第一章：网络操作系统概论 一、思考题
1、什么是计算机系统？计算机系统是怎样构成的？
答：计算机系统是一种按用户的要求接收和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息的系统。计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分。
2、什么是操作系统？请说明操作系统在计算机系统中的作用和地位？
答：操作系统是计算机系统中的一个系统软件。它能有效地组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机的工作流程，控制程序的执行，方便用户使用，并能使计算机系统高效地运行。
操作系统是硬件和软件的桥梁，是计算机资源的管理者。硬件资源在操作系统的管理下调配有序、协调工作；操作系统又是人机交互的接口，人们通过命令或系统调用来控制计算机的运行。所以，离开了操作系统，计算机就难以高效地运转。
3、操作系统管理计算机系统的哪些资源？
答：操作系统管理计算机系统的资源有硬件资源和软件资源。硬件资源主要有处理机、主存储器、辅存储器以及各种类型的输入/输出设备；而各种程序和数据则是计算机的软件资源。
4、请从资源管理的角度说明操作系统的主要功能？
答：从资源管理的角度看，操作系统的主要功能是组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源。操作系统根据用户对各种资源的需求情况，资源的当前分配和使用情况以及有关的资源进行调度，并对资源进行有效的组织和管理。
5、操作系统有哪些基本特征？
答：操作系统的基本特征有并发性、共享性和随机性。并发性是指在计算机系统中同时存在若干个运行着的程序，宏观上并行微观上串行。共享性指操作系统程序与多个用户和谐共用系统中的各种资源，对资源的共享一般有两种方式：互斥共享和同时共享。随机性是指操作系统处什么样的状态之中是无法确切知道的，它强调了操作系统的设计与实现时要充分考虑各种各样的可能性。
6、叙述各操作系统的工作方式及特点？
答：操作系统的类型主要有批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、桌面操作系统、嵌入式操作系统、网络操作系统、分布式操作系统七大类。
批处理操作系统：将单个的客户作业组成一批作业输入计算机中处理。批处理操作系统分为单道批处理和多道批处理系统。单道系统每次只将一个作业调入内存，占用处理机直至结束；多道系统将多个作业调入内存，处理机以切换方式进行服务，极大提高了作业处理能力。批处理系统不适合交互式作业。
分时系统指用户通过终端设备与计算机交互来运行各自的作业，并且共享一个计算机系统而互不干扰。系统采用时间片的方式处理用户的请求。
实时操作系统能使计算机在规定的时间内及时响应外部事件的请求，同时完成事件的处理。主要特征是及时性、实时性、高可靠性、高过载防护性。
桌面操作系统主要用于个人办公、处理文稿等事务，更多地被人们在桌面上直接使用。
嵌入式操作系统广泛应用在当代电子、电器和智能机械设备上，它很灵活，能够通过装卸某此模块来达到系统所要求的功能。
网络操作系统是基于计算机网络的，其目标是相互通信及资源共享。
分布式操作系统将大量的计算机通过网络连结在一起，可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享。
7、比较批处理系统、分时系统以及实时操作系统之间的相同点和不同点。
答：相同点：这三类操作系统均为现代计算机系统中普遍使用的操作系统，操作系统本身以及它所管理的对象都是并发的系统，是一个极其复杂和庞大的软件系统。
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不同点：批处理操作系统的特点是成批处理，用户不能干预自己作业的远行；分时系统的特点是多路性、交互性、独占性和及时性；实时操作系统的特点是能在严格的时间范围内对外部请求做出反应，以及具有高度可靠性。
8、在什么情况下应该采用批处理方式？在什么情况下应该考虑分时策略？
答：批处理方式适合将零散的作业组成一批一次处理；分时策略主要考虑到多用户及交互性。
批处理系统适用于追求系统资源利用率高、作业吞吐率高的计算机系统。分时系统适用于需要提供交互式快速服务的计算机系统。
9、现代的通用操作系统把批处理方式和分时方式二者结合起来，为什么要这样做？这样的结合有什么特点？
答：这样的操作系统结合了批处理和分时两种系统的特点，该系统把处理终端用户的交互式的、比较小的但需要及时处理的作业作为“前台作业”予以优先处理；把需要较长运行时间、需要调用其他外部设备、比较大型但无须终端用户干预的且不需要立即处理的作业作为“后台作业”进行批处理。这样，使整个计算机系统忙闲结合，能更有效地利用计算机系统的资源。
10、实时操作系统有哪些主要特征？
