【正文】 ，使系統(tǒng)處于等待命令輸入狀態(tài)。初始引導(dǎo) 工作由 BIOS 完成，主要完成上電自檢，初 始化基本輸入輸出設(shè)備，載入操作系統(tǒng)內(nèi)核代碼等工作。 系統(tǒng)引導(dǎo)的過程 ： 系統(tǒng)引導(dǎo)指的是將操作系統(tǒng)內(nèi)核裝入內(nèi)存并啟動系統(tǒng)的過程。 解： 系統(tǒng) 的 生成 過程：當 裸機啟動后，會運行一個特殊的程序來自動進行系統(tǒng)的生成（安裝），生成系統(tǒng)之前需要先對硬件平臺狀況進行檢查，或者從指定文件處讀取硬件系統(tǒng)的配置信息，以便根據(jù)硬件選擇合適的操作系統(tǒng)模塊組，比較重要的信息通常有： CPU 類型、內(nèi)存大小、當前關(guān)聯(lián)設(shè)備的類型和數(shù)量以及操作系統(tǒng)的重要功能選項和參數(shù)。根據(jù)設(shè)備管理模塊的功能要求，可以將其功能分為設(shè)備分配、緩沖管理、設(shè)備處理、虛擬設(shè)備等。 解： 設(shè)備管理的主要作用是使用統(tǒng)一的方式控制、管理和訪問種類繁多的外圍設(shè)備。 文件管理機制能有效保護文件安全，提高資源利用率，為用戶提供快速檢索和使用文件的手段，是 OS 不可或缺 的組成部分。文件管理機制還要能有效管理外存空閑區(qū)域，根據(jù)文件的大小為其分配和回收空閑區(qū)。 (10) 文件管理有哪些主要功能？請簡要描述。 解 ： 操作系統(tǒng)所管理的存儲器包括內(nèi)存、外存等，因此存儲器管理的主要任務(wù)就是將各種存儲器件統(tǒng)一管理，保證多道程序的良好運行環(huán)境，同時還要兼顧內(nèi)存利用率、邏輯上擴充內(nèi)存的需求以及用戶的感受，提供優(yōu)良的控制、存取功能，為用戶提供操控存儲器的手段。在多道程序 OS 中，這些管理功能最終通過對進程的控制和管理來實現(xiàn)，而在具有線程機制的 OS 中，這些功能的實現(xiàn)還依賴于對線程的管理和控制。 (8) 處理機管理有哪些主要功能？請簡要描述。 4. 易于修改用戶程序。 2. 對于重要數(shù)據(jù)，可以將其放在受到嚴密保護的服務(wù)器所在的局域網(wǎng)內(nèi)集中管理，以便保證數(shù)據(jù)安全。 主要原因有以下幾點： 1. 該系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)可以進行分布式處理和存儲。 (7) 試說明客戶機 /服務(wù)器結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)為什么獲得廣泛應(yīng)用。 這樣做的好處是 凡是能在一臺物理裸機上運行的操作系統(tǒng)均可以出現(xiàn)在一個特定虛擬機上，分配給各用戶的不同虛擬機上可以隨用戶的個人愛好和操作習(xí)慣不同而采用不同的操作系統(tǒng)。 VM/370 的核心程序為虛擬機監(jiān)控器 (virtual machine monitor)，它運行于裸機之上并提供多道程序功能。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)要求網(wǎng)絡(luò)用戶在使用網(wǎng)絡(luò)資源時首先必須了解網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)用戶必須知道網(wǎng)絡(luò) 中各個計算機的功能與配置、軟件資源、網(wǎng)絡(luò)文件結(jié)構(gòu)等情況，在網(wǎng)絡(luò)中如果用戶要讀一個共享文件時，用戶必須知道這個文件放在哪一臺計算機的哪一個目錄下；分布式操作系統(tǒng)是以全局方式管理系統(tǒng)資源的，它可以為用戶任意調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，并且調(diào)度過程是 “ 透明 ” 的。 (5) 試比較分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的異同。 ? 可靠性：實時系統(tǒng)要求系統(tǒng)可靠性要比分時系統(tǒng)高。實時系統(tǒng)也具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互僅限于訪問系統(tǒng)中 某些特定的專用服務(wù) 程序。 (4) 試說明實時操作系統(tǒng)和分時操作系統(tǒng)在交互性、及時性和可靠性方面的異同。此外，為了給用戶提供一個統(tǒng)一、方便、有效的使用系統(tǒng)能力的手段，現(xiàn)代操作系統(tǒng)還需要提供一個友好的人機接口。 (3) 操作系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在哪些方面？ 