现代操作系统课后习题详解

"现代操作系统课后答案包含了操作系统的基本概念、多道程序设计、输入输出管理、硬件保护、系统性能分析等多个方面的内容。" 在《现代操作系统》的学习中，理解操作系统的核心功能至关重要。操作系统作为计算机系统的基础，其主要任务是提供一个抽象的、扩展的机器给用户，管理和调度系统的I/O设备和其他资源，确保系统的高效运行。例如，通过多道程序设计，CPU可以在内存中的多个进程之间快速切换，使得CPU始终保持忙碌状态，即使在进行I/O操作时也能有效利用资源。 输入输出（I/O）管理是操作系统的重要组成部分。输入spooling技术允许数据预先从输入设备如卡片读入磁盘，以便当当前进程完成后，CPU可以立即处理。输出spooling则涉及将待打印文件先复制到磁盘，然后由打印机按顺序处理，这样CPU不会因直接等待打印而被占用。在个人计算机中，输出spooling更为常见，因为它能提高效率并减少资源浪费。 多道程序设计的主要目的是为了提高CPU利用率。如果没有直接存储器访问（DMA），CPU在进行I/O操作时会被完全占用，多道程序的优势就无法体现。然而，如果I/O操作缓慢，CPU可以执行其他任务，从而提高整体系统性能。 在硬件保护方面，第二代计算机缺乏防止恶意用户程序破坏操作系统的硬件机制。现代处理器，如Intel的Pentium系列，通过提供不同特性的处理器来实现兼容性与性能的平衡，这些特性通常包括速度和功耗。 此外，操作系统还需要考虑不同类型的计算机系统，如个人计算机和大型机。个人计算机通常具有交互性和单用户特性，而大型机系统往往支持多用户，更注重批处理或分时，并且对资源保护有更高的需求。 系统性能分析是衡量计算机性能的关键。例如，提到的每秒执行十亿条指令（BIPS）的机器，无论管道有多少阶段，其最终输出的指令数都是相同的，展示了管道技术在提升处理速度上的作用。 最后，书中讨论了缓存和内存管理。对于大量数据，如原稿中的2800000字符，即使对于1MB的缓存来说也是巨大的，但可以通过优化存储在寄存器或缓存中的时间来提高访问效率。 《现代操作系统》课后答案覆盖了操作系统设计和管理的多个关键领域，提供了深入理解和应用这些概念的基础。通过学习这些内容，可以更好地理解操作系统如何协调硬件资源，提升系统效率，并确保用户和应用程序的安全运行。