《网络操作系统》课后答案

《网络操作系统》课后答案（上）第一章网络操作系统引论1.①操作系统的定义：操作系统是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源、合理地组织工作流程以及方便用户的程序集合。②现代操作系统的基本特征：1、并发性2、共享性3、虚拟性4、不确定性2.操作系统在计算机系统中处于何种地位：是硬件层的第一次扩充，是计算机系统软件的重要组成部分。计算机系统的层次结构：硬件层—操作系统层—语言处理程序层—应用程序层。操作系统的作用：提高计算机系统的效率，增强系统的处理能力，充分发挥系统资源的利用率，方便用户使用。3.多道程序设计的硬件基础：①中断系统②通道技术③CPU与通道的通信4.①多道程序设计的基本原理：多道程序设计的主要目的是充分利用系统中所有资源且尽可能地让它们并行操作。采用通道技术后使CPU从繁琐的I/O操作中解放出来，它不仅能实现CPU与通道并行工作，而且也能实现通道与通道之间、各通道与外设之间的并行。②多道程序设计的主要特点：①多道②宏观上并行③微观上串行。5.实现多道程序设计要解决的几个问题：①存储保护和地址重定位。（几道程序共享同一主存）②处理机的管理和调度。（共享同一处理机）③资源的管理与分配。（共享系统资源）6.虚拟处理机：逻辑上的处理机称为虚拟处理机。虚拟计算机：在一台计算机上配置操作系统后，比原来的计算机的功能增强了。这种是概念上的、逻辑上的计算机，而不是真正的物理计算机，这样的计算机称为虚拟计算机。7.处理机的运行现场：就是指处理机在执行程序过程中任一时刻的状态信息的集合。处理机运行现场包括的内容：①指令计数器（程序计数器）②程序状态寄存器③通用寄存器④特殊控制寄存器。处理机的运行状态有两种：核心态（00）和用户态（11）。程序分为系统程序和用户程序。程序状态分为三种：①就绪②运行③阻塞。程序状态的作用：程序状态可以互相转换，便于处理机按照某种规则进行调度。8.访管指令、特权指令、系统调用之间的区别和联系：9.①系统调用：用户在程序中能用访管指令调用的，由操作系统提供的子功能集合，其中每一个子功能称为一个系统调用命令。②用户程序使用系统调用后，为什么能从算态进入管态，返回用户程序后又从管态回到算态（系统调用的实现原理）：系统调用中的访管指令的地址码可作为系统调用的功能号，它对应一个操作系统为用户提供的子功能或函数。当用户程序需要调用系统功能时，就在其程序的适当位置安排一条系统调用命令，当执行到该指令时便产生访管中断，中断的硬件装置开始响应中断，保存原来的PSW到内存的固定单元，再从内存的另一个固定单元中取出新的PSW送入PSW寄存器。由于新PSW中已事先设置了系统状态为管态，从而使处理机进入管态，在管态下执行中断处理程序。由于在管态下可以使用特权指令，所以用户要求操作系统提供的服务就很容易地被完成。中断处理程序结束后，通过恢复旧的PSW到PSW寄存器，于是又可返回到被中断的用户程序，即从管态又回到算态。10.UNIX的系统调用的两种方式：①直接系统调用②间接系统调用。它们各是怎样处理：①直接系统调用除可使寄存器传递参数外，其它参数都跟在trap指令的后面②间接系统调用跟随trap指令的是一个指向程序数据区的指针。该程序数据区内有一个直接系统调用trap指令，其后跟以除r0外的参数。11.①分时：两个或两个以上的事件按时间划分轮流地使用计算机系统中的某一资源。②分时系统（又称交互作用系统）：在一个系统中，如果多个用户通过自己的终端分时地使用同一个计算机，这样的系统就称为分时系统，其上的操作系统统称为分时操作系统。UNIX属分时系统。③分时系统的特点：①同时性（可同时操作，共同使用该系统）②独立性（独占感）③及时性（及时响应）④交互性（人机对话）。调进/调出是实现分时系统的一种主要方式（分时系统实现原理）。（多流调进调出方式）12.实时系统分为两类：①实时控制系统（导弹发射）②实时处理系统（预订飞机票）。