解： 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的主要任務(wù)就是維護一個優(yōu)良的運行環(huán)境，以便多道程序能夠有序 地 、高效 地 獲得執(zhí)行，而在運行的同時，還要盡可能 地 提高資源利用率 和系統(tǒng)響應(yīng)速度，并保證用戶操作的方便性。開放性指的是 OS 應(yīng)遵循世界標準規(guī)范，如開 放 系統(tǒng)互連 OSI 國際標準。方便性指的是配置了 OS 后的計算機應(yīng)該更容易使用。 (2) 設(shè)計現(xiàn)代操作系統(tǒng)的主要目標是什么？ 解： 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的設(shè)計目標是有效性、方便性、開放性、可擴展性等特性。第 1章 操作系統(tǒng)概論 (1) 試說明什么是操作系統(tǒng)，它具有什么特征？其最基本特征是什么？ 解： 操作系統(tǒng)就是一組管理與控制計算機軟硬件資源并對各項任務(wù)進行合理化調(diào)度，且附加了各種便于用戶操作的工具的軟件層次。 現(xiàn)代操作系統(tǒng)都具有并發(fā)、共享、虛擬和異步特性，其中并發(fā)性是操作系統(tǒng) 的最基本特征，也是 最重要的特征，其 它 三個特性均基于并發(fā)性而存在。其中有效性指的是 OS 應(yīng)能有效 地 提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞 吐量。這兩個性質(zhì)是操作系統(tǒng)最重要的設(shè)計目標?？蓴U展性指的是 OS 應(yīng)提供良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得新設(shè)備、新功能和新模塊能方便 地 加載到當前系統(tǒng)中，同時也要提供修改老模塊的可能，這種對系統(tǒng)軟硬件組成以及功能的擴充保證稱為可擴展性。因此操作系統(tǒng)的基本功能應(yīng)包括處理器管理、存儲器管理、設(shè)備管理和文件管理。在互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的今天，操作系統(tǒng)中通常還具備基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能和信息安全防護等方面的支持。 解： ? 交互性：分時系統(tǒng)能夠使用戶和系統(tǒng)進行人 機對話。 ? 及時性：分時系統(tǒng)的響應(yīng)時間是以人能夠接受的等待時間為標準 ，而實時控制系統(tǒng)對響應(yīng)時間要求比較嚴格，它是以控制過程或信息處理中所能接受的延遲為標準。在實時系統(tǒng)中往往采用多級容錯措施來保證系統(tǒng)的安全及數(shù)據(jù)的安全。 解： 它 們的區(qū)別在于：分布式操作系統(tǒng)的設(shè)計思想和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是不同的，這決定了 它 們在結(jié)構(gòu)、工作方式和功能上也不同。 (6) 什么是操作系統(tǒng)虛擬機結(jié)構(gòu)？它有什么好處？ 解： 虛擬機結(jié)構(gòu) OS 最初是為了滿足用戶對分時系統(tǒng)的需求而出現(xiàn)的。該系統(tǒng)向上層提供多個對裸機硬件 精確復(fù)制的虛擬機，這些復(fù)制品均包含核心態(tài)、用戶態(tài)、 I/O 處理、中斷以及其它真實機器所應(yīng)該具有的全部功能。在用戶看來就是直接在自己獨享的一臺裸機上工作。 解： 客戶機 /服務(wù)器結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)具有不同于傳統(tǒng)集中式 OS 的一系列獨特優(yōu)點，使得其在網(wǎng)絡(luò)時代大為流行?？蛻魴C本身均具有一定的處理能力，部分數(shù)據(jù)處理和存儲工作可由本地客戶機完成，減少了服務(wù)器機的任務(wù)量。 3. C/S 結(jié)構(gòu)有較好的靈活性和可擴充性，客戶機 /服務(wù)器機類型可選范圍很大。對客戶機的修改和增刪很方便，甚至可以由用戶自行進行。 解 ： 處理 機 的管理功能主要體現(xiàn)在創(chuàng)建、撤銷進程，并按照一定的算法為其分配所需資源，同時還要管理和控制 各用戶的多個進程協(xié)調(diào)運行，確保各個進程可以正確的通信。 (9) 存儲器管理有哪些主要功能？請簡要描述。 為實現(xiàn)上述要求，存儲器管理應(yīng)具有內(nèi) 存分配、內(nèi)存回收、內(nèi)存保護、地址映射和虛擬內(nèi)存等功能。 解： 其主要功能就是管理外存上的靜態(tài)文件，提供存取、共享和保護文件的手段，以方便用戶使用，同時禁止無權(quán)限用戶對他人資源的誤訪問或有權(quán)限用戶對資源的誤操作。為了滿足用戶對響應(yīng)時間的要求，文件管理機制還應(yīng)實現(xiàn)目錄管理，以便快速 地定位文件。 (11) 設(shè)備管理有哪些主要功能？請簡要描述。設(shè)備管理功能主要體現(xiàn)在：接收、分析和處理用戶提出的 I/O 請求，為用戶分配所需 I/O 設(shè)備，同時還要做到盡量提高 CPU 和 I/O 設(shè)備利用率、 I/O 處理效率，為用戶提供操控 I/O 設(shè)備的便捷界面和手段。 第 2章 操作系統(tǒng)的界面 (1) 請說明系統(tǒng)生成和系統(tǒng)引導(dǎo)的過程。按照這些信息的指示，系統(tǒng)生成程序就可以正確地生成所需的操作系統(tǒng)。 主要 包括初始引導(dǎo)、內(nèi)核初始化、全系統(tǒng)初始化。內(nèi)核被載入內(nèi)存后， 引導(dǎo)程序?qū)PU 控制權(quán)交給內(nèi)核 ， 內(nèi)核將首先完成初始化功能，包括對硬件、電路邏輯等的初始化，以及對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的初始化，如頁表 (段表 )等。 (2) 操作系統(tǒng)具有哪些接口？這些接口的作用是什么？ 解： 操作系統(tǒng)為用戶提供的接口有圖形接口、命令接口和程序接口幾種形式。其中，命令接口和圖形化用戶接口支持用戶直接通過終端來使用計算機系統(tǒng)，而程序接口則提供給用戶在編制程序時使用。 2. 進行 I/O 操作 ： 用戶是不能直接控制設(shè)備的，只能通過操作系統(tǒng) 與外部設(shè)備進行交互，由 系統(tǒng)調(diào)用將結(jié)果顯示在 屏幕上或交給用戶。 4. 實現(xiàn)通信 ：操作系統(tǒng)需要提供 多個程序 之間進行通訊的機制 ，來控制程序的執(zhí)行順序。 (4) 系統(tǒng)調(diào)用的用途是什么？ 解： 通常，在操作系統(tǒng)內(nèi)核設(shè)置有一組用于實現(xiàn)各種系統(tǒng)功能的子程序 (過程 )，并將它們提供給用戶程序調(diào)用。這即所謂的系統(tǒng)調(diào)用。 (5) 命令解釋程序有什么作用？ 解： 命令解釋程序的主要作用是：在屏幕上產(chǎn)生提示符，請用戶輸入命令，然后讀入命令、識別命令，并轉(zhuǎn)至相應(yīng)的命令處理程序入口地址，把控制權(quán)交給該處理程序去執(zhí)行，最后將有關(guān)處理結(jié)果 (包括出錯信息 )送屏幕顯示。 失去封閉性是因為 程序在并發(fā)執(zhí)行時，多個程序需要共享系統(tǒng)中的 多 種資源。 失去可再現(xiàn)性是因為 程序在并發(fā)執(zhí)行時，由于失去了封閉性，從而導(dǎo)致其失去可再現(xiàn)性。 “進程”概念是人們?yōu)榱耸钩绦蚰軌虿l(fā)執(zhí)行，并且能對并發(fā)的程序加以描述和控制而引入的。 解： ? 并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是 OS 的重要特征。 ? 獨立性是指進程實體是一個能獨立運行的基本單位，同時也是系統(tǒng)中獨立獲得資源和獨立調(diào)度的基本單位。 ? 動態(tài)性是進程最基本的特性，可表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，以及由撤銷而消亡，因而進程有一定的生命期；而程序只是一組有序指令的集合，是靜態(tài)實體。 它的作用是 使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序 (含數(shù)據(jù) )，成為一個能獨立運行的基本單位，一個能和其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程 . 因為 系統(tǒng)利用 PCB 來控制和管理進程，所以 PCB 是系統(tǒng)感知進程存在的唯一標志。 (5) 進程有哪些基本狀態(tài)？這些狀態(tài) 具有什么特征？ 解： 進程的三種基本狀態(tài)分別是：就緒狀態(tài)、運行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)。 ? 運行狀態(tài) ：處于就緒狀態(tài)的進程被調(diào)度程序選中后將得到 CPU 控制權(quán)，此時該進程就可以使用處理器進行數(shù)據(jù)運算和處理。 (6) 為什么要引入掛起狀態(tài)？該狀態(tài)有什么特性？ 解： 引入掛起狀態(tài)時為了滿足四種需要：調(diào)節(jié)系統(tǒng)負荷的需要、用 戶的需要、父進程的需要、系統(tǒng)的需要。 (7) 說明進程基本狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系及引起這些狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的典型原因。