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e.Network
f.Distributed
a.批处理:
具有相似需求的作业被成批的集合起来,并把它们作为一个整体通过一个操作员或自动作业程序装置运行通过计算机。
通过缓冲区,线下操作,后台和多道程序,运用尝试保持CPU和I/O一直繁忙,从而使得性能被提高。
批处理系统对于运行那些需要较少互动的大型作业十分适用。
它们可以被更迟地提交或获得。
b.交互式:
这种系统由许多短期交易构成,并且下一个交易的结果是无法预知的。
从用户提交到等待结果的响应时间应该是比较短的,通常为1秒左右。
c.分时:
这种系统使用CPU调度和多道程序来经济的提供一个系统的人机通信功能。
CPU从一个用户快速切换到另一个用户。
以每个程序从终端机中读取它的下一个控制卡,并且把输出的信息正确快速的输出到显示器上来替代用soopledcardimages定义的作业。
d.实时:
经常用于专门的用途。
这个系统从感应器上读取数据,而且必须在严格的时间内做出响应以保证正确的性能。
e.网络:
提供给操作系统一个特征,使得其进入网络,比如;
文件共享。
f.分布式:
这种系统在几个物理处理器中分布式计算,处理器不共享内存或时钟。
每个处理器都有它各自的本地存储器。
它们通过各种通信线路在进行通信,比如:
一条高速的总线或一个本地的网络。
Chapter2
2.2Howdoesthedistinctionbetweenmonitormodeandusermodefunctionasarudimentary(基本的)formofprotection(security)system?
内核态的指令只能在内核中执行,只有操作系统能够访问内核,这就避免了用户对内核的操作,从而起到了保护的作用
2.3Whatarethedifferencesbetweenatrapandaninterrupt?
Whatistheuseofeachfunction?
中断是一个进程在执行的过程中,系统发生了急需处理的事件,产生中断,cpu收到中断信号后将当前正在执行的进行挂起,转而处理急需处理的事件。
陷入是指进程在执行的过程中,从用户态转到内核态。
区别:
陷入是由程序造成的,并且与程序同步。
如果程序一而再的被运行,陷入将总在指令流中相同位置的精确发生。
而中断则是由外部事件和其时钟造成的,不具有重复性
2.4ForwhattypesofoperationsisDMAuseful?
Explainyouranswer.
DMA对于内存与设备之间大量数据的移动是有用的。
它不需要cpu参与转移,使转移完成的更快,cpu可以并发地执行其他的任务。
2.9Givetworeasonswhycachesareuseful.Whatproblemsdotheysolve?
Whatproblemsdotheycause?
Ifacachecanbemadeaslargeasthedeviceforwhichitiscaching(forinstance,acacheaslargeasadisk),whynotmakeitthatlargeandeliminatethedevice?
当两个或者更多的部件需要交换数据,以及组成部件以不同的速度完成转换时,缓存是十分有用的。
缓存通过在各个组成部件之间提供一个中间速度的缓冲区来解决转换问题。
如果速度较快的设备在缓存中发现它所要的数据,它就不需要再等待速度较慢的设备了。
缓存中的数据必须与组成部件中的要一致。
如果一个组成部件中的数据值改变了,缓存中的这个数据也必须更新。
在多进程系统中,当有不止一个进程可能进入同一个数据时,这就成了一个显著的问题。
一个组成部件将会被一个同等大小的组成部件所消除,但是只有当;
(a)缓存和组成部件有相同状态存储能力(也就是,当断电的时候,组成部件还能保存它的数据,缓存也一样能保存它的数据),(b)缓存是可以负担的起的,因为速度更快的存储器意味着更高的价格。
Chapter3
3.1Whatarethefivemajoractivitiesofanoperatingsysteminregardtoprocessmanagement?
1.创建,删除用户和系统的进程
2.挂起和恢复进程
3.提供进程同步的机制
4.提供进程通信的机制
5.提供死锁处理的机制
3.2Whatarethethreemajoractivitiesofanoperatingsysteminregardtomemorymanagement?
1.追踪内存中的哪一部分正在被使用,被谁使用
2.当内存空间可用的时候,决定将哪个进程加载到内存中。
3.根据需要,分配和释放内存空间。
3.3Whatarethethreemajoractivitiesofanoperatingsysteminregardtosecondary-storagemanagement?
1.空闲空间的管理。
2.存储空间分配
3.硬盘调度
3.4Whatarethefivemajoractivitiesofanoperatingsysteminregardtofilemanagement?
1.创建和删除文件
2.创建和删除目录
3.提供操作文件和目录的原语
4.将文件映射到二级存储器上。
5.在稳定(非易失的)存储媒介上备份文件。
3.5Whatisthepurposeofthecommandinterpreter?
Whyisitusuallyseparatefromthekernel?
