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操作系统概念第七版习题安全与资源管理解析
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更新于2024-07-07
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"操作系统概念第七版习题答案解析[中文版](完整版).doc" 在理解操作系统概念的过程中,这些习题和答案提供了深入探讨的关键点。首先,多道程序和分时环境的安全问题是讨论的重点。在这样的系统中,用户共享资源可能导致数据和程序的窃取、资源滥用等问题。由于技术的局限性和人为因素,无法保证在分时系统中如同专用机器一样具有绝对的安全性。 资源管理是操作系统的核心任务,不同类型的系统需要管理的资源各异。大型和迷你电脑系统需要严格管理内存、CPU、外存和网络带宽;与服务器相联的工作站主要关注内存和CPU资源;而手持设备如智能手机则需着重考虑功率消耗和内存管理。 分时系统的优势在于资源的高效利用和协同工作能力。在用户需求复杂、任务量大、系统负载低的情况下,分时系统能提供更快的响应和更高的效率。然而,对于简单任务和性能足够的个人计算机,单用户模式可能是更优选择。 实时系统和手持设备对操作系统的依赖体现在不同的功能需求上。实时系统需要虚拟存储器和分时支持以保证任务的及时完成;而手持设备虽然需要虚拟存储器以优化内存使用,但通常不需要分时系统,因为它们通常执行单一任务。 对称多处理(SMP)和非对称多处理(AMP)的区别在于处理方式和资源分配。SMP中所有处理器平等,可处理I/O,而AMP有一个主处理器控制其他从处理器。多处理系统的优点包括成本效益(共享硬件资源)、性能提升(并行处理)和可靠性增强(故障冗余)。然而,其缺点在于增加了系统设计和管理的复杂性,可能导致资源协调问题。
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Answer:Java 是一种解释语言。这就意味着 Java 虚拟机一次解释一个字节
代码。一般来说,绝大多数解释环境是比运行本地二进制慢,因为解释进程要
求把每一个命令转化为本地机器代码。一个 JIT 编译器把字节代码转换成本
地机器代码,第一次这种方法是偶然碰到的。这就意味着 Java 程序作为一个
本地用途〔当然,JIT 的这种转换过程是要花费时间的,但并没有像字节代码花
费的这么多是非常重要的一种运行方式。此外,JIT 存储器编译代码以便能够
在下一次需要时使用。一个是被 JIT 运行的而不是传统的一般的解释运行的
Java 程序是非常快的。
2.16 在一个系统〔例如 VWware 中,来宾作业系统和主机操作系统的关系是什么?
在选择主机操作系统时哪些因素需要考虑?
Answer:一个来宾作业系统提供它的服务通过映射到有主机操作系统提供的
功能上。一个主要的事情需要被考虑,为了能够支持与来宾作业系统相联系的
功能,选择的主机操作系统,从系统调用接口而言,是否足够一般。
2.17 实验性的综合操作系统在内核里有一个汇编器。为了优化系统调用的性能,
内核通过在内核空间内汇编程序来缩短系统调用在内核必须经过的途径。这
是一种与分层设计相对立的方法,经过内核的途径在这种设计中被延伸了,使
操作系统的构造更加容易。分别从支持和反对的角度来综合设计方式对讨论
这种内核设计和系统性能优化的影响。
Answer:综合是令人钦佩的由于这种性能通过即时复杂化取得了成功。不幸
的是,由于代码的流动很难在内核中调试问题。这种复杂化是系统的详细的表
现,让综合很难 port〔一个新的编译器必须写入每一种架构。
3.1 论述短期,中期和长期调度之间的区别.
Answer:a.短期调度:在内存作业中选择就绪执行的作业,并为他们分配 CPU。
b.中期调度:作为一种中等程度的调度程序,尤其被用于分时系统,一个交换方案
的实施,将部分运行程序移出内存,之后,从中断处继续执行。
c.长期调度〔作业调度程序:确定哪些作业调入内存以执行.
