【正文】 在多道程序和分時環(huán)境中，多個用戶同時共享一個系統(tǒng)，這種情況導(dǎo)致多種安全問題。a. 列出此類的問題 ，能否確保像在專用機(jī)器上一樣的安全度？并解釋之。Answer:；沒有合理的預(yù)算來使用資源（CPU，內(nèi)存，磁盤空間，外圍設(shè)備）ｂ．應(yīng)該不行，因為人類設(shè)計的任何保護(hù)機(jī)制都會不可避免的被另外的人所破譯，而且很自信的認(rèn)為程序本身的實現(xiàn)是正確的是一件困難的事。 資源的利用問題在各種各樣的操作系統(tǒng)中出現(xiàn)。試?yán)e在下列的環(huán)境中哪種資源必須被嚴(yán)格的管理。（ａ）大型電腦或迷你電腦系統(tǒng)（ｂ）與服務(wù)器相聯(lián)的工作站（ｃ）手持電腦Answer: （ａ）大型電腦或迷你電腦系統(tǒng)：內(nèi)存和 CPU 資源，外存，網(wǎng)絡(luò)帶寬（ｂ）與服務(wù)器相聯(lián)的工作站：內(nèi)存和 CPU 資源（ｃ）手持電腦：功率消耗，內(nèi)存資源 在什么情況下一個用戶使用一個分時系統(tǒng)比使用一臺個人計算機(jī)或單用戶工作站更好？Answer:當(dāng)另外使用分時系統(tǒng)的用戶較少時，任務(wù)十分巨大，硬件速度很快，分時系統(tǒng)有意義。充分利用該系統(tǒng)可以對用戶的問題產(chǎn)生影響。比起個人電腦，問題可以被更快的解決。還有一種可能發(fā)生的情況是在同一時間有許多另外的用戶在同一時間使用資源。當(dāng)作業(yè)足夠小，且能在個人計算機(jī)上合理的運行時，以及當(dāng)個人計算機(jī)的性能能夠充分的運行程序來達(dá)到用戶的滿意時，個人計算機(jī)是最好的。 在下面舉出的三個功能中，哪個功能在下列兩種環(huán)境下，(a)手持裝置(b)實時系統(tǒng)需要操作系統(tǒng)的支持？(a)批處理程序(b)虛擬存儲器(c)分時Answer:對于實時系統(tǒng)來說，操作系統(tǒng)需要以一種公平的方式支持虛擬存儲器和分時系統(tǒng)。對于手持系統(tǒng)，操作系統(tǒng)需要提供虛擬存儲器，但是不需要提供分時系統(tǒng)。批處理程序在兩種環(huán)境中都是非必需的。 描述對稱多處理（ＳＭＰ）和非對稱多處理之間的區(qū)別。多處理系統(tǒng)的三個優(yōu)點和一個缺點？Answer:ＳＭＰ意味著所以處理器都對等，而且 I/O 可以在任何處理器上運行。非對稱多處理有一個主處理器控制系統(tǒng)，與剩下的處理器是隨從關(guān)系。主處理器為從處理器安排工作，而且 I/O 也只在主處理器上運行。多處理器系統(tǒng)能比單處理器系統(tǒng)節(jié)省資金，這是因為他們能共享外設(shè)，大容量存儲和電源供給。它們可以更快速的運行程序和增加可靠性。多處理器系統(tǒng)能比單處理器系統(tǒng)在軟、硬件上也更復(fù)雜（增加計算量、規(guī)模經(jīng)濟(jì)、增加可靠性） 集群系統(tǒng)與多道程序系統(tǒng)的區(qū)別是什么？兩臺機(jī)器屬于一個集群來協(xié)作提供一個高可靠性的服務(wù)器的要求是什么？Answer:集群系統(tǒng)是由多個計算機(jī)耦合成單一系統(tǒng)并分布于整個集群來完成計算任務(wù)。另一方面，多道程序系統(tǒng)可以被看做是一個有多個 CPU 組成的單一的物理實體。集群系統(tǒng)的耦合度比多道程序系統(tǒng)的要低。集群系統(tǒng)通過消息進(jìn)行通信，而多道程序系統(tǒng)是通過共享的存儲空間。為了兩臺處理器提供較高的可靠性服務(wù)，兩臺機(jī)器上的狀態(tài)必須被復(fù)制，并且要持續(xù)的更新。當(dāng)一臺處理器出現(xiàn)故障時，另一臺處理器能夠接管故障處理的功能。 