命令解释器从用户或文件中读取命令并执行,一般而言把他们转化成系统调用。
它通常是不属于内核,因为命令解释会有所变动
3.7Whatisthepurposeofsystemcalls?
系统调用允许用户层的进程请求操作系统的服务。
3.11Whatisthemainadvantageofthelayeredapproachtosystemdesign?
就一切模块化设计而论,用模块化的方式设计操作系统有几个好处。
系统更容易调试和修改,因为改变只影响到系统中有限的一部分,而不是关于操作系统的所有部分。
信息只存放在需要它的地方,只在定义的和限制的区域中可访问,因此影响到数据的任何错误一定被限制在特定的模块或层中。
3.12Whatarethemainadvantagesofthemicrokernelapproachtosystemdesign?
1.加一个新的服务时不需要修改内核
2.它更安全,因为操作更多的是在用户模式下做的而不是在内核模式下。
3.简单的内核设计和功能会使操作系统更可靠。
Chapter4
4.2Describethedifferencesamongshort-term,medium-term,andlong-termscheduling.
短期调度(cpu调度):
从内存中选择就绪可执行的作业,并为它们分配cpu.
中期调度:
作为中间调度层,经常用于分时系统中。
执行交换策略,从内存中移除一部分运行的程序,之后将它们恢复到它们离开的状态,继续执行。
长期调度(作业调度):
决定哪些作业进入内存进行处理。
主要的不同是它们执行的频率。
短期调度必须经常选择一个新的进程。
长期调度使用的频率更低,因为它处理系统中存放的作业时,在它允许处理另一个作业之前,可能需要很长的时间等待一个作业完成。
4.4Describetheactionsakerneltakestocontextswitchbetweenprocesses.
通常,操作系统必须保存现在正在运行的进程的状态,恢复将要运行的进程调度的状态。
保存一个进程的状态主要包括所有cpu寄存器的值以及内存分配。
上下文切换必须执行许多体系结构的业务操作,包括刷新数据和指令缓存。
Chapter5
5.1Providetwoprogrammingexamplesofmultithreadinggivingimprovedperformanceoverasingle-threadedsolution.
1.一个WEB服务器用一个分离的线程给每个请求提供服务。
2.并行的应用,例如矩阵算法,矩阵的不同部分可以并行的工作。
3.一个交互的GUI程序,例如一个调试器,一个线程用于监视用户的输入,另一个线程描绘应用的运行,第三个线程监视性能。
5.2Providetwoprogrammingexamplesofmultithreadingthatwouldnotimproveperformanceoverasingle-threadedsolution.
1)任何形式的顺序程序对线程来说都不是一个好的形式。
例如一个计算个人报酬的程序。
2)另外一个例子是一个“空壳”程序,如C-shell和kornshell。
这种程序必须密切检测其本身的工作空间。
如打开的文件、环境变量和当前工作目录。
5.3Whataretwodifferencesbetweenuser-levelthreadsandkernel-levelthreads?
Underwhatcircumstancesisonetypebetterthantheother?
1.内核不知道用户级的线程,然而内核知道内核级的线程。
2.用户级线程是由线程库调度的,内核级线程是由内核调度的
3.内核级线程不需要与进程相联系,然而每个用户级线程都属于一个进程。
5.6Whatresourcesareusedwhenathreadiscreated?
Howdotheydifferfromthoseusedwhenaprocessiscreated?
因为线程比进程小,所以创建线程时用的资源也比创建进程时要少。
创建进程需要分配一个进程控制块PCB,一个相当大的数据结构。
PCB包括一个内存映射,打开文件的列表,环境变量。
分配和管理内存映射是很花费时间的。
创建用户级线程或者内核级线程需要分配一个小的数据结构,包含一个寄存器集合,堆栈和优先级
Chapter6
6.1ACPUschedulingalgorithmdeterminesanorderfortheexecutionofitsscheduledprocesses.Givennprocessestobescheduledononeprocessor,howmanypossibledifferentschedulesarethere?
Giveaformulaintermsofn.
Answer:
n!
(nfactorial=n_n–1_n–2_..._2_1)
6.2Definethedifferencebetweenpreemptiveandnonpreemptivescheduling.Statewhystrictnonpreemptiveschedulingisunlikelytobeusedinacomputercenter.