答：及时性、实时性、高可靠性、高过载防护性。 11、 在如下应用场合中，应该选用什么类型的操作系统呢？请说明原因。 1） 导弹控制 2） 国家统计局
3） 汽车发动机点火控制 4） 火车订票系统 5） 互联网电子游戏
答：导弹控制－实时操作系统；国家统计局－批处理或分时操作系统；汽车发动机点火控制－实时操作系统；火车订票系统－网络操作系统；网络电子游戏－网络操作系统。
12、网络操作系统和分布式操作系统都是配置在计算机网络上的操作系统，它们之间有什么本质上的不同？
答：共同点是均可共享资源及相互通信，主要区别在于分布式操作系统还能够共享运算处理能力。
13、网络操作系统有什么特点？一般采用什么结构？
答：主要特点有两个方面：一是运行在核心态的内核；二是运行在用户态的并以客户机/服务器方式运行的进程层。网络操作系统一般采用客户机/服务器结构模式。
14、为什么说客户机/服务器结构适宜在网络操作系统上使用？
答：这种结构将操作系统分成若干个小的并且自包含的分支，每个分支运行在独立的用户进程中，不同的进程可以运行在不同的处理机或计算机上，从而使操作系统自然地具有分布式处理的能力。所以说适应在网络操作系统上使用。
二、名词解释
1、 计算机系统：计算机系统是一种按用户的要求接收和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息的系统。
操作系统：操作系统是计算机系统中的一个系统软件。它能有效地组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机的工作流程，控制程序的执行，方便用户使用，并能使计算机系统高效地运行。 并发：
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共享：
2、 批处理操作系统，分时操作系统，实时操作系统，网络操作系统，分布式操作系统，嵌入式操作系统 3、 整体式结构：先确定操作系统的总体功能，然后将总功能分解为若干个子功能，再按照功能将大的模块分解为小的模块。此时操作系统是一个有多种功能的系统程序，可以看成一个整体模块。
层次式结构：把操作系统的所有功能模块，按功能流图的调用次序，分别将这些模块排列成若干层，各层之间的模块只能是单向依赖或单向调用关系。
微内核结构：微内核提供一组最基本的服务，并具有很好的扩展性，也可向安装模块提供一个接口，就这是采用客户机/服务器结构，也称为微内核结构的操作系统。
第二章：网络操作系统基本功能 一、思考题
1、什么是进程？给出进程的定义？
答：进程是具有一定独立功能的程序在某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配的一个独立单位。进程分为系统进程和用户进程。
2、操作系统中为什么要引入进程？进程和程序有什么区别和联系？
答：程序是静态的，为了深刻描述程序动态执行的过程，操作系统需要引入进程的概念，以掌控程序执行过程中的动态变化。进程和程序的主要联系是：进程是由程序、数据和进程控制块三部分组成，一个进程的运行目标是执行它所对应的程序，如果没有程序，进程就失去了存在的意义。它们的区别是：程序是静态的，而进程是动态的。进程是程序的一个执行过程，而进程是为了程序的一次执行而暂时存在的。
3、进程有哪些基本状态？它们的变化关系是怎样的？
答：进程的基本状态有运行状态、就绪状态和等待（阻塞或封锁）状态三种。它们的变化关系主要有：就绪状－》运行态（获得CPU）；运行态－》就绪态（时间片用完）；运行态－》等待态（等待事件发生）；等待态－》就绪态（被阻塞的原因消失）。
4、系统中有n(n>1)个进程，在任一时刻，处于运行、就绪和等待状态的进程最多、最少各有几个？
答：在单处理机系统中，任一时刻，处于运行状态的进程最多只有一个，最少为0个；处于就绪状态的进程最多有n－1个，最少为0个；处于等待状态的进程最多有n个，最少有0个。
5、进程控制块PCB的作用是什么？其主要内容有哪些？进程能否修改访问自己的进程控制块内容？ 答：操作系统利用PCB来描述进程的基本情况以及进程的运行变化过程，PCB是进程存在的唯一标志。进程控制块的内容可以分成调度信息和现场信息两大部分。调度信息供进程调度时使用，描述了进程当前所处的状况，包括进程名、进程号、存储信息、优先级、当前状态、资源清单、家族关系、消息队列指针和当前打开文件等。现场信息刻画了进程的运行情况，由于每个进程都有自己专用的工作存储区，其它进程运行时不会改变它的内容，所以PCB中的现场信息只记录那些可能会被其它进程改变的寄存器，如程序状态字、时钟、界地址寄存器等。一旦中断进程的运行，必须把中断时刻的上述内容记入进程控制块的现场信息。所以进程可以修改访问自己进程控制块的内容。
6、什么是临界区？什么是相关临界区？对相关临界区的管理要求有哪些？
答：若系统中的某些资源一次只允许一个进程使用，这类资源称为临界资源，而在进程中访问临界资源的那一段程序称为临界区。如果有若干进程共享某一临界区，则该临界区称为相关临界区。对相关临界区的管理要求是实行互斥，保证在同一时刻只有一个进程访问临界区。对相关临界区的调度原则可归纳为：有空让进、无空等待、多中择一、有限等待、让权等待。