試區(qū)分分布式系統(tǒng)（distribute system）的客戶機(jī)服務(wù)器（clientserver）模型與對等系統(tǒng)（peertopeer）模型Answer: 客戶機(jī)服務(wù)器（clientserver）模型可以由客戶機(jī)和服務(wù)器的角色被區(qū)分。在這種模型下，客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)出請求，然后服務(wù)器滿足這種請求。對等系統(tǒng)（peertopeer）模型沒有這種嚴(yán)格的區(qū)分角色。實際上，在系統(tǒng)中的所有結(jié)點被看做是對等的，而且這些結(jié)點既可以是客戶機(jī)也可以是服務(wù)器，或者兩這都是。也許一個結(jié)點從另一個對等結(jié)點上請求一個服務(wù)，或者，這個結(jié)點滿足在系統(tǒng)中的另一個結(jié)點的請求。比如，一個系統(tǒng)中的結(jié)點共享烹飪方法。在客戶機(jī) 服務(wù)器（clientserver）模型下，所有方法都被存儲在服務(wù)器上。如果一個客戶機(jī)想要獲得烹飪方法，它必須向那臺服務(wù)器發(fā)出請求。在對等系統(tǒng)（peertopeer）模型下，一個結(jié)點可以向另外的結(jié)點請求指定的烹飪方法。存儲了這種烹飪方法的那個結(jié)點（或幾個結(jié)點）可以把烹飪的方法提供給發(fā)出請求的結(jié)點。注意每個對等結(jié)點既可以扮演客戶機(jī)（發(fā)出請求），也可以扮演服務(wù)器（提供請求）。 如果一個由兩個結(jié)點組成的集群系統(tǒng)正在運行一個數(shù)據(jù)庫，試描述集群軟件可以用哪兩種方法管理存取磁盤的數(shù)據(jù)，并說明每種方法的優(yōu)點和缺點。Answer:兩種方法 :非對稱集群系統(tǒng) (asymmetric clustering) 和并行集群系統(tǒng) (parallel clustering).對于非對稱集群系統(tǒng)，一個主機(jī)運行這個數(shù)據(jù)庫，而其它主機(jī)只是監(jiān)測這個數(shù)據(jù)庫。如果服務(wù)器出現(xiàn)故障，進(jìn)行監(jiān)測的主機(jī)就會轉(zhuǎn)變成運行這個數(shù)據(jù)庫的主機(jī)。這是提供適當(dāng)?shù)娜哂?。然而，它沒有利用具有潛在處理能力的主機(jī)。對于并行集群系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫可以在兩個并行的主機(jī)上運行。在并行集群系統(tǒng)上實現(xiàn)的困難是提供一些分布式鎖機(jī)制給共享磁盤上的文件。 網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)是怎樣不同與傳統(tǒng)的個人計算機(jī)的？試取出一些使用網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)的好處的方案。Answer:網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)是基于一臺核心的計算機(jī)作為其服務(wù)器。同時，它也具有一個最小化的操作系統(tǒng)來管理這些資源。另一方面，個人計算機(jī)必須在不依賴于核心計算機(jī)的基礎(chǔ)上，能夠獨立提供所有被請求的功能。在行政花費太高以及共享導(dǎo)致更高效的使用資源的情景下是精確的，在這些環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)是理想的。 中斷（interupt）的目的是什么？陷阱（trap）與中斷的區(qū)別是什么？陷阱可以被用戶程序（user program）有意地的產(chǎn)生嗎？