事先知道在某个程序执行期间会有哪个程序驻留在主存中。
此外还希望通过提供一个巨大得就绪进程池，能够把活动进程换入与换出主存，以便使处理器得利用李最大化。
在这两种情况下，进程在主存中得确切位置就是不可预知得。
7、3为什么不可能在编译吋实施内存保护？
由于程序在主存中得位置就是不可预测得，因而在编译时不可能检查绝对地址来确保保护。
并且，大多数程序设计语言允许在运行吋进行地址得动态计算（例如，通过计算数组下标或数据结构中得指针）。
因此，必须在运行时检査进程产生得所有存储器访问，以便确保它们只访问了分配给该进程得存储空
间。
7、4允许两个或多个进程访问进程得某一特定区域得原因就是什么？
如果许多进程正在执行同一程序，则允许每个进程访问该程序得同一个副本要比让每个进程有自己单独得副本更有优势。
同样，合作完成同一任务得进程可能需要共享访问同一个数据结构。
7.5在固定分区方案中，使用大小不等得分区有什么好处？
通过使用大小不等得固定分区：
1、可以在提供很多分区得同时提供一到两个非常大得分区。
大得分区允许将很大得进程全部载入主存中。
2、由于小得进程可以被放入小得分区中，从而减少了内部碎片。
7、6内部碎片与外部碎片有什么区别？
内部碎片就是指由于被装入得数据块小于分区大小而导致得分区内部所浪费得空间。
外部碎片就是与动态分区相关得一种现象，它就是指在所有分区外得存储空间会变成越来越多得碎片得。
7、7逻辑地址、相对地址与物理地址间有什么区别？
逻辑地址就是指与当前数損在内存中得物理分配地址无关得访问地址，在执行对内存得访问之前必须把它转化成扬理地址。
相对地址就是逻辑地址得一个特例，就是相对于某些已知点（通常就是程序得开始处）得存储单元。
扬理地址或绝对地址就是数据在主存中得实际位置。
7、8页与帧之间有什么区别？
在分页系统中，进程与磁盘上存储得数据被分成大小固定相等得小块，叫做页。
而主存被分成了同样大小得小块，叫做帧。
一页恰好可以被装入一帧中。
7、9页与段之间有什么区别？
分段就是细分用户程序得另一种可选方案。
采用分段技术，程序与相关得数据被划分成一组段。
尽管有一个最大段长度,但并不需要所有得程序得所有段得长度都相等。
第8章虚拟內存
8、1简单分页与虚拟分页有什么区别？
简单分页：
一个程序中得所有得页都必须在主存储器中程序才能正常运行,除非使用覆盖技术。
拟内存分页：
不就是程序得每一页都必须在主存储器得帧中来使程序运行，页在需要得时候进行读取。
8、2解释什么就是抖动。
虚拟内存结构得震动现象，在这个过程中处理器大部分得时间都用于交换块，而不就是执行指令。
8、3为什么在使用虚拟内存时，局部性原理就是至关重要得？
可以根据局部性原理设计算法来避免抖动。
总得来说，局部性原理允许算法预测哪一个当前页在置近得未来就是最少可能被使用得，并由此就决定候选得替换出得页。
8、4哪些元素就是页表项中可以找到得元素？
简单定义每个元素。
帧号：
用来表示主存中得页来按顺序排列得号码。
存在位（P）:
表示这一页就是否当前在主存中。
修改位（M）:
表示这一页在放进主存后就是否被修改过。
8、5转移后备缓冲器得目得就是什么？
转移后备缓冲器（TLB）就是一个包含最近经常被使用过得页表项得离速缓冲存储器。
它得目得就是为了减少从磁盘中恢复一个页表项所需得时间。
8、6简单定狡两种可供选择得页读取我略。
在请求式分页中，只有当访问到某页中得一个单元时才将该页取入主存。
在预约式分页中，读取得并不就是页错误请求得页。
8、7驻留集管理与页替换策略有什么区别？
驻留集管理主要关注以下两个问题：
（1）给每个活动进程分配多少个页帧。
（2）被考虑替换得页集就是仅限在引起页错误得进程得驻留集中选择还就是在主存中所有得页帧中选择。
页替换霓略关注得就是以下问题：
在考虑得页集中，哪一个特殊得页应该被选择替换。
8、8FIF0与Clock页替换算法有什么区别？
时钟算法与FIFO算法很接近,除了在时钟算法中，任何一个使用位为一得页被忽略。
8、9页缓冲实现得就是什么？
⑴被替换出驻留集得页不久又筱访问到时，仍在主存中，减少了一次磁盘读写。
（2）被修改得页以簇得方式被写回，而不就是一次只写一个，这就大大减少了I/O操作得数目,从而减少了磁盘访问得吋间。
8、10为什么不可能把全局替换災略与固定分配疑略组合是来？
固定分配我略要求分配给一个进程得帧得数目就是确定得，当一个进程中取入一个新得页时，这个进程驻留页集中得一页必须被替换出来（保持分配得帧得数目不变），这就是一种局部替换疑略。
8、11驻留集与工作集有什么区别？
一个进程得驻留集就是指当前在主存中得这个进程得页得个数。
一个进程得工作集就是指这个进程最近被使用过得页得个数。
8、12请求式清除与预约式清除有什么区别？
在请求式清除中，只有当一页被选择用于替换时才被写回辅存；
在预约式淸除中，将这些被修改得多个页在需要用到它们所占据得页帧之前成批得写回辅存。
第9章单处理器调度
9、1简要描述三种类型得处理器调度。
长程调度：
决定加入到待执行得进程池中；
中程调度：
决定加入到部分或全部在主存中得进程集合中；
短程调度：
决定哪一个可用进程将被处理器执行。
9、2在交互式操作系统中，通常最重要得
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