抢占调度允许进程在执行的过程中被中断,把cpu调走,分配给其他程序。
非抢占调度可以确保只有当前进程执行完毕之后才可以放弃对cpu的控制
6.3Considerthefollowingsetofprocesses,withthelengthoftheCPU-bursttimegiveninmilliseconds:
ProcessBurstTimePriority
P1103
P211
P323
P414
P552
TheprocessesareassumedtohavearrivedintheorderP1,P2,P3,P4,P5,allattime0.
a.DrawfourGanttchartsillustratingtheexecutionoftheseprocessesusingFCFS,SJF,anonpreemptivepriority(asmallerprioritynumberimpliesahigherpriority),andRR(quantum=1)scheduling.
b.Whatistheturnaroundtimeofeachprocessforeachoftheschedulingalgorithmsinparta?
c.Whatisthewaitingtimeofeachprocessforeachoftheschedulingalgorithmsinparta?
d.Whichoftheschedulesinpartaresultsintheminimalaveragewaitingtime(overallprocesses)?
a.ThefourGanttchartsare
123451351515151
12345
24351
25134
SJF
RR
FCFS
Priority
b.Turnaroundtime
FCFSRRSJFPriority
P110191916
P211211
P3137418
P4144219
P5191496
c.Waitingtime(turnaroundtimeminusbursttime)
AnswerstoExercises21
P10996
P210100
P3115216
P4133118
P514941
d.ShortestJobFirst
6.4Supposethatthefollowingprocessesarriveforexecutionatthetimesindicated.Eachprocesswillrunthelistedamountoftime.Inansweringthequestions,usenonpreemptiveschedulingandbasealldecisionsontheinformationyouhaveatthetimethedecisionmustbemade.
ProcessArrivalTimeBurstTime
P10.08
P20.44
P31.01
a.WhatistheaverageturnaroundtimefortheseprocesseswiththeFCFSschedulingalgorithm?
b.WhatistheaverageturnaroundtimefortheseprocesseswiththeSJFschedulingalgorithm?
c.TheSJFalgorithmissupposedtoimproveperformance,butnoticethatwechosetorunprocessP1attime0becausewedidnotknowthattwoshorterprocesseswouldarrivesoon.ComputewhattheaverageturnaroundtimewillbeiftheCPUisleftidleforthefirst1unitandthenSJFschedulingisused.RememberthatprocessesP1andP2arewaitingduringthisidletime,sotheirwaitingtimemayincrease.Thisalgorithmcouldbeknownasfuture-knowledgescheduling.
Rememberthatturnaroundtimeisfinishingtimeminusarrivaltime,soyouhavetosubtractthearrivaltimestocomputetheturnaroundtimes.FCFSis11ifyouforgettosubtractarrivaltime.
a.10.53
b.9.53
c.6.86
Rememberthatturnaroundtimeisfinishingtimeminusarrivaltime,soyouhavetosubtract
thearrivaltimestocomputetheturnaroundtimes.FCFSis11ifyouforgettosubtract
arrivaltime.
6.6Whatadvantageisthereinhavingdifferenttime-quantumsizesondifferentlevelsofamultilevelqueueingsystem?
进程需要更频繁的服务,例如,交互的进程,像编辑器,可以在拥有小的时间片的队列中。
不需要频繁服务的进程可以放到时间片大一点的队列中,用更少的上下文切换就可以完成进程,使电脑使用更有效率。
6.10Explainthedifferencesinthedegreetowhichthefollowingschedulingalgorithmsdiscriminateinfavorofshortprocesses:
a.FCFS
b.RR
c.Multilevelfeedbackqueues
a.FCFS----区别短任务是因为任何在长任务后到达的短任务都将会有很长的等待时间。
b.RR-----对所有的任务都是能够相同的(给它们相同的CPU时间区间),所以,短任务可以很快的离开系统,只要它们可以先完成。
c.多级反馈队列和RR调度算法相似——它们不会先选择短任务。
Chapter8
8.1Listthreeexamplesofdeadlocksthatarenotrelatedtoacomputer-systemenvironment.
1.两个车从相反的方向想要通过一个单行桥。
2.一个人正在下梯子而另一个人正在向上爬梯子
3.2个火车在同一个铁轨上相向而行。
8.2Isitpossibletohaveadeadlockinvolvingonlyonesingleprocess?
不可能。
Thisfollowsdirectlyfromthehold-and-waitcondition.
8.8Considerasystemconsistingoffourresourcesofthesametypethataresharedbythreeprocesses,eachofwhichneedsatmosttworesources.Showthatthesystemisdeadlock-free.
一个系统同种类型的资源有m种,被n个进程共享。
进程不会死锁不要满足两个情况:
1.每个进程的最大需求数在1-m之间
2.所有进程的最大的需求之和小于m+n
老师给的m=4,n=3,每个进程至多需要2个资源:
因为2<
4
且2*3=6<
(4+3)
所以不会出现死锁。
Chapter9
9.2Explainthedifferencebetweeninternalandexternalfragmentation.
答案:
内部碎片是某一区域或某一页中,未被占据其位置的作业所使用的区域。
直到作业完成,释放页或区域,这个空间才能被系统所利用
Ps:
书上定义:
内部碎片:
进程所分配的内存可能比所所需要的要大,这两个数字之差称为内部碎片,这部分内存在分区内,而又不能用。
外部碎片:
随着进程装入和移除内存,
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