如果可以，那目的是什么？ Answer: 中斷是一種在系統(tǒng)內(nèi)硬件產(chǎn)生的流量變化。中斷操作裝置是用來處理中斷請求；然后返回控制中斷的上下文和指令。陷阱是軟件產(chǎn)生的中斷。中斷可以被用來標(biāo)志 I/O 的完成，從而排除設(shè)備投票站（device polling）的需要。陷阱可以被用來調(diào)用操作系統(tǒng)的程序或者捕捉到算術(shù)錯誤。 內(nèi)存存儲是被用于高速的 I/O 設(shè)備，其目的是為了避免增加 CPU 的過度運行。(a)設(shè)備的 CPU 接口是怎樣與轉(zhuǎn)換器（transfer）協(xié)作的？(b)當(dāng)內(nèi)存操作完全時，CPU 是怎么知道的？(c)當(dāng) DMA 控制器正在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時，CPU 是被允許運行其它程序的。這種進(jìn)程與用戶程序的運行沖突嗎？如果沖突的話，試描述可能引起哪種沖突？Answer: CPU 可以通過寫數(shù)據(jù)到可以被設(shè)備獨立存儲的寄存器中來啟動 DMA 操作。當(dāng)設(shè)備接收到來自 CPU 的命令時，啟動響應(yīng)的操作。當(dāng)設(shè)備完成此操作時，就中斷 CPU 來說明操作已經(jīng)完成。設(shè)備和 CPU 都可以被內(nèi)存同時訪問。內(nèi)存控制器對這兩個實體以公平的方式給內(nèi)存總線提供存取。CPU 可能不能同時以很快的速度配給給內(nèi)存操作，因為它必須去競爭設(shè)備而使得自己存取到內(nèi)存總線中去。 一些計算機(jī)系統(tǒng)沒有在硬件中提供個人模式（privileged mode）。對于這種計算機(jī)系統(tǒng)來說，可能構(gòu)成安全的操作系統(tǒng)嗎？對可能和不可能兩種情況分別給出理由。Answer:一種類型處理器的操作系統(tǒng)需要在任何時候都被控制（或監(jiān)測模式）。有兩種方法可以完成這個操作：（像一些 BASIC，Java， LISP systems）。在軟件中，軟件解釋程序能夠提供硬件所不能提供的。，以便于所以目標(biāo)代碼都被編譯出來。編譯器將會產(chǎn)生硬件忽略的防護(hù)性檢查（inline 或功能調(diào)用）。 給出緩存（caches）十分有用的兩個理由。他們解決了什么問題？他們引起了什么問題？如果緩存可以被做成裝備想要緩存的容量（例如，緩存像磁盤那么大），為什么不把它做的那么大，其限制的原因是什么?Answer:當(dāng)兩個或者更多的部件需要交換數(shù)據(jù)，以及組成部件以不同的速度完成轉(zhuǎn)換時，緩存是十分有用的。緩存通過在個組成部件之間提供一個中間速度的緩沖區(qū)來解決轉(zhuǎn)換問題。如果速度較快的設(shè)備在緩存中發(fā)現(xiàn)它所要的數(shù)據(jù)，它就不需要再等待速度較慢的設(shè)備了。緩存中的數(shù)據(jù)必須與組成部件中的要一致。如果一個組成部件中的數(shù)據(jù)值改變了，緩存中的這個數(shù)據(jù)也必須更新。在多進(jìn)程系統(tǒng)中，當(dāng)有不止一個進(jìn)程可能進(jìn)入同一個數(shù)據(jù)時，這就成了一個顯著的問題。一個組成部件將會被一個同等大小的組成部件所消除，但是只有當(dāng)。(a)緩存和組成部件有相同狀態(tài)存儲能力（也就是，當(dāng)斷電的時候，組成部件還能保存它的數(shù)據(jù)，緩存也一樣能保存它的數(shù)據(jù)），(b)緩存是可以負(fù)擔(dān)的起的，因為速度更快的存儲器意味著更高的價格。 試舉例說明在下列的進(jìn)程環(huán)境中，快速緩沖貯存區(qū)的數(shù)據(jù)保持連貫性的問題是怎樣表明的？