现代操作系统习题解析与答案

"现代操作系统2 背后习题答案" 这篇摘要涉及的是关于现代操作系统的一些基本概念和关键知识点，主要涵盖多道程序设计、输入/输出（I/O）管理、硬件保护、操作系统模式、计算机性能以及存储管理等方面。 1. **多道程序设计**：多道程序设计是一种操作系统策略，它允许CPU在内存中同时加载多个进程，并在它们之间快速切换，以提高CPU利用率，尤其是在有I/O操作时。这样做可以确保CPU在等待I/O操作完成时不会空闲。 2. **输入/输出（I/O）管理**： - 输入spooling：它是一种技术，先将数据从输入设备（如卡片阅读器）读取到磁盘，然后在适当的时候由CPU处理，避免了直接I/O操作对CPU的影响。 - 输出spooling：在打印之前，先将文件复制到磁盘，然后在后台进行打印，提高了打印效率，特别是在个人计算机中，输出spooling非常常见。 3. **硬件保护**：第二代计算机缺乏保护操作系统免受恶意用户程序侵害的硬件机制。现在，大多数现代处理器提供了不同级别的权限模式，如内核模式和用户模式，以实现硬件级别的安全保护。 4. **处理器体系结构与兼容性**：以Intel的Pentium系列为例，尽管它们具有不同的速度和功耗，但它们都保持着体系结构的兼容性，这是现代处理器家族思想的核心。 5. **存储需求与成本**：摘要中提到了不同类型的屏幕和图形需要的缓冲区大小，以及在不同时间点的成本。这反映了随着技术进步，存储成本的显著降低。 6. **操作系统模式**：(a)，(c)，(d)应该在内核模式下运行，这通常涉及到系统级操作，如资源分配、中断处理等，以确保系统稳定性和安全性。 7. **计算机性能**：提到的“每纳秒一条指令”意味着每秒可以执行十亿条指令，这是衡量处理器性能的一个指标。即使在有多个流水线阶段的情况下，总输出指令数量仍然相同。 8. **存储访问时间**：计算了将一定量的数据存入寄存器、Cache的时间，展示了不同存储层次之间的速度差异。 9. **系统类型与应用**：个人计算机系统通常是交互式的，适合单用户，而大型机系统则倾向于多用户，强调批处理或分时，且更注重资源的共享和保护。 10. **性能指标**：通过计算每秒执行的指令数，评估了处理器的性能，这忽略了管道的阶段数量，因为无论管道有多长，最终输出的指令数是恒定的。 以上知识点展示了操作系统设计的核心要素，包括并发性、I/O管理、硬件特性、性能优化以及存储管理策略，这些都是理解操作系统运作原理的关键。