苏州大学操作系统概念第11章
操作系统概念(中文版)课后答案1
2-cont.
4. Protecting the operating system is crucial to ensuring that the computer system operates correctly. Provision of this protection is the reason behind dual-mode operation, memory protection, and the timer. To allow maximum flexibility, however, we would also like to place minimal constraints on the user. The following is a list of operations that are normally protected. What is the minimal set of instructions that must be protected? a. Change to user mode.
3-cont.
4. What are the five major activities of an operating system in regard to ?
文件创建和删除 目录创建和删除 目录和文件操作原语的支持 文件到二级存储的映射 将文件备份到非易失存储设备
第十四页，共33页。
3-cont.
5. What is the purpose of the command interpreter? Why is it usually separate from the kernel?
读取命令（从用户或者命令文件）并执行（转化成系统调用） 可能会经常改变
苏州大学操作系统概念第一章
1.29
集群系统
1.30Biblioteka 天河2号1.31操作系统结构
简单批处理系统
? 自动作业调度-自动从一个运行完的作业转换到运行下一个 作业
? 常驻监控程序（monitor） ? 控制作业传输 ? 调度作业运行
? 固态硬盘（Solid-state disks ） –用固态电子存储芯片阵列 而制成的硬盘
1.17
硬盘和固态硬盘
1.18
存储设备层次
存储系统分层组织
? 速度 ? 成本 ? 易失性
1.19
不同级别存储器的性能
1.20
I/O操作
? 同步I/O：开始I/O后仅当I/O完成后控制才返回用户程序 ? 异步I/O：I/O开始后不等I/O完成控制就返回用户程序 ? 系统调用(System call) -请求操作系统允许用户等待I/O
1.49
云计算架构
1.50
? 操作系统设计目标:
? 运行用户程序 ---核心目标 ? 更方便 地解决用户问题，使计算机系统方便地使用 ? 以一种高效方式使用计算机硬件。
? 不同用户、不同系统、不同阶段有不同的侧重点 ? 早期：高效 ? 目前：方便
1.6
用户视角
? 不同的用户用不同的视角 ? PC用户希望操作系统
? 方便 ? 易用 ? 高性能 ? 不关心资源利用率 ? 主机用户：满足所有用户-资源利用率 ? 工作站用户：性能和资源利用率折中 ? 手持设备用户：方便、电池续航时间 ? 有些计算机无用户界面-家电的电脑控制器
? 多个处理器共享计算机总线、时间、内存和外设等。 ? 多处理器系统的优点：
苏州大学操作系统习题集(大学期末复习资料)
(一)选择题在计算机系统中配置操作系统的主要目的是（A），操作系统的主要功能是管理计算机系统中的（B），其中包括（C）、（D），以及文件和设备。
这里的（C）管理主要是对进程进行管理。
A：提高系统资源利用率B：资源；C：处理机；D：存储器操作系统有多种类型：允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统，称为（A）；允许多个用户将若干个作业提交给计算机系统集中处理的操作系统称为（B）；在（C）的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并做出响应；在IBM-PC机上的操作系统称为（D）。
