现代操作系统第二版课后习题答案

### 知识点总结 #### 1. 操作系统的核心功能 - **提供虚拟机**：操作系统必须为用户提供一个扩展的（即虚拟）机器环境，这意味着它能够通过软件手段模拟硬件资源，使得用户程序能够在这样的环境中运行，而无需直接访问实际的硬件资源。 - **管理输入输出设备与其他资源**：操作系统负责管理所有输入输出设备和其他系统资源，确保它们能够高效地被多个程序共享，并防止资源冲突。 #### 2. 多道程序设计 - **定义**：多道程序设计是指系统中同时保持多个进程在内存中运行的技术。它通过快速切换CPU到不同的进程来提高CPU的利用率。 - **应用场景**：当某个进程正在等待I/O操作完成时，操作系统可以将CPU切换到另一个就绪状态的进程，从而避免CPU空闲。 #### 3. 输入输出缓冲技术（Spooling） - **输入缓冲**：该技术将输入作业（如卡片上的数据）首先读入磁盘缓冲区中，这样当当前执行的进程完成后，就有待处理的任务等待CPU处理。 - **输出缓冲**：将可打印文件先复制到磁盘上再进行打印，而不是直接打印输出数据。这有助于提高系统的效率。 - **适用场景**： - 个人计算机中的输入缓冲不太常见，但输出缓冲则比较普遍。 #### 4. 多道程序设计的原因 - **核心原因**：多道程序设计的主要目的是在等待I/O完成期间给CPU分配任务，避免其处于空闲状态。 - **无DMA情况下的考量**：如果没有直接内存访问(DMA)功能，CPU会全速执行I/O操作，在这种情况下，多道程序设计对于提高CPU利用率没有明显益处。 - **其他考虑因素**：如果I/O速度较慢是由于其他原因造成的（例如，数据从串行线路到达），那么即使在没有DMA的情况下，CPU也可以处理其他工作。 #### 5. 第二代计算机的操作系统保护问题 - **背景**：第二代计算机缺乏必要的硬件机制来保护操作系统免受恶意用户程序的攻击。 - **解决方案**：随着硬件技术的发展，后续的计算机系统增加了更多的安全措施，包括对用户权限的管理和限制。 #### 6. 计算机家族概念 - **现状**：Intel的Pentium I、II、III以及各种不同特性的4核处理器都属于同一个架构兼容的家族。 - **特点**：这些处理器虽然在速度和功耗方面有所不同，但在架构上是兼容的，体现了“家族”概念的核心——价格与性能差异。 #### 7. 显示屏内存需求与成本分析 - **内存需求**：25×80字符的单色文本屏幕需要2000字节的内存；1024×768像素、24位颜色的位图屏幕需要2,359,296字节的内存。 - **成本对比**：1980年，两种选项的成本分别为10美元和11,520美元。当前的价格可以通过检查RAM的成本得到，可能已经降至每兆字节1美元以下。 #### 8. 用户模式与内核模式的限制 - **限制**：选择(a)、(c)和(d)应当仅限于内核模式下运行。这意味着某些敏感或对系统有重大影响的操作只能在操作系统内核的控制下执行，以确保系统的稳定性和安全性。 #### 9. 个人电脑与大型机系统的区别 - **个人电脑系统**：通常是交互式的，并且通常只供单个用户使用。 - **大型机系统**：虽然也支持交互式操作，但其更侧重于为多个用户提供服务，且具有更高的处理能力和更大的存储容量。