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《網絡操作系統》課後答案(上)

2013-11-15 15:52:08  來源: 操作系統 

  第一章 網絡操作系統引論

   ①操作系統的定義操作系統是控制和管理計算機系統的硬件和軟件資源合理地組織工作流程以及方便用戶的程序集合②現代操作系統的基本特征並發性共享性虛擬性不確定性

   操作系統在計算機系統中處於何種地位是硬件層的第一次擴充是計算機系統軟件的重要組成部分計算機系統的層次結構硬件層—操作系統層—語言處理程序層—應用程序層操作系統的作用提高計算機系統的效率增強系統的處理能力充分發揮系統資源的利用率方便用戶使用

   多道程序設計的硬件基礎①中斷系統②通道技術③CPU與通道的通信

   ①多道程序設計的基本原理多道程序設計的主要目的是充分利用系統中所有資源且盡可能地讓它們並行操作采用通道技術後使CPU從繁瑣的I/O操作中解放出來它不僅能實現CPU與通道並行工作而且也能實現通道與通道之間各通道與外設之間的並行

  ②多道程序設計的主要特點①多道②宏觀上並行③微觀上串行

   實現多道程序設計要解決的幾個問題①存儲保護和地址重定位(幾道程序共享同一主存)②處理機的管理和調度(共享同一處理機)③資源的管理與分配(共享系統資源)

   虛擬處理機邏輯上的處理機稱為虛擬處理機虛擬計算機在一台計算機上配置操作系統後比原來的計算機的功能增強了這種是概念上的邏輯上的計算機而不是真正的物理計算機這樣的計算機稱為虛擬計算機

   處理機的運行現場就是指處理機在執行程序過程中任一時刻的狀態信息的集合處理機運行現場包括的內容①指令計數器(程序計數器)②程序狀態寄存器③通用寄存器④特殊控制寄存器處理機的運行狀態有兩種核心態()和用戶態()程序分為系統程序和用戶程序程序狀態分為三種①就緒②運行③阻塞程序狀態的作用程序狀態可以互相轉換便於處理機按照某種規則進行調度

   訪管指令特權指令系統調用之間的區別和聯系

   ①系統調用用戶在程序中能用訪管指令調用的由操作系統提供的子功能集合其中每一個子功能稱為一個系統調用命令②用戶程序使用系統調用後為什麼能從算態進入管態返回用戶程序後又從管態回到算態(系統調用的實現原理)系統調用中的訪管指令的地址碼可作為系統調用的功能號它對應一個操作系統為用戶提供的子功能或函數當用戶程序需要調用系統功能時就在其程序的適當位置安排一條系統調用命令當執行到該指令時便產生訪管中斷中斷的硬件裝置開始響應中斷保存原來的PSW到內存的固定單元再從內存的另一個固定單元中取出新的PSW送入PSW寄存器由於新PSW中已事先設置了系統狀態為管態從而使處理機進入管態在管態下執行中斷處理程序由於在管態下可以使用特權指令所以用戶要求操作系統提供的服務就很容易地被完成中斷處理程序結束後通過恢復舊的PSW到PSW寄存器於是又可返回到被中斷的用戶程序即從管態又回到算態

   UNIX的系統調用的兩種方式①直接系統調用②間接系統調用它們各是怎樣處理①直接系統調用除可使寄存器傳遞參數外其它參數都跟在trap指令的後面②間接系統調用跟隨trap指令的是一個指向程序數據區的指針該程序數據區內有一個直接系統調用trap指令其後跟以除r外的參數

   ①分時兩個或兩個以上的事件按時間劃分輪流地使用計算機系統中的某一資源 ②分時系統(又稱交互作用系統)在一個系統中如果多個用戶通過自己的終端分時地使用同一個計算機這樣的系統就稱為分時系統其上的操作系統統稱為分時操作系統UNIX屬分時系統

  ③分時系統的特點①同時性(可同時操作共同使用該系統)②獨立性(獨占感)③及時性(及時響應)④交互性(人機對話)

  調進/調出是實現分時系統的一種主要方式(分時系統實現原理)(多流調進調出方式)

   實時系統分為兩類①實時控制系統(導彈發射)②實時處理系統(預訂飛機票)

  設計實時系統要考慮的問題①實時時鐘管理(實時任務延遲任務)②連續人機對話③過載的防護(任務的隨機性)④高可靠性和保證(故障引起的嚴重後果)

   分布式計算機系統是一個由多台計算機組成的系統在用戶看來他所擁有的計算機是一台單獨的計算機而這台計算機是一台功能擴大了的虛擬機分布式系統的三個基本功能①通信②資源共享③並行計算分布式系統最為突出的特點是透明性

  分布式計算機系統具有以下主要特點

  ①任意兩台計算機之間可以利用通信交換信息②各計算機具有相對的自主性或自治性③具有透明性④具有整體性或協同性⑤具有堅定性(任一台故障不會使系統癱瘓)

  分布式計算機系統與集中式計算機系統的主要區別:

  ①利用消息傳遞進行通信(沒有共享存儲器)

  ②系統中各台計算機是自治的(沒有主從之分沒有分級控制沒有公用時鐘)

  ③透明性(系統中所有資源為所有用戶共享用戶無需知道資源位於何處)

  ④協同性(可相互協作完成任務或作業可實現並行計算)

   分布式系統對資源的管理與集中式系統有何不同?

