操作系统概念第七版习题答案(中文版).pdf

【操作系统概念】 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它管理着计算机的硬件资源，如处理器、内存和I/O设备，同时也提供了用户与硬件之间的接口。在《操作系统概念》第七版的习题答案中，我们深入探讨了一些关键概念。 1. 网络计算机与个人计算机的区别： 网络计算机依赖于一个中心服务器，拥有精简的操作系统来管理共享资源，适合于资源管理和行政成本较高的环境。个人计算机则独立提供所有服务，不依赖中心服务器，更适合需要独立运算和隐私保护的场景。 2. 中断与陷阱： 中断是硬件层面的事件，由外部设备如I/O设备触发，用于通知CPU某些任务已完成或有紧急情况。中断处理机制包括中断操作装置，用于保存上下文并恢复执行。陷阱是软件产生的中断，通常用于调用操作系统服务，比如处理算术错误或执行系统调用。用户程序可以故意触发陷阱，例如进行系统调用。 3. DMA（直接内存访问）与CPU交互： CPU通过向设备寄存器写入指令启动DMA操作，设备完成操作后通过中断通知CPU。在DMA期间，CPU可以执行其他任务，但内存访问可能与设备产生竞争，内存控制器负责公平分配内存总线使用权。若管理不当，可能导致CPU无法及时访问内存，影响程序执行。 4. 操作系统安全性与特权模式： 在无特权模式硬件的系统中，可通过软件方法实现类似功能，如软件翻译或要求所有程序使用高级语言编写，以在编译时加入安全检查。这样的系统可以构建安全的操作系统，但会增加软件开销和性能损失。 5. 缓存的作用与挑战： 缓存用于解决不同速度设备间数据交换的问题，提高数据访问速度。缓存一致性问题在于，当数据在多个组件间同步时，如何保证缓存与主存数据的一致性。缓存过大可能导致成本增加和一致性问题复杂化，且高速存储器的容量有限。 6. 连贯性问题在不同进程环境中的体现： (a) 单道程序系统中，进程更新快速缓冲区后，需确保内存同步。 (b) 多道程序系统中，多个进程可能访问同一内存位置，需要同步和锁定机制保证数据一致性。 (c) 分布式系统中，数据分布在不同节点，协调更新和一致性更为复杂。 7. 内存保护： 处理器通过页表或段表等机制，限定每个进程可访问的内存区域，防止程序越界访问，保证程序和系统的稳定性。每次内存访问都会进行权限检查，确保程序只能访问其分配的内存空间。 8. 网络结构的选择： 选择网络结构需考虑具体环境需求，例如寝室环境可能适合星型或树型拓扑，便于集中管理与资源共享；而企业网络可能需要环形、网状或总线型结构以实现高带宽和容错能力。 以上内容详尽解析了《操作系统概念》第七版习题中涉及的关键知识点，涵盖了操作系统设计、硬件交互、资源管理、安全性以及网络架构等多个方面。通过深入理解这些概念，可以更好地掌握操作系统的工作原理及其在实际应用中的重要性。