同時，進程的狀態(tài)也由就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)變 為 運行狀態(tài)；在采用時間片機制的操作系統(tǒng)中，分配給當前進程的時間片用完之后，它會暫停執(zhí)行，其狀態(tài)也由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到就緒狀態(tài)；如果由于某事件發(fā)生 (比如進程需要訪問某 I/O 設(shè)備，而該設(shè)備正在被別的進程訪問 )而使進程運行 受阻 ，不能再繼續(xù)向下執(zhí)行時，它的狀態(tài)會由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)； 當進程期望的某事件發(fā)生時(比如需要訪問的 I/O 設(shè)備已可用 )，進程將從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)變 為 就緒狀態(tài) (8) 說明在加入了掛起狀態(tài)的操作系統(tǒng)中，進程狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系及引發(fā)轉(zhuǎn)換的典型原因。調(diào)用掛起原語把處于活動就緒狀態(tài)的進程掛起后，該進程就會由活動就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止就緒狀態(tài)。調(diào)用激活原語激活后又可以轉(zhuǎn)換到活動阻塞狀態(tài) 。 解： 引起進程創(chuàng)建的典型事件有：用戶登錄、作業(yè)調(diào)度、提供服務(wù)、應(yīng)用請求。 解： 引起進程撤銷的典型事件有：正常結(jié)束、異常結(jié)束、外界干預(yù)。 解： 引起進程阻塞和喚醒的典型事件有：請求系統(tǒng)服務(wù)、啟動某種操作、新數(shù)據(jù)尚未到達、無新工作可做 。 解： 創(chuàng)建進程的操作必須調(diào)用創(chuàng)建原語來實現(xiàn)。 (13) 試說明進程撤銷的過程。首先根據(jù)被終止進程的 標示符 ， 從 PCB 集合中查找到該進程的 PCB，從中讀出該進程的狀態(tài)，終止該進程的執(zhí)行， 如果該進程還有子孫進程，應(yīng)該將它的所有 子孫進程終止，防止它們成為不可控進程；然后回收進程所擁有的資源；最后將被終止進程 (它的 PCB)從所在隊列 (或鏈表 )中移出，等待其它程序來搜集信息。 解： 線程是進程中的一個實體，是被系統(tǒng)獨立分配和調(diào)度的基本單位。 進程和線程的差異： 1. 在傳統(tǒng)的 OS 中，進程是擁有資源和獨立調(diào)度分派的基本單位，在加入線程的 OS中，線程是代替進程成為獨立調(diào)度和分派的基本單位，進程則仍是擁有資源的基本單位。除了不同進程的線程之外，同一個進程里的不同線程之間也可以并發(fā)執(zhí)行，所以線程擁有更好的并發(fā)性。進程是擁有資源的基本單位，線程除 了一些在運行過程中必不可少的資源外，基本上不擁有系統(tǒng)資源，它可以訪問自己所在的進程的資源。創(chuàng)建、撤銷進程時系統(tǒng)都要為之分配和回收資源，所以進程切換用的時間開銷相對要多于線程。 進程和線程有著很多相似的地方：都可以并發(fā)執(zhí)行；都有就緒、執(zhí)行、阻塞這些基本狀態(tài)，也都可以在這些基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換狀態(tài)；從創(chuàng)建到撤銷都有一定的生命周期；都需要同步工具。 ? 高級調(diào)度：它需要做出兩個決定，一個是要從駐留在外存后備隊列中調(diào)入多少個作業(yè)，二是要調(diào)入哪幾個作業(yè)；然后為被選中的作業(yè)創(chuàng)建進程，并分配必要的系統(tǒng)資源，如內(nèi)存、外設(shè)等，然后把新創(chuàng)建的進程放入就緒隊列中，等待被調(diào)度執(zhí)行。當系統(tǒng)中的內(nèi)存使用情況緊張時，中級調(diào)度把內(nèi)存中暫時不能運行的進程調(diào)到外存中等待，等內(nèi)存有足夠的空閑空間時，再由中級調(diào)度決定將外存上的某些具備了運行條件的就緒進程調(diào)入內(nèi)存，把其狀態(tài) 修改為就緒狀態(tài)并掛在就緒隊列中，等待進程調(diào)度。執(zhí)行低級調(diào)度功能的程序稱作進程調(diào)度程序，由它實現(xiàn)處理器在進程間的切換。 解： 系統(tǒng)使用搶占方式進行進程調(diào)度時需要遵循一定的原則，主要有以下幾個方面： 1. 時間片原則 。 2. 優(yōu)先級原則 。當一個新的緊迫進程到達時，或者一個優(yōu)先級高的進程從阻塞狀態(tài)變成就緒狀態(tài)時，如果該進程的優(yōu)先級比當前進程的優(yōu)先級高， OS 就停止當前進程的執(zhí)行，將處理 器