现代操作系统第三版答案解析

"现代操作系统第三版中文课后答案，涵盖了操作系统的基本概念、多道程序设计、I/O管理、硬件保护、计算机性能评估等多个知识点。" 操作系统是计算机系统的核心组件，其主要任务是向用户提供一个虚拟的、扩展的计算环境，并有效地管理系统的各种资源，如CPU、内存以及I/O设备。在《现代操作系统》第三版中，这些问题得到了深入的讨论。 1. **多道程序设计**：这种技术使得CPU可以在内存中同时保留多个进程，通过快速切换使得CPU始终保持忙碌状态，尤其是在有进程进行I/O操作时，可以避免CPU空闲。多道程序设计的关键在于提高CPU利用率，减少由于等待I/O操作完成而导致的资源浪费。 2. **输入/输出（I/O）管理**：输入spooling和输出spooling是重要的I/O策略。输入spooling预先将数据从输入设备（如卡片阅读器）转移到磁盘，以便进程完成时可以立即使用。输出spooling则涉及将打印文件先复制到磁盘，然后在实际打印，这种方式在个人计算机上尤为常见，能有效提高效率。 3. **硬件保护**：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，提供了多种级别的硬件保护，以确保操作系统安全运行。 4. **性能评估**：计算设备的性能通常用每秒执行的指令数（IPS）来衡量。例如，如果每纳秒有一条指令从管道中出来，那么这台机器每秒可以执行10亿条指令，即使有10个处理阶段，每个阶段1纳秒，输出的指令总数仍然不变。 5. **资源管理**：在个人计算机和大型机系统中，资源的分配和保护有所不同。个人计算机通常是交互式的，可能只有一个用户，而大型机系统可能有多个用户，更注重批处理和分时，且需要更强的资源保护机制。 6. **内存需求与成本**：计算内存需求时，考虑了文本屏幕和高分辨率位图所需的缓冲区大小，以及随着技术发展，内存成本显著下降的事实。 7. **缓存使用**：缓存（如L1、L2或L3 Cache）在提高性能方面起着关键作用。书中举例说明，即使一个大型文档也无法放入CPU的寄存器中，但可以在高速缓存中快速访问，显著减少了处理时间。 这些知识点展示了操作系统设计和实现的核心原理，对于理解和优化计算机系统的性能至关重要。学习这部分内容有助于深入理解计算机系统的工作方式，并能够解决实际问题，如资源调度、I/O操作优化和系统安全。