A,B,C,D：（1）批处理操作系统；（2）分时操作系统；（3）实时操作系统；（4）微机操作系统；（5）多处理机操作系统。
操作系统是一种（A），它负责为用户和用户程序完成所有（B）的工作，（C）不是操作系统关心的主要问题。
A：（1）应用软件；（2）系统软件；（3）通用软件；（4）软件包。
B：（1）与硬件无关并与应用无关；（2）与硬件相关并与应用无关；（3）与硬件无关并与应用相关；（4）与硬件相关并与应用相关。
C：（1）管理计算机裸机；（2）设计、提供用户程序与计算机硬件系统的接口；（3）管理计算机中的信息资源；（4）高级程序设计语言的编译。
用户在程序设计过程中，可通过（A）获得操作系统的服务。
A：（1）库函数；（2）键盘命令；（3）系统调用；（4）内部命令。
在OS中采用多道程序设计技术，能有效地提高CPU、内存和I/O设备的（A），为实现多道程序设计需要有（B）A：（1）灵活性；（2）可靠性；（3）兼容性；（4）利用率。
B：（1）更大的内存；（2）更快的CPU；（3）更快的外部设备；（4）更先进的终端。
推动批处理系统形成和发展的主要动力是（A），推动分时系统形成和发展的动力是（B），推动微机OS发展的主要动力是（C）。
A：提高系统资源利用率；B：方便用户；C：计算机硬件的不断更新换代；在设计分时操作系统时，首先要考虑的是（A）；在设计批处理操作系统时，首先要考虑的是（B）；在设计实时操作系统时，首先要考虑的是（C）。
苏州大学操作系统概念第12章资料
C-SCAN
提供比SCAN算法更为均匀的等待时间 磁头从磁盘一段移到另一端，随着移动不断的处理请求。不 过，当磁头移到另一端时，马上返回到磁盘开始，返回时并 不处理请求 将柱面当作一个环链，将最后柱面和第一柱面相连 总的磁头移动为383柱面
6.20
C-SCAN
6.21
C-LOOK
C-SCAN的一种变形 磁头只移动到一个方向上最远的请求为止。接着，它马上回 头，而不是继续到磁盘的尽头 总的磁头移动为323柱面
磁盘控制器
6.4
磁盘示意图
6.5
地址映射关系
逻辑地址：（逻辑块号p，块内偏移o） 物理地址：（柱面c，道t，扇区s，扇区内偏移o）
Q1 p / 每道扇区数
s
c Q1 / 每柱面道数
t
6.6
磁盘特性
磁盘旋转速度：60 – 250转/秒 磁盘传输速率（Transfer rate）： 在磁盘和计算机间传输数 据的速率。 定位时间/随机访问时间（Positioning time，randomaccess time)：
光盘根本不使用磁。它们使用特殊材料，可以被激光所改 变
6.40
可写光盘
读写盘上的数据可以多次被修改 WORM盘只能被写一次 铝薄膜盘片夹在两个玻璃或塑料盘片间 当写一位时，驱动器使用激光在铝薄膜上烧一小孔。信息 可以被删除但不能被修改 WORM盘是可靠的、经久的 只读盘，如CD-ROM和DVD，从生产厂家出来时就有数据 了
20
Synch Byte
Track #
Head #
Sector#
CRC
Bytes 1 2 1 1 3
Synch Byte
Data
CRC
《操作系统概念》重点内容总结
《操作系统概念》重点内容总结第⼀章导论1、操作系统的功能作⽤：（1）作⽤：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源，有效地组织多道程序运⾏的系统软件，使⽤户与计算机之间的接⼝。
（2）功能：处理机管理、存储管理、设备管理、⽂件管理、⽤户接⼝。
2、操作系统的发展过程：（1）⼿⼯操作时期：⼈⼯⼲涉，⽤户独占。
（2）早期批处理时期：出现了完成作业⾃动转换⼯作的程序叫监督程序，包括早期联机批处理、早期脱机批处理。
（3）多道批处理系统：在内存中同时存放多道程序在管理程序的控制下交替执⾏，⽤户独占。