  答分布式系統對資源的管理采用一類資源有多個管理者的分布式管理方式分布式管理方式又可分為集中分布管理和完全分布管理兩種方式集中式系統對資源的管理采用一個管理者的方式

   在分布式系統中建立邏輯時鐘的原因在分布式系統中由於沒有共享存儲器和公用時鐘雖然在分布式系統中每台計算機都有自己的時鐘盡管每個時鐘工作得都非常穩定但並不能保證它們的頻率完全相同為了實現分布式系統中進程同步需要給系統中的每個事件指定一個時間值即打上時間戳用這一方法來確定系統全局的事件順序

  在對分布式系統中的所有事件賦予時間戳時應滿足的條件是

  ① 在同一節點上若A→B則C(A)

  ② 若A和B分別是發送消息和接收消息的兩個事件,則C(A)

  ③ 對任何事件A和B,必定C(A)≠C(B)。Tw.wIngWit.com

  16. 舉例說明:對任何事件A和B,如果C(A)

  答:設有相互通信的兩個進程P1和P2,它們是位於兩個節點機上的進程。假定P1發一消息給P2,稱為事件B,且C(B)=200,而P2接收該消息,稱為事件A,且C(A)=195。(因為P2的處理機比P1的處理機慢,所以P2的邏輯時鐘信號也比P1的慢。)在這種情況下,C(A)

  17. 緊耦合與松耦合多處理機系統有何區別?

  答:主要區別在於有無共享存儲器。①緊耦合多處理機系統有共享存儲器,所以也稱其為共享存儲結構多處理機系統。

  ②松耦合處理機系統中沒有共享存儲器,每台處理機都有一個容量較大的局部存儲器,所以也稱其為分布存儲結構多處理機系統。

  18. 網絡操作系統:就是在計算機網絡系統中,管理一台或多台主機的硬軟件資源,支持網絡通信,提供網絡服務的軟件集合。

  通用操作系統的基本功能:①處理機(進程)管理②存儲管理③文件管理④設備管理。網絡操作系統還具有的主要功能:①實現網絡中各點機之間的通信。②實現網絡中的資源共享③提供多種網絡服務(硬盤共享;打印機共享;提供電文、語音、圖像的加密和傳輸;文件的傳遞、存取和管理;作業的傳輸和操作服務)④提供網絡用戶的應用程序接口。

  網絡操作系統的主要特點:①復雜性(管理全網資源;機間通信與同步;網絡文件管理)②並行性(多處理機實現真正並行)③節點機間的通信與同步(OSI/RM的七層協議中第四層(傳輸層)到第七層(應用層)進入了網絡操作系統的領域,低三層(N、D、P)M則提供了網絡傳輸的支持)④安全性(表現:網絡操作的安全性,系統規定不同用戶有不同的權限(系統管理員、高級用戶、一般用戶);用戶身份驗證;資源的存儲控制;網絡傳輸的安全。)

  19. 在多處理機系統中①加速比定義:它表示一個作業在單機上的執行時間與花在多處理機上執行時間的比值。公式:SP=ET1/ET2 其中SP為作業J的加速比,ET1為作業J在單機上的執行時間,ET2為作業J在多處理機上的執行時間。作業J的加速比不能超過處理機數P,即0≤Sp≤P 。②處理機利用率的定義:它表示P台處理機實際執行時間(扣除空閒時間)與P台處理機被占用時間(空閒時間與P台處理機執行時間之和)的比值。0≤Up≤1 。

  20. 多處理機系統中的通信方式:①基於共享變量的通信方式(主要適用於緊耦合多處理機)②基於消息傳遞的通信方式(主要適用於松耦合多處理機)

  21. 中斷的分類:①I/O中斷②程序中斷③硬件故障中斷④外中斷⑤訪管中斷

  (其中①④稱為中斷,②③⑤稱為“陷入”,又稱捕俘。)

  22. 計算機安全級從D級(最不嚴格)到A級(最嚴格)。Windows當前支持C2安全級。

  23. UNIX強內核;Windows NT微內核。

  第二章 網絡操作系統的結構

  13. 信息處理的基本模式:①對等模式②客戶/服務器模式。

  14. 網絡操作系統結構設計的主要模式:①客戶/服務器模式②對象模式③對稱多處理模式

  15. 客戶/服務器模式的網絡操作系統的結構組成:①客戶機(工作站)操作系統②服務器操作系統。

  16. 網絡操作系統為用戶提供的兩類接口:①命令接口②編程接口。

  17. 網絡操作系統可分為四個層次:①硬件②內核③Shell(外殼)④應用程序

  18. 操作系統從內部結構來分析,包括兩部分:①內核②核外部分。

  19. UNIX的內核可分為兩部分:①進程控制子系統(包括進程控制、調度與通信以及存儲的管理)②文件子系統

  20. 內<
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