计算机操作系统学习指导与题解.pdf

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本书为《计算机操作系统》一书的配套辅导书。书中全面介绍了计算机操作系统的基本原理。全书共分为10章,每一章首先扼要阐述该章的基本内容,然后给出重点和难点的学习提示,并对典型问题进行分析和解答,最后以选择题、填空题的形式给出了大量的练习题。 本书还包括四个附录。附录A是操作系统实验指导,附录B给出了各章选择题和填空题的参考答案,附录C提供了三套模拟试题,附录D给出了模拟试题的参考答案。 本书可作为计算机及相关专业本、专科生学习操作系统的辅导教材,也可作为报考相关专业硕士研究生的复习用书,还可作为读者自学操作系统的参考书。本PDF有完整书签,便于查阅。
内容简介 本书全面介绍了讣算机操作系统的基本理。全书共分为8章,每章先扼要地阐述基本 内容,再给岀亘点、难点的学习提小,典型问题的分析和解答:最后给出了大量的习题。附 录韶分中:附录A是操迮系统实验指学,附录B给出了冬章习题中选择题的答案,附录C 提供了三套模拟试题,附录D给出了附录C中模拟试题的参考答案 木书可作为计算机及相关专业的木科生和专科生学习操作系统的辅导教材,也可作为报 考相关专业硕士研究生的复习书,还可作为读者自学操作系统的参老书。 国家优秀教材汤亍瀛主编《计算机操作系統》配套铺尋书 《计算杋操作系统》学习指导与题輕 汤子瀛主审 梁红兵汤小丹编著 策划李惠萍 责仁编龙晖 出版发行西实电∫科技太学出社(西实市太白南路2号) 电话(029)8227828邮编710071 hip//www.xduph.comE-mail:xduplxb@pub.xaonline.com 经销新华书店 印刷陕西画报社印刷厂 版次2003年3月第1版2003年3月第1次印刷 开本787毫米×1092毫16印张14 字数328千字 印数1~6000册 定价16.00元 ISBN7-5606-0196-X/TP·0232 XDUP0766B01-1 *如有印装问题可调换*半 木书是为汤子瀛主编的《计算汎操作系统(修订版)》而编写的配套辅导教材, 同时也可作为其他版本的操作系统教材辅导书、学习旨导书。 全书共分为8章。前七章分别与《计算机操作系统(修订版)》的前七章对应, 其中第一章简单地介绰了操作系统的作用、发展过程、侍征和功能,第二章介绍了 走桯和线程的基本概念、进桯控制、进程冋步和进程通信,第三章介绍了处理机调 度与死锁,笫四、五、六、七章分别介绍了存储器管理、设备管埋、文件管理和操 作系统接口,第八章与《计算机操作系统(修订版)》的第九章对应,讲述了计算 机系统的安全性 章均对操作系统的基本概念、某本原理和某本方法做了系统、扼要的阐述。 为了帮助读者理解和掌握操作系统的基本內谷,每章专门安排一节列出了其中的重 点、难点内容,并给出了坩应的学提示;还在“共型问题分析和解答”节中 给出了相当的典型闩题,并对它们做了较详细和透彻的分析和解答。另外,各章还 为读者提供了大量的习题,并在附录B给出了其屮选题的答案。附录C提供 了三套模拟试题供读者复习,附录D给出了附录¢牛模拟试题的参考答案。 在操作系统的孜学中,实践环节同样是不忽视的,为比,我们还在附录A 中设计了7个有关操作系统的实验,它们可在 Linux或UNⅨX环境下进行。 无论读者学习作系统用的是哪本教材,相信都能从本书中得到·定的帮助。 另外,本书亦可作为自学考试相关课程的雄导书 本书的主审是汤子瀛教授。汤子瀛、哲凤屏教授认真细致、逐宁逐句地审阅 了全部书稿,并提出了亡多宝贵的建议。本书的编写还得到了西安电子科技大学出 版社,尤其是李萍同志的帮助和大力支持。在比谨向他们表示衷心的感谢 限于编者水屮,书中难免存在一些错矢和个妥之处,恳请读者批泮指正 2003年1月 第一章操作系统引论 1.1基本内容 1.3.1O5的入和发展过程中的典犁问题 1.1.1操作系統的目标和作用 分析 1.1.2操作系统的发展过程 132O5的县本特征和功能中的典型问颕 1.1.3操作系统的基本特征和功能 分析 1.1.4操作系统的结构设计. 