设计实时系统要考虑的问题：①实时时钟管理（实时任务、延迟任务）②连续人机对话③过载的防护（任务的随机性）④高可靠性和保证（故障引起的严重后果）。13.分布式计算机系统：是一个由多台计算机组成的系统，在用户看来，他所拥有的计算机是一台单独的计算机，而这台计算机是一台功能扩大了的虚拟机。分布式系统的三个基本功能：①通信②资源共享③并行计算。分布式系统最为突出的特点是透明性。分布式计算机系统具有以下主要特点：①任意两台计算机之间可以利用通信交换信息。②各计算机具有相对的自主性或自治性。③具有透明性④具有整体性或协同性。⑤具有坚定性。（任一台故障不会使系统瘫痪。）分布式计算机系统与集中式计算机系统的主要区别:①利用消息传递进行通信（没有共享存储器）②系统中各台计算机是自治的（没有主从之分，没有分级控制，没有公用时钟）③透明性（系统中所有资源为所有用户共享，用户无需知道资源位于何处）④协同性（可相互协作完成任务或作业，可实现并行计算。）14.分布式系统对资源的管理与集中式系统有何不同？答：分布式系统对资源的管理采用一类资源有多个管理者的分布式管理方式。分布式管理方式又可分为集中分布管理和完全分布管理两种方式。集中式系统对资源的管理采用一个管理者的方式。15.在分布式系统中建立逻辑时钟的原因：在分布式系统中，由于没有共享存储器和公用时钟，虽然在分布式系统中每台计算机都有自己的时钟，尽管每个时钟工作得都非常稳定，但并不能保证它们的频率完全相同。为了实现分布式系统中进程同步，需要给系统中的每个事件指定一个时间值，即打上时间戳，用这一方法来确定系统全局的事件顺序。在对分布式系统中的所有事件赋予时间戳时应满足的条件是：①在同一节点上，若A→B，则C（A）C（B）；②若A和B分别是发送消息和接收消息的两个事件，则C（A）C（B）；③对任何事件A和B，必定C（A）≠C（B）。16.举例说明：对任何事件A和B，如果C（A）C（B），则A→B未必成立。答：设有相互通信的两个进程P1和P2，它们是位于两个节点机上的进程。假定P1发一消息给P2，称为事件B，且C（B）=200，而P2接收该消息，称为事件A，且C（A）=195。（因为P2的处理机比P1的处理机慢，所以P2的逻辑时钟信号也比P1的慢。）在这种情况下，C（A）C（B），但是A→B却不成立。17.紧耦合与松耦合多处理机系统有何区别？答：主要区别在于有无共享存储器。①紧耦合多处理机系统有共享存储器，所以也称其为共享存储结构多处理机系统。②松耦合处理机系统中没有共享存储器，每台处理机都有一个容量较大的局部存储器，所以也称其为分布存储结构多处理机系统。18.网络操作系统：就是在计算机网络系统中，管理一台或多台主机的硬软件资源，支持网络通信，提供网络服务的软件集合。通用操作系统的基本功能：①处理机（进程）管理②存储管理③文件管理④设备管理。网络操作系统还具有的主要功能：①实现网络中各点机之间的通信。②实现网络中的资源共享③提供多种网络服务（硬盘共享；打印机共享；提供电文、语音、图像的加密和传输；文件的传递、存取和管理；作业的传输和操作服务）④提供网络用户的应用程序接口。网络操作系统的主要特点：①复杂性（管理全网资源；机间通信与同步；网络文件管理）②并行性（多处理机实现真正并行）③节点机间的通信与同步（OSI/RM的七层协议中第四层（传输层）到第七层（应用层）进入了网络操作系统的领域，低三层（N、D、P）M则提供了网络传输的支持）④安全性（表现：网络操作的安全性，系统规定不同用户有不同的权限（系统管理员、高级用户、一般用户）；用户身份验证；资源的存储控制；网络传输的安全。）19.在多处理机系统中①加速比定义：它表示一个作业在单机上的执行时间与花在多处理机上执行时间的比值。公式：SP=ET1/ET2其中SP为作业J的加速比，ET1为作业J在单机上的执行时间，ET2为作业J在多处理机上的执行时间。作业J的加速比不能超过处理机数P，即0≤Sp≤P。