(a)單道程序系統(tǒng)（Singleprocessor systems）(b)多道程序系統(tǒng)（Mulitiprocessor systems）(c)分布式系統(tǒng)（Distribute systems）Answer: 在單道程序系統(tǒng)（Singleprocessor systems）中，當(dāng)一個進(jìn)程發(fā)布更新給快速緩沖貯存區(qū)的數(shù)據(jù)時，內(nèi)存需要被更新。這些更新一種快速的或緩慢的方式執(zhí)行。在多道程序系統(tǒng)（Mulitiprocessor systems）中，不同的進(jìn)程或許在它的本地存儲上存儲相同的內(nèi)存位置。當(dāng)更新發(fā)生時，其它存儲的位置需要使其無效或更新。在分布式系統(tǒng)（Distribute systems）中，快速存儲區(qū)數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)不是問題，然而，當(dāng)客戶機(jī)存儲文件數(shù)據(jù)時，協(xié)調(diào)問題就會被提及。 試描述一個機(jī)器裝置為了阻止一個程序避免修改與其它程序有聯(lián)系的內(nèi)存而執(zhí)行內(nèi)存保護(hù)。Answer:處理器可以追蹤哪個位置是與每個進(jìn)程相聯(lián)系的以及限制進(jìn)入一個程序的范圍的外面位置。信息與一個程序的內(nèi)存范圍有關(guān)，它可以通過使用庫，限制寄存器和對每個進(jìn)入內(nèi)存的信息執(zhí)行檢查來維持其本身。 哪種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最適合下列環(huán)境：（a）一個寢室樓層（b）一個大學(xué)校園（c）一個州（d）一個國家。Answer:（a）一個寢室樓層：A LAN（b）一個大學(xué)校園: A LAN,possibly a WAN for a very large campuses.（c） 一個州:A WAN（d） 一個國家:A WAN 列出下列操作系統(tǒng)的基本特點： Answer: ：具有相似需求的作業(yè)被成批的集合起來，并把它們作為一個整體通過一個操作員或自動作業(yè)程序裝置運行通過計算機(jī)。通過緩沖區(qū)，線下操作，后臺和多道程序，運用嘗試保持 CPU 和 I/O 一直繁忙，從而使得性能被提高。批處理系統(tǒng)對于運行那些需要較少互動的大型作業(yè)十分適用。它們可以被更遲地提交或獲得。：這種系統(tǒng)由許多短期交易構(gòu)成，并且下一個交易的結(jié)果是無法預(yù)知的。從用戶提交到等待結(jié)果的響應(yīng)時間應(yīng)該是比較短的，通常為 1 秒左右。：這種系統(tǒng)使用 CPU 調(diào)度和多道程序來經(jīng)濟(jì)的提供一個系統(tǒng)的人機(jī)通信功能。CPU 從一個用戶快速切換到另一個用戶。以每個程序從終端機(jī)中讀取它的下一個控制卡，并且把輸出的信息正確快速的輸出到顯示器上來替代用 soopled card images 定義的作業(yè)。：經(jīng)常用于專門的用途。這個系統(tǒng)從感應(yīng)器上讀取數(shù)據(jù)，而且必須在嚴(yán)格的時間內(nèi)做出響應(yīng)以保證正確的性能。：提供給操作系統(tǒng)一個特征，使得其進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，比如。文件共享。：每一個處理器都運行同一個操作系統(tǒng)的拷貝。這些拷貝通過系統(tǒng)總線進(jìn)行通信。：這種系統(tǒng)在幾個物理處理器中分布式計算，處理器不共享內(nèi)存或時鐘。每個處理器都有它各自的本地存儲器。