操作系统原理：习题解析与多道程序运行分析

"操作系统原理习题及参考答案" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理和控制计算机硬件与软件资源，提供用户界面，协调不同进程的执行，确保系统的稳定性和效率。操作系统的五大基本功能包括： 1. **处理机管理**：这是指对CPU的分配和调度，确保多道程序能够公平且高效地运行。例如，先来先服务（FCFS）调度算法是一种简单的调度策略，根据进程进入就绪队列的顺序来分配CPU。如题目中所述，不同的进程顺序会直接影响平均等待时间。 2. **存储器管理**：包括内存分配、回收、地址映射等，目的是提高内存的利用率并避免碎片。 3. **设备管理**：管理各种输入/输出设备，通过设备驱动程序使得用户程序可以透明地访问硬件。 4. **文件系统管理**：负责文件的创建、删除、读写和保护，以及文件的组织和存储。 5. **用户接口**：提供图形用户界面（GUI）或命令行接口（CLI），使用户能方便地与操作系统交互。 网络操作系统除了以上基本功能外，还需要额外提供： 1. **网络通信**：支持网络上的进程间通信，如套接字编程和网络协议的实现。 2. **资源共享**：允许网络上的多个节点共享硬件和软件资源。 3. **网络服务**：提供如Web服务器、邮件服务器等网络服务。 4. **网络用户接口**：提供专为网络环境设计的用户登录、文件传输等功能。 在多道程序设计中，通过合理的进程调度可以显著减少等待时间。例如，题目中提到的情况，进程A、B、C的执行顺序会影响平均等待时间。当顺序为ABC时，平均等待时间是6毫秒；而顺序为CBA时，平均等待时间增加到17毫秒。这说明进程调度策略对于系统性能至关重要。 系统调用是用户程序请求操作系统服务的一种方式，通常通过执行访管指令触发。处理过程类似于中断处理，包括： 1. **检查响应条件**：当访管指令被执行时，CPU检查是否可以响应系统调用。 2. **关闭中断**：为了防止在处理系统调用时被其他中断打断，CPU会关闭中断。 3. **保存现场**：保存当前进程的状态，包括寄存器内容，以便在系统调用完成后恢复。 4. **转至操作系统内核**：CPU执行相应的内核代码来处理系统调用请求。 5. **执行服务**：操作系统执行系统调用所请求的服务，如打开文件、创建进程等。 6. **恢复现场**：完成服务后，恢复用户程序的状态。 7. **返回用户空间**：CPU返回用户模式，继续执行用户程序。 8. **开启中断**：重新开启中断，允许系统接收新的中断请求。 系统调用是操作系统提供给用户程序的重要接口，使得用户可以在受保护的内核态下执行特定功能，而无需知道底层实现细节。