（4）分时系统：⽤户与主机交互。
（5）实时系统：具有专⽤性及时性。
（6）现代操作系统（⽹络操作系统和分布式操作系统）：有⽹络地址，提供⽹络服务，实现资源共享。
第⼆章计算机系统结构1、计算机系统在硬件⽅⾯的保护：（1）双重模式操作：⽤户模式、监督程序模式，双重模式操作为⼈们提供了保护操作系统和⽤户程序不受错误⽤户程序影响的⼿段。
（2）I/O保护：定义所有I/O指令为特权指令，所以⽤户不能直接发出I/O指令，必须通过操作系统来进⾏。
（3）内存保护：对中断向量和中断服务程序进⾏保护，使⽤基址寄存器和界限寄存器。
（4）CPU保护：使⽤定时器防⽌⽤户程序运⾏时间过长，操作系统在将控制权交给⽤户之前，应确保设置好定时器，以便产⽣中断。
第三章操作系统结构1、操作系统的基本组成：进程管理、内存管理、⽂件管理、输⼊/输出系统管理、⼆级存储管理、联⽹、保护系统、命令解释系统。
2、系统调⽤的含义：系统调⽤提供了进程与操作系统之间的接⼝。
分为五类：进程控制、⽂件管理、设备管理、信息维护、通信。
3、操作系统设计所采⽤的结构：（1）简单结构：以较⼩、简单且功能有限的系统形式启动，但后来渐渐超过了其原来的范围，由于运⾏所⽤的硬件有限，它被编写成利⽤最⼩的空间提供最多的功能。
（2）分层⽅法：优点：模块化，简化了调试和系统验证（灵活性强）；缺点：涉及对层的仔细认真的定义的困难，效率较差（3）微内核：优点：便于操作系统扩充，便于移植；缺点：关于哪些服务应保留在内核内，⽽哪些服务应在⽤户空间内实现，并没有定论。
操作系统概念(第九版)答案
操作系统概念(第九版)答案简介《操作系统概念(第九版)答案》是一本针对《操作系统概念(第九版)》教材的答案集合。
本文档旨在提供读者对操作系统相关概念的理解和应用基础。
目录1.引论2.进程管理3.处理机调度4.进程同步5.死锁6.内存管理7.虚拟内存8.文件系统9.输入与输出10.磁盘存储管理11.安全性和保护12.分布式系统13.多媒体操作系统14.实时系统第一章引论本章的目标是介绍操作系统的概念和功能，包括定义了什么是操作系统、操作系统的历史和发展、操作系统的分类以及操作系统的基本组成部分。
问题1：操作系统是什么？答案：操作系统是一个管理计算机硬件和软件资源的软件系统。
它为用户提供一个在硬件和软件之间进行交互的接口，同时协调和控制计算机的各个组件，以实现有效和可靠的计算机操作。
问题2：操作系统的历史和发展？答案：操作系统的历史可以追溯到大约20世纪50年代，当时计算机的使用范围相对较小，操作系统也比较简单。
随着计算机技术的发展，操作系统逐渐变得复杂而且功能强大。
在20世纪60年代，随着多道程序设计的发展，操作系统开始支持同时运行多个程序。
这就导致了对资源的合理分配和进程调度的需求。
同时，操作系统的文件系统和输入输出功能也得到了改进和扩展。
在20世纪70年代，个人计算机的出现使得操作系统变得更加普及。
同时，分时操作系统和分布式操作系统的概念也开始出现。
到了20世纪80年代和90年代，图形用户界面(GUI)的引入和互联网的普及使得操作系统更加用户友好和功能丰富。
现在，操作系统已经成为计算机系统中不可或缺的一部分，为计算机用户提供各种功能和服务。
问题3：操作系统的分类有哪些？答案：操作系统可以根据不同的标准进行分类。
以下是国际上常用的操作系统分类方法：1.目标计算机系统：大型机操作系统、小型机操作系统、微型机操作系统、嵌入式系统操作系统。
2.处理方式：批处理系统、分时操作系统、实时操作系统。
3.用户数量：单用户操作系统、多用户操作系统。
操作系统概念第七版10-12章课后题答案(中文版)
10.1 假设有一个文件系统，它里面的文件被删除后，当连接到该文件的链接依然存在时，文件的磁盘空间会再度被利用。
如果一个新的文件被创建在同一个存储区域或具有同样的绝对路径名，这会产生什么问题？如何才能避免这些问题？Answer:令旧的文件为F1，新文件为F2。
用户希望通过存在的链接进入F1，实际上将进入F2。
