现代操作系统课后答案详解:多道程序与设备管理
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更新于2024-08-01
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现代操作系统课程的课后答案详尽涵盖了多个关键知识点,以下是章节一至部分内容的解读:
1. **操作系统的核心功能**:操作系统扮演着扩展用户可见资源的角色,提供虚拟机给用户,并管理I/O设备和其他系统资源。它通过多道程序设计允许多个进程并发运行,即使在I/O操作时也能让CPU保持忙碌,提高资源利用率。
2. **多道程序与I/O操作**:多道程序设计利用CPU的快速切换机制,避免CPU在I/O操作期间空闲,尤其是在没有DMA(直接存储器访问)时,多道程序能有效利用CPU时间,尽管在I/O密集型任务中CPU可能依然是100%忙碌。
3. **输入/输出spooling**:输入spooling技术用于缓存输入设备的请求,避免CPU等待,而输出spooling则先将打印文件复制到内存,再统一打印,这在个人计算机上主要用于输出,如打印机操作。
4. **硬件保护与兼容性**:早期计算机缺乏硬件保护机制,使得操作系统容易受到恶意用户程序的攻击。然而,随着技术发展,像Intel Pentium系列的不同型号虽然性能各异,但体系结构兼容,体现了家族化的设计理念。
5. **屏幕与内存需求**:不同的显示器配置对内存需求巨大,如25X80字符的单色文本屏幕需要2000字节,而1024X768像素的24位颜色位图则需要2359296字节。在80年代这些成本高,但现在价格低廉,远低于每MB的成本。
6. **内核模式与权限**:某些系统操作,如中断处理和内存管理,应限制在内核模式下执行,以保证系统的安全性和稳定性。
7. **交互式与批处理系统**:个人计算机通常是交互式的,一个用户主导,而大型机系统支持多用户,特别是批处理和分时,因此对资源管理和保护更为重视。
8. **指令执行速率与管道**:系统的指令执行速率非常高,每秒可执行十亿条指令,即使管道有多个阶段,最终的指令输出数量不会影响这个速率。
9. **数据处理与缓存**:书本内容庞大,如80X50X700字符量级的数据不适合直接存储在CPU或内存中,可能需要在寄存器和缓存中进行优化处理,如在寄存器中操作只需2.8毫秒,在缓存中则需要5.8毫秒。
这些知识点深入探讨了操作系统的设计原理、资源管理、性能优化以及不同类型的系统环境下的特点,对于理解现代操作系统的核心概念和实践应用具有重要意义。
2012-01-04 上传
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2015-06-02 上传
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sheila09
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