②处理机利用率的定义：它表示P台处理机实际执行时间（扣除空闲时间）与P台处理机被占用时间（空闲时间与P台处理机执行时间之和）的比值。0≤Up≤1。20.多处理机系统中的通信方式：①基于共享变量的通信方式（主要适用于紧耦合多处理机）②基于消息传递的通信方式（主要适用于松耦合多处理机）21.中断的分类：①I/O中断②程序中断③硬件故障中断④外中断⑤访管中断（其中①④称为中断，②③⑤称为“陷入”，又称捕俘。）22.计算机安全级从D级（最不严格）到A级（最严格）。Windows当前支持C2安全级。23.UNIX强内核；WindowsNT微内核。第二章网络操作系统的结构13.信息处理的基本模式：①对等模式②客户/服务器模式。14.网络操作系统结构设计的主要模式：①客户/服务器模式②对象模式③对称多处理模式15.客户/服务器模式的网络操作系统的结构组成：①客户机（工作站）操作系统②服务器操作系统。16.网络操作系统为用户提供的两类接口：①命令接口②编程接口。17.网络操作系统可分为四个层次：①硬件②内核③Shell（外壳）④应用程序18.操作系统从内部结构来分析，包括两部分：①内核②核外部分。19.UNIX的内核可分为两部分：①进程控制子系统（包括进程控制、调度与通信以及存储的管理）②文件子系统20.内核功能：①进程、线程及其管理②存储管理③I/O管理④文件系统。21.内核的组织形式：①强内核②微内核22.微内核几乎不做任何工作，仅提供以下四种服务：①进程间通信机制②某些存储管理③有限的低级进程管理和调度④低级I/O。微内核的基本思想是良好的结构化、模块化、最小的公共服务。它提供最基本、最必要的服务。23.微内核结构与强内核结构相比具有如下优点：①灵活性②开放性③可扩充性24.UNIX是一个强内核的操作系统。WindowsNT微内核与客户/服务器模式结构的操作系统。25.微内核提供以下服务：①进程间通信机制②某些存储管理③有限的低级进程管理和调度④低级I/O。（微内核结构的操作系统是服务器化的操作系统）26.微内核的基本思想是良好的结构化、模块化，最小的公共服务。27.进程的组成：①程序②数据集合③进程控制块。28.进程必要的调度状态：①运行状态②就绪状态③阻塞状态其它：挂起状态；活跃状态。29.进程控制原语：①创建原语②撤销原语③挂起原语④激活原语⑤阻塞原语⑥唤醒原语30.进程调度方式：①抢占式②非抢占式31.进程调度算法：①静态优先级算法②动态优先级算法③时间片轮转法32.线程的四个基本成分：①一个唯一的线程标识符②一组处理机状态寄存器③分别在核心态和用户态下使用的两个栈④一个私用存储区。33.线程的状态：①就绪状态②备用状态③运行状态④等待状态⑤转换状态⑥终止状态。34.存储管理的研究课题：①地址再定位问题②存储分配问题③存储保护问题④存储扩充问题35.存储管理方案：①单一连续分配②分区分配③分页存储管理④请求分页存储管理⑤分段存储管理⑥段页式存储管理。36.地址变换机构：①页面变换表PMT②联想存储器。37.页面置换算法：①先进先出算法FIFO②最近最久未用的置换算法LRU③LRU近似算法。38.文件管理系统的基本功能：①文件的结构及存取方法(逻辑结构:记录式文件；无结构流式文件。物理结构：连续结构；串联结构；索引结构。存取方法：顺序存取法；直接存取法。)②文件的目录机构及有关处理（树型目录结构）③文件存储空间的管理（空白文件目录；空白块链；文件位图。）④文件的共享和保护⑤文件的操作和使用。39.设备管理目标：①用户使用设备的方便性②设备工作的并行性③设备分配的均衡性④独立性（与设备无关性）40.设备管理基本功能：①动态地掌握并记录设备的状态②为满足进程对I/O的请求，按照设备的类型和系统中所采用的分配算法，决定把某一I/O设备分配给要求设备的进程③完成实际的I/O操作。41.设备的数据结构：①设备控制块UCB②控制器控制块CUCB③通道控制块CCB④系统设备表SDT。42.I/O调度程序的主要功能：为满足进程的I/O请求，决定设备（以及相应的控制器