注意，使用的是文件F1的访问保护，而不是F2的。
这个问题可以通过确保所有被删除文件的链接也被删除来避免。
可以从几个方面来完成：a.保存一份文件所有链接的列表，删除文件时，删除每一个链接b.保留链接，当试图访问一个已删除文件时删除他们c.保存一个文件引用清单（或计数器），只有在文件所有链接或引用被删除后，删除该文件10.2 打开文件表被用以保持当前打开文件的信息，操作系统应该为每个用户保持一个单独的表吗？或者只是保持一个包含当前所有用户访问文件的引用的表？如果两个不同程序或用户访问同样的文件，在打开文件表中应包含单独的条目吗？Answer:保持一个中央的打开文件表，操作系统可以执行下列操作，否则不可执行：假设一个当前有一个或一个以上进程访问的文件。
如果该文件被删除，那么应该直到所有正在访问文件的进程关闭它时，它才能从磁盘上删除。
只要有正在访问文件的进程数目的集中核算，该检查就可以执行。
另一方面，如果两个进程正在访问该文件，则需要保持两个单独的状态来跟踪当前位置，其中部分文件正被两个进程访问。
这就要求操作系统为两个进程保持单独的条目。
10.3 一个提供强制锁，而非使用由用户决定的咨询锁的进程有何优点和缺点？Answer:在许多情况下，单独的程序可能愿意容忍同时访问一个文件，而不需要获得锁，从而确保文件的相互排斥。
其他程序结构也可以确保相互排斥，如内存锁；或其他同步的形式。
在这种情况下，强制锁将限制访问文件的灵活性，也可能增加与访问文件相关的开销。
10.4 在文件的属性中记录下创建程序的名字，其优点和缺点是什么？（在Macintosh操作系统中就是这样做的）Answer:记录下创建程序的名字，操作系统能够实现基于此信息的功能（如文件被访问时的程序自动调用）。
苏州大学操作系统原理课程试卷（3套）含答案
苏州大学操作系统原理课程试卷（一）答案共4页一、填空题（20分，每空1分）1、进程通信的常用方式有直接通信和间接通信等。
2、如果P(S1)和P(S2)两个操作在一起，那么P操作的顺序至关重要，一个同步P操作与一个互斥P操作在一起时同步P操作在互斥P操作前。
而两个V操作的次序无关紧要。
3、P(S)：表示申请一个资源；V(S)表示释放一个资源。
信号量的初值应该大于等于0 。
4、在请求式分页系统中，页框的分配中有一种方式称为固定分配。
固定分配有两种不同的方式，分别是平均分配和按比率分配。
5、在请求式分页存储管理系统中，不能在计算机中实现的页面淘汰算法是最佳算法，选择淘汰不再使用或最远的将来才使用的页的算法是先进先出算法，选择淘汰在主存驻留时间最长的页的算法是最近最少使用。
6、将作业地址空间中的逻辑地址转换为主存中的物理地址的过程称为地址转换。
7、访问磁盘时间由三部分组成寻道时间、旋转延迟时间和传输时间。
8、I/O设备的控制方式有轮询、中断和DMA等。
二、判断题（20分，每题4分，请说明正确与否的理由）1、分布式系统就是紧偶合系统。
错。
分布式系统是松散偶合系统。
2、在一个只有单个CPU的计算机中，进程不能并行操作。
错。
一个进程在利用CPU运行，另一个进程可以同时进行I/O操作，它们是并行的。
3、线程可以分为内核级（Kernel Thread）和用户级（User Thread）两种，操作系统不可以直接调度用户级的线程。
对。
4、有m个进程的操作系统出现死锁时, 死锁进程的个数为1<k≤m。
对。
5、在虚存系统中, 只要磁盘空间无限大, 作业就能拥有任意大的编址空间。
错。
作业的编制空间是由计算机的字长决定的。
三、简答题（20分，每题5分）1、为什么要在设备管理种引入缓冲技术？答：1）解决设备间速度的不匹配；2）减少中断频率；3）提高并行性。
2、CPU调度可能发生的时机有哪些？答：CPU调度可能发生在当一个进程:●从运行转到等待●运行转到就绪●从等待转到就绪●终止运行3、同步机构应遵循哪些原则？答：使用互斥区的原则：有空让进：当无进程在互斥区时，任何有权使用互斥区的进程可进入。