13.3分层式结构和微内核结构中的典型 1.2重点难点学习提示 问题分析 1.3典型问题分析和解答 914习烦 第二章进程管理 21基本内容. 32进程同步苤本概念中的典型问题 进程的基木概念 15 分析 2.1.2进控制 .18 233信号量机制及应用中的典型问题 21.3进程同步 19 分析 2.1.4经典进程的同步问题 21 2.3.4经典进程冂步问题中的典型问题 2.1.5管机制 分析 2.1.6进程通信 235浒息传递通信机制中的典型问题 1.7线程 分析 22重点难点学习提示.… 236线程屮的典型问题分析 2.3典型问咫分析和解答 142.4习题 48 23.1进程基本概念屮的典型问题分析…34 第三章处坦机调度与歹锁 1基本内容 43.3典型问题分析和解答 63 3.1.1处理机调度的基本楒念 543.3.1进程调度位调度算法中的型问题 3.1.2调度算法 分析 3.1.3实时调度 3.2实吋调度中的典型问趔分析 66 3.1.4多处理机系统中的调度 57 3.3多处理杌调度中的典型问题分析.67 3.1.5死锁的基本概念 58 3.4死锁中的典型问题分析 3.1.6处連死锁的基本方法 583.4习题 70 32重点难点学习提示 第四章存储器管理 4.1星本内容 734.3典型问题分析和解答…… 4.1.1存储器管理的基本概念 4.3.1存储掃基本概念中的典型问题 4.1.2连续分配方式 分析 90 4.1.3基本分页存储管哩方式 78 4.3.2连续分配方式中的典型问题分析.91 4.1.4分段式存储管理方式 4.3.3基本分实系统中的典型问题分析93 4.1.5息的共亨与侏扩 4.3.4基本分段系统中的典型问题分析.94 41.6虚拟存储器的基本概念 4.3.5虛拟存储器基本概念中的典型问题 4.1.7请求分页存储管理方式 分 95 4.1.8置换算法. 4.3.6请求分页/段系统中的典型问题 4.1.9请求分段存储管哩方式 分析 95 4.2重点难点学习提小 884.4习题 101 第章设备管琿 5.1基本内容 1075.3典型问题分析和解答 20 5.1.1O系统的硬件组成 107 5.3.1IO控制式屮的典型问题分析….120 5.1.2IO控制方式 109 3.2缓冲管拜屮的典型问题分析 121 5.1.3缓冲管理 l10 53.3设备分配中的典型问题分析 l22 5.1.4设备分配. 5.3.4虛拟设荃中的典型问题分析…124 51.5 SPOOLing技术 113 5.3.5设备处理中的典型问题分析.125 5.16设备处理 5.3.6磁君存储器理中的典型问题 5.1.7磁盘存储管埋 115 分析………… l25 52重点难点学丬提示 54习题 l27 第六章文仁管哩 61基本内容 1326.3典型问题分析和解答 147 61.1文件和文件系统 1326.3.1外存分配方式中的典型问题 61.2文件的逻辑结构 133 分析 147 6.1.3外存分配方式与文件的 6.32文件存储空间管理中的典型问题 物理结构 分析 149 6.1.4文件存储空间的答担 日录管玊中的典型问题分析.…151 61.5日录管理 139 634文件共享和安全性中的典型问题 6.1.6文件共亨 分析 6.1.7文件系统的可靠性…… 142 6.35文件操作中的典型问题分析.…153 6.1.8数据一致性控制 113 6.1习题 151 62重点难点学习提示 第七章操作系统接口 7.1基本内容 15972重点难点学习提示 l65 71.1联机命令接口 1597.3典型问颎分和解答 7.1.2脱机命令接口 161 731系统调用中的典型问分析 166 7.1.3系统调用 3.2其他其型问题分析 1.4图形用广接口 16374习题 168 第八章系统安全性 81基本内容 1718.3典型问题分析和解答 182 8.1.1安全威胁 83.1数据加密技术中的典型问题分析.182 8.1.2数据加密技术 172 83.2认证技心中的典型问题分析.