它們通過各種通信線路在進(jìn)行通信，比如：一條高速的總線或一個本地的網(wǎng)絡(luò)。：集群系統(tǒng)是由多個計算機(jī)耦合成單一系統(tǒng)并分布于整個集群來完成計算任務(wù)。：一種可以完成像記事本， 和網(wǎng)頁瀏覽等簡單任務(wù)的小型計算機(jī)系統(tǒng)。手持系統(tǒng)與傳統(tǒng)的臺式機(jī)的區(qū)別是更小的內(nèi)存和屏幕以及更慢的處理能力。 手持計算機(jī)中固有的折中屬性有哪些？Answer:手提電腦比傳統(tǒng)的臺式 PC 機(jī)要小的多。這是由于手提電腦比臺式 PC 機(jī)具有更小的內(nèi)存，更小的屏幕，更慢的處理能力的結(jié)果。因為這些限制，大多數(shù)現(xiàn)在的手提只能完成基本的任務(wù)，比如：記事本， 和簡單的文字處理。然而，由于它們較小的外形，而十分便于攜帶，而且當(dāng)它們具備無線上網(wǎng)時，就可以提供遠(yuǎn)程的 通信和上網(wǎng)功能。簡單的描述一下這兩個類別并討論他們的不同點。Answer:第一種操作系統(tǒng)提供的服務(wù)是用來保護(hù)在系統(tǒng)中同時運行的不同進(jìn)程。進(jìn)程只被允許獲得與它們地址空間有聯(lián)系的內(nèi)存位置。同樣，進(jìn)程不允許破壞和其他用戶有關(guān)的文件。一個進(jìn)程同樣不允許在沒有操作系統(tǒng)的干預(yù)下直接進(jìn)入設(shè)備。第二種服務(wù)由操作系統(tǒng)提供的服務(wù)是提供一種新的功能，而這種功能并不直接被底層的硬件支持。虛擬存儲器和文件系統(tǒng)就是由操作系統(tǒng)提供的這種新服務(wù)的實例。說明每項服務(wù)如何給用戶提供便利。說明在哪些情況下用戶級程序不能夠提夠這些服務(wù)。Answer: （或章節(jié)）裝入到內(nèi)存并運行。一個用戶程序不能被信任，妥善分配CPU時間。，磁帶，串行線，和其他裝置必須在一個非常低的水平下進(jìn)行通信。用戶只需要指定裝置和操作執(zhí)行要求。、刪除、分配和命名時有許多細(xì)節(jié)是用戶不能執(zhí)行的。磁盤空間塊被文件所使用并被跟蹤。刪除一個文件需要清除這個文件的信息和釋放被分派給這個文件的空間。用戶程序不僅不能夠保證保護(hù)方法的有效實施，也不能夠被信任只會分配空閑的空間和在刪除文件是清空空間。，送到網(wǎng)絡(luò)控制器中，通過通信媒介進(jìn)行傳播，并由目的地系統(tǒng)重新組裝。信息包調(diào)整和數(shù)據(jù)修改是一定會發(fā)生的。此外，用戶程序也許不能夠協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)裝置的取得，或者接收完全不同的其他進(jìn)程的信息包。在硬件水平下，所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移都必須仔細(xì)檢查以確保數(shù)據(jù)在運送中不會被破壞。在媒介中的所有數(shù)據(jù)都必須被檢查以確保他們在寫入媒介時沒有被改變。在軟件水平下，為了數(shù)據(jù)，媒介不需不間斷的被檢查。例如，確保信息存儲中被分配和還未被分配的空間塊的數(shù)量和裝置中所有塊的數(shù)量的一致。進(jìn)程獨立經(jīng)常有錯誤（例如，磁盤中數(shù)據(jù)的破壞），所以必須有一個統(tǒng)籌的程序（操作系統(tǒng)）來處理各種錯誤。同樣，錯誤經(jīng)過操作系統(tǒng)的處理，在一個系統(tǒng)中程序不再需要包含匹配和改正所遇可能錯誤的代碼。Answer:，并通過操作系統(tǒng)彈出堆棧。，它的時間花費數(shù)量的數(shù)據(jù)圖表，并說明它的重要性。Answer:一個能夠發(fā)布定期計時器打斷和監(jiān)控正在運行的命令或代碼段當(dāng)中斷被進(jìn)行時。一