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内容
1. 文件系统结构 2. 文件系统实现 3. 物理块分配方法 4. 空闲空间管理
5. 其它
6.2
1、文件系统结构
文件系统结构
文件结构
逻辑存储单元 相关信息的集合
文件系统驻留在二级存储器（磁盘）上
文件系统按层组织
文件控制块(FCB) － 包含了文件的信息
包含文件详细信息
6.10
内存文件系统结构
作用：通过缓冲技术提高文件系统的性能 当文件系统安装时：
安装表：安装卷信息 目录缓冲结构：保存最近访问的目录信息
系统和单个进程打开文件表
各种文件操作需要用到内存文件系统结构
6.11
内存中文件系统结构
6.12
分区
磁盘和分区（卷）：一个磁盘可以有不止一个分区，一个分区
一致性检查 － 将目录结构数据与磁盘数据块相比较，试图纠
正所发现的不一致
利用系统程序将磁盘数据备份到另一存储设备，如软盘、磁带
或光盘
完全备份
增量备份
恢复丢失文件或整个磁盘时，只需要从备份中恢复
6.39
系统还原例子
6.40
网络文件系统(NFS)
NFS：Network File System 用于通过LAN（或WAN）访问远程文件的软件系统的实现或规范 Solaris操作系统：运行在SUN工作站上，采用TCP或UDP/IP协议
n = 230/212 = 218 bits (or 32K bytes)
比较容易得到连续的文件
链表（空闲空间表）
得到连续空间难 没有浪费的空间
组
计数
6.34
5、其它
效率与性能
效率取决于 :
磁盘分配和目录管理算法 保留在文件目录结构中的数据类型 磁盘缓存 － 存在于内存中的独立区域，其中的数据频繁被 访问 马上释放-预先读取 － 优化顺序存取的技术
位向量（n块）
0 1
2
n-1
…
bit[i] = 0 block[i] free 1 block[i] occupied
块号计算: 8 *字节的序号 + 字节内的位号（左边为0）
6.33
空闲空间管理
位图需要额外的空间。例如
block size = 212 bytes disk size = 230 bytes (1 gigabyte)
性能
用于PC上的改善性能的方法：留出一块内存作为虚拟磁盘 ，或RAM磁盘
6.36
不同的磁盘缓存位置
6.37
页缓存
使用虚拟内存技术，将文件数据作为页而不是块来缓存 页缓存实现缓冲缓存和内存映像I/O的交互 缓冲缓存实现文件系统和标准I/O调用的交互 统一缓冲
6.38
恢复
可以跨多个磁盘
分区类型
熟分区：包含文件系统
生分区：不包含文件系统（如Unix的Swap分区）
多操作系统引导
引导块通过文件系统启动操作系统
根分区（Root partition） ：包含操作系统，其他分区等分
区信息
系统启动时加载 其他分区自动或手工加载
6.13
虚拟文件系统
支持多个文件系统 虚拟文件系统(VFS)提供了一种面向对象的方法来实现文件系统 VFS为不同类型的文件系统提供了统一的系统调用接口(API) API是VFS的接口，而不属于某个特定类型的文件系统
增加磁盘I/O速度是提高性能的一个因素
每次I/O操作时间可以执行159,000 MIPS / 250 = 630 MIPS 每次I/O操作时间可以执行159,000 MIPS / 60,000 = 2.65 MIPS
6.31
快速SSD 60,000 Ios/秒
4、空闲空间管理
空闲空间管理
扩展在文件分配时被分配
一个文件可能包含一个或多个范围
6.19
链接分配
每个文件是一个磁盘块的链表；磁盘块分布在磁盘的任何位置
简单－ 仅需要起始地址 文件结束于空指针 每个块有一个指针指向下一块
提高效率：多个块集合成组
无法实现随机访问 缺点：可靠性有问题，存取效率差
空闲空间管理系统 －没有碎片，没有浪费的空间
FAT32管理的单个最大磁盘空间：4KB*232=2TB
FAT16和FAT 64
6.23
索引分配
把所有的指针放在一起：索引块 逻辑形式
索引表
6.24