…183 8.1.3认证技术 83.3访问控制技术中的典型问题分析.183 8.1.4访问控制技术 176 83.4疠火墙技术屮的典型问题分析….183 8.1.5防火墙技术 1788.4习题 18 8.2重点难点学习提示 l80 附录 附录A操作系统实验指导 187附录D模拟试题答案.207 附录B各章选择题答案 193参考文献 216 附录C模拟试题 第\章操作系统引论 本章主要训述操作系统的基本概念,具体包括操作系统的日标和作用、操作系 统的发展过程、操作系统的基本特征功能、操伫系统的纭鸸设计等内容 1.1基本内容 1.1.1操作系统的目标和作用 操作系统( crating Systcm,OS是一纟控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地对 冬类作业进行调度,以及方便用户使用计算机的程序的集合。它是配置在计算机上的第 层软件,是对硬件功能的首次扩充。操作系统在讠算机系统中μ据着特别重要的地位,它 是计算机中最重要的系统软件,是其他系统软件和应用软件运行约基础。 1.操作系统的目标 (1)方便性。操作系统使计算机系统更易于使用。 (2)有效性。操作系统使计算机资源的使用更有效,即使资源的利用率更高。 3)可扩充性。操作系统必须能方便地川发、测试和引进炘的系统功能,以适应讨算 硬件和休系结构的迅速发展以及应用不断扩大的要求。 (4)廾放性。操作氡统必须能禔供统廾放的坏境,以使其应用在不冋的糸统中具有叮 栘植性,并使不同的系统能够通过內络进行集成,从而能匚确、有效地协冋工作 2.操作系统的作片 (1)从一舣用户的观点来看:作系统是月户与计算机硬件系统之间的接口。用户并不 直接与训算机使件打交道,而是通过操作系统提供的命令、糸统功能调用以及图形化接口 来使用计算机 (2)从资源管理的观点来看,操作系统是计算杋资源的管理者。处理机的分配和控制 内存的分配和回收,O饭备的分配和处理,文件的存取、共亨和休护工作都是由操作系统 完成的。 (3)从虚拟机的观点来看,操作系统是扩充裸叽功能玓软件。在裸杋(即没配置任何软 件的计算机系统)上覆盖了操作系统后,裸机将变成一台功能更强人、使用更方便的虚 拟机。 (4)从仟务组织的观点来看,梁作系统是计算机工作流程的组织者。它负责在众多作业 间切换处理机,并协调它们的让速度,从而进一步提高系统的性能。 1.12楝作系统的发展过程 1.无操作系统的计算机系统 人⊥操作方式 在计算机发的早期,由寸还未出蜆操作系统,因人们采用如下的人工操作方式使 用计算机:由用户(即程序员)将匚穿孔(对应于程序和数据)的纸带(或卡片)装入纸带(或卡片) 输入机,再启动桯序,将数据输入计算机,然后启动讣算机运行程序;当程序运行完毕并 由用户取走纸带和计算结果后,才允许下一个用户使用讠算机。 人工操作方式具有用户独占仝机和CPU等待人工操作的特点ε由于人工操作的低速性 和Cr运算的高速性,因而使计笪机资源釣利冂率大大降低,此即人机矛盾。随着计算机 的迅速发展及机器性能的不断提髙,人机矛盾日益加剧。另外,高速的CPU和低速的JO 设备之间速度不匹配的矛盾也彐趋严重。为了缓和这两对矛盾,便引入了脱机输入输出方 式和批处理技术。 2)脱机输入/输出方式 脱机输入方式是指在一台外围机(也叫星丸,它是一台专门用来管理输入/输岀的、功 能较简中的算机)旳控制下,预先将栏序和数据从低速铂入设备输入到磁带,当CPU需要 这些程序和数据时,再从磁带高速地读入内存。类似圯,脱观翰出方式是指当CPU需要输 出时,先高速地将数据写入磁情,然后在一台外围机的控制下,道过低速输出设备进行输 出。相反,在主机的直接控制下诖行的输入输出方式被称为联机翰入/输出方式 在脱机输入隃输岀方弌下,是由外围而不是主叽的CPU等待人工操作,从而有效地减 少了主机CPU的空闲时间,缓和了人机矛盾;与外,CPU直接通过高速的磁带进行输入 输出,这又极人地提高了IO的速度,注一步减少了CPU的空闲时间,从而较好地缓和了 CPU与IO设备之间速度不酯的矛F 2.单道拙处理系统 批处理术是指在系统中配置一个监督程序,并冇烹监督程序釣瘁制下,能够对一批 作业自动进行处理的一种技术 早期釆用批处理技术的系统,主于在内存中只能存放一道作业,因而称为单道批处理 系统。而其中的监督程序就是操作系统的锥形。 单道批处理系统的处理过程如下:它将一批作业以脱机方式输入到磁带上,然后由配 置在系统中的监督程序将磁带上的筼一个作业装入内存,并把运行的控制权交给作业; 该作业处埋完成或出现异常时,又把控制权交还给监督程序,再由监督程厅调入磁带上的 第二个作业……自至磁帚上所有的作业全部完成。