它们主要的不同之处是它们的执行的频率。短期调度必须经常调用一个新
进程,由于在系统中,长期调度处理移动的作业时,并不频繁被调用,可能在进
程离开系统时才被唤起。
3.2 问:描述一下内核在两个进程间进行上下文功换的动作.
Answer:总的来说,操作系统必须保存正在运行的进程的状态,恢复进程的状态。
保存进程的状态主要包括 CPU 寄存器的值以及内存分配,上下文切换还必须
执行一些确切体系结构的操作,包括刷新数据和指令缓存。
〔书中答案进程关联是由进程的 PCB 来表示的,它包括 CPU 寄存器的值和内存
管理信息等。当发生上下文切换时,内核会将旧进程的关联状态保存在其
PCB 中,然后装入经调度要执行的新进程的已保存的关联状态。
3.3 考虑 RPC 机制。考虑的 RPC 机制。描述不可取的情况下可能出现或者不
执行的"最多一次"或"到底一旦"语义。说明在没有这些保障的情况下,可能使
用的一种机制。
.
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Answer:如果一个 RPC 机制无法支持无论是"最多一次" 或"至少一次"的语义,
那么 RPC 服务器不能保证远端程序不会引起多个事件的发生。试想,如果一
个远端程序在一个不支持这些语义的系统上从银行账户中撤回投资的资金。
很可能一个单一调用的远程过程会导致多种服务器的撤回。
如果一个系统不能支持这两种语义,那么这样一个系统只能安全提供远程
程序,这些远程程序没有改变数据,没有提供时间敏感的结果,用我们的银行账
户做例,我们当然需要"最多一次" 或"至少一次"的语义执行撤销〔或存款。
然而,账户余额成其它账户信息的查询,如姓名,地址等,不需要这些语义。
3.4 图表 3.24 里显示的程序,说明 A 行将会输出什么?
Answer:当控制回到父进程时,它的值会保持在 5,而子进程将更新并拷贝这个
值。
3.5 问:下面设计的好处和坏处分别是什么?系统层次和用户层次都要考虑到.
A,对称和非对称通信
B,自动和显式缓冲
C,复制发送和引用发送
D,固定大小和可变大小消息
Answer:A.对称和非对称通信:对称通信的影响是它允许发送者和接收者之间
有一个集合点。缺点是阻塞发送时,不需要集合点,而消息不能异步传递。因
此,消息传递系统,往往提供两种形式的同步。
B.自动和显式缓冲:自动缓冲提供了一个无限长度的队列,从而保证了发送
者在复制消息时不会遇到阻塞,如何提供自动缓存的规范,一个方案也许能保
存足够大的内存,但许多内存被浪费缓存明确指定缓冲区的大小。在这种状况
下,发送者不能在等待可用空间队列中被阻塞。然而,缓冲明确的内存不太可
能被浪费。
C.复制发送和引用发送:复制发送不允许接收者改变参数的状态,引用发送
是允许的。引用发送允许的优点之一是它允许程序员写一个分布式版本的一
个集中的应用程序。Java’s RMI 公司提供两种发送,但引用传递一个参数需
要声明这个参数是一个远程对象。
D.固定大小和可变大小消息:涉及的太多是有关缓冲问题,带有定长信息,一
个拥有具体规模的缓冲课容纳已知数量的信息缓冲能容纳的可变信息数量是
未知的。考虑 Windows 2000 如何处理这种情况。带有定长信息
〔<256bytes,信息从发送者的地址空间被复制至接受进程的地址空间。更
大的信息〔如变长信息使用共享内存传递信息。
第四章线程
4.1 举两个多线程程序设计的例子来说明多线程不比单线程方案提高性能
答:1 任何形式的顺序程序对线程来说都不是一个好的形式。例如一个计算个人报酬的程
序。
2 另外一个例子是一个"空壳"程序,如 C-shell 和 korn shell。这种程序
必须密切检测其本身的工作空间。如打开的文件、环境变量和当前工作目录。
4.2 描述一下线程库采取行动进行用户级线程上下文切换的过程
.
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