索引分配的例子
6.25
索引分配
需要索引表 支持随机访问 动态存取没有外碎片，但索引块的负担较重 逻辑地址到物理地址的映射： Q LA/512 R
作系统锁需要的各种信息
只有安装了操作系统的卷才有
UFS：超级快（superblock）
卷控制块（Volume control block）：包含卷的信息
NTFS： 主控文件表（master file table）
总的块数、空闲块数、块大小等
文件通过目录组织
6.9
文件控制块
每个文件有文件控制块（ File Control Block (FCB)），
优缺点
例子
Windows：FAT, FAT32, NTFS
Linux（40多种）： ext2，ext3
6.7
2、文件系统实现
概述
操作系统提高了文件操作的API，文件系统如何实现？
两种结构：磁盘和内存
磁盘分为多个卷，每个卷可以实现一个文件系统 引导控制块（Boot control block） ：保含了系统引导操
6.30
性能
好的分配方法依赖于访问类型 连续分配可用于随机或顺序访问，效率高 链接分配适合顺序访问，不适合随机访问 在文件创建时根据访问类型选择链接还是连续
索引分配更加复杂
依赖于索引结构、文件大小、块大小
Intel Core i7 990x 3.46Ghz = 159,000 MIPS 典型的磁盘 250 I/Os/秒
6.4
分层设计的文件系统
6.5
文件系统层次
逻辑文件系统（Logical file system）： 管理文件系统
中的元数据
根据文件名管理文件目录 把文件名转换为文件ID，文件句柄 管理FCB和目录
存储保护
降低复杂性和冗余 增加系统开心和降低性能 CD-ROM：ISO 9660 Unix：UFS, FFS
6.41
CIFS（Common Internet File System）
在windows主机之间进行网络文件共享
6.42
6.17
磁盘空间的连续分配
地址映射（逻辑地址） Q
LA/512
R
访问块号 = Q + start 块内偏移 = R
每块512字节
6.18
基于扩展(extent)的系统
有些新的文件系统(I.e. Veritas File System)采用了改进的
连续分配方案
基于扩展的文件系统在某个范围内分配磁盘块 一个扩展是一组连续的磁盘块
block =
pointer
6.20
链接分配
地址映射
LA/511
Q R
访问块 = Q 块内地址 = R + 1 为什么？
6.21
文件分配表（FAT）
文件分配表(FAT) － 用于MS-DOS和OS/2系统的磁盘空间分配
6.22
FAT 32
FAT表的表项占据4字节（232） FAT表最大232项 每个簇固定为4KB 每簇8个盘块，每个盘块仍为512字节
访问块号= 索引表中Q项存放的块号 块内偏移= R
6.26
索引分配 － 映射
有的文件很大，单级索引不能满足要求
链接策略 － 把索引块链接起来（没有长度限制）
LA / (512 x 511)
Q1 R1
Q1 = 索引块 R1 再次计算:
R1 / 512
Q2 R2
访问块号= 索引表中Q2项存放的块号 块内偏移= R2
6.27
索引分配 － 映射
两级索引(最大文件长度为 5123)
LA / (512 x 512)
Q1
R1
Q1 = 外层索引块中表项 R1 再次计算:
R1 / 512 Q2 R2
访问块号= 索引表中Q2项存放的块号 块内偏移= R2
6.28
2级索引
外层索引
索引表
文件
6.29
联合策略：UNIX（每块4KB）
6.14
目录实现
线性列表，存储文件名和数据块指针
编程简单 运行费时
哈希表 － 使用线性列表存储哈希数据结构
降低目录搜索时间
冲突 － 两个文件名哈希到相同的位置 固定的大小
6.15
3、物理块分配方法
连续分配
每个文件在磁盘上占用一组连续的块 简单 － 仅需要起始块号和长度 支持随机访问 浪费空间（动态存储分配的问题） 文件不能增长 物理块号：从0开始连续的逻辑地址