滙过机输入示作业的自动过渡,单道 批处埋系统提扃了机器资源的利用率 单道批处理系统具有以卜的特征: (1)自动性。磁带上的一批作业能自动地、逐个地依次运行,尤须人工干预 (2)顺序性。作业完成的顺序与它们进入内存的顺序以炇作业在磁带上的顺序一致 3)单道性。内存中仅能存放一道作业 3.多道拙处理系统 l)多道程序设计技术 在单道批处理系统中,内存中仅有一道作业,它无法充分利用系统中所有的资源,致 使系统性能较差。为了进一步提高资源的利用率,又引入了多道稈应设计技术。 多道稈序设计技术是指在内存口同时存放若干个作业,使它们共享系统资源并同时运 行的技术。在单处理机玖下,这些作业仅在宏观上司运行,而在微观上交替执行。 山于在内存中可同时存放多个作业,园此当正在执行的作业因1O等原因而暂停执行 时,CPU可立即调度给另一道作业,而系统中众多的IO设备可与CPU并行地工作。多道 程序设计技术可显著地提高内存、CPU与ⅣO设备的利用率,增加系统的吞吐量(指系统在 单位时间内完成的总工作量) 2)多道批处理系统 釆用多道程序设计技术的批处理系统被称作多道批处坦系统。为了使系统中的多道程 序能协调地运行,多道批处理系统中必须配一组软件,来解决多道稈序对系统资源的共 亨和争用问题,)对作进行合理的组织和调度。这就形成了现代意义上的操作系统 多道批处理系统具有以下特行 (1)多道性。内存中可同时存放多个作v。 (2)调度性。需通过作业调度从外存中选取若干个作业装入内存,还需通过进程调度在 内存的多个作业中分配CPUJ (3)无疗性。通常,作业凋度的次序与作业在外存中的次序无关,作业完成的次序与作 业进入内存的次序也无关 多道程厅设计技术和批处埋技术的采用,使多道批处坦系统具有资源利用率启和系统 吞吐量大的优点。但是,多道批欠理系统将用户和计算机操作员分开,而且用户作业要排 ,依次进行处理,枚又具有用广无法直接与自己的作业进行交互和作业的平均周转时间(指 仵业从进入系统始,直至作业完成并退凵系统为止所经历的平均吋间)较长的缺点 4.分吋系统 为∫解决批处理系统尤法进行人札交互的问题,并使多个用广(包括远程用广)能同时使 用昂贵的主机资源,又引入了分时系统 分时系统是指在一台主机上连接有多个带显示器和键盘的终端,同时允许多个用户通 过自己的终端以交互方式使用计算机,六亨主机中的资源 分时系统的关键问题是使用户能与自己的作进行交互,或者说,它追求的主要目标 是系统能及时响应用户的终端佘令。为此,系统中釆用了分时技术,即把处理机的时问划 分成很短的时间片(如几百毫杪),轮流地分配给各个终端作使用考在分配给它的时间片 内,作业仍没执行亢,它也必须将CPU交给下一个作业仅月,并等下一轮得刭CPU时雨继 续执行。这样,系统便能及厅地响应每个用户的请求,从而使每个用户都能及时地与白己 的作业交互。 分时系统具有以下特衎: )多路性。一台主机上连有多个终端,能同时为多个用户服务。

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    qq_40283826 感觉不错的样子
    2018-11-29
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    记录学习 又小又清楚 好评
    2018-11-11
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    Deng_Rong_Tongji 好书。谢谢分享
    2018-09-22
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    YI_111111 找了很久的资源
    2018-06-25
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    Aray1234

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