7、若用PV操作管理某一组相关临界区，其信号量S的值在[-1,1]之间变化，当S = -1，S=0，S=1时，它
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们各自的物理含义是什么？
答：当S＝1时，表示该类资源可以分配；当S＝0时，表示该类资源已被占用，无可分配资源；当S＝-1时，表示该类资源不可分配且有一个进程请求该资源。（PV操作只做+-1运算，P操作请求资源，执行一次将S-1。V操作释放资源，执行一次将S+1）。
8、两个并发执行的进程A和B的程序如下： 进程A 进程B Repeat Repeat N:=N+5; 打印N的值； Until false; N:=0; Until false;
其中，N为整数，初值为4。若进程A先执行了三个循环后，进程A和进程B又并发执行了一个循环，写出可能出现的打印值，并回答正确的打印值应该是多少？请用P，V操作进程管理，使进程A和B并发执行时不会出现与时间有关的错误。
答：A执行三个循环之后，N的值为19，又与B并发执行一个循环，则N的值为24。如用P、V操作管理，进程如下： 进程A 进程B Repeat Repeat N:=N+5; P(N); V(N); 打印N的值; p(N); V(N); Until false; N:=0; Until false;
9、为什么要引入线程？线程和进程之间的区别和联系是什么？
答：线程可以提高系统内程序并发执行的级别，可以进一步提高系统效率。线程和进程之间的联系是：线程是进程中的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。区别是进程是一个资源的拥有者，而线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有少量在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。
10、进程调度和作用是什么？引起进程调动的因素有哪些？
答：在多道程序设计环境中，进程数往往多于处理机数，这将导致多个进程互相争夺处理机。进程调度的作用是记录系统中所有进程的执行状况，根据一定的调度算法，从就绪队列中选出一个进程来，把CPU分配给它。引起进程调度的因素主要有：正在执行的进程运行完毕、正在执行的进程进入等待状态、进程的进间片用完、就绪队列中某个进程优先级高于正在运行进程的优先级。总之，当一个进程让出处理机，就调度另一个进程占用处理机以运行。
11、在一个单处理机的多道程序设计系统中，现有两道作业并发，其中一道以计算为主，另一道以输入/输出为主，应该如何赋予它们的优先数？为什么？
答：优先数指用数字代表进程优先级的高低，优先级高的进程可以优先占用处理机。以计算为主的作业，要占用大部分的处理机时间，而以输入/输出为主的作业，占用处理机的时间相对较少，所以在赋予优先数时，以计算为主的作业的优先级要高于以输入/输出为主的作业。
12、若就绪队列中的进程按优先数自大到小顺序排列，当有进程加入到就绪队列时，应按它的优先数排入相应的位置，试就单向链接的方式写出实现进程入队的程序。
答：在单向链接中，同一队列中的进程通过进程控制块中的队列指针联系起来，前一进程的进程控制块中的指针值是它下一个进程控制块的地址，队列中最后一个进程的进程控制块中的指针值置为“0”。所以，
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在写程序时就修改队列中进程控制块的指针值。（答案待改进）
13、当进程调度选中一个进程后，怎样才能让它占用处理机？
答：当进程调度选中一个进程后，把CPU分配给该进程，即把选中进程的进程控制块内有关的现场信息，如程序状态字、通用寄存器等内容送入处理机相应的寄存器中，从而让它占用CPU运行。进程调度实际上完成了将一台物理的CPU转变成多台虚拟CPU的工作。
14、存储管理的主要功能有哪些？
答：存储管理的主要功能应包括：1、内存的分配和回收；2、存储共享；3、存储保护；4、“扩充”内存容量。
15、虚拟存储器是什么？为什么要引入虚拟存储器？
答：虚拟存储器是指利用大容量的外存来扩充内存，产生一个比实际内存空间大得多的、逻辑的虚拟内存空间。引入虚存技术，可以有效地支持多道程序系统的实现和大型程序运行的需要，从而增强系统的处理能力。实现虚存的硬件支持：1、足够大的外存；2、有一定容量的内存；3、最主要的是硬件提供实现虚/实地址映射的机制。
16、有一个虚拟存储系统，分配给某进程3页内存，开始时候内存为空，页面访问序列如下： 6，5，4，3，2，1，5，4，3，6，5，4，3，2，1，6，5 1） 若采用先进先出页面置换算法（FIFO），缺页次数为多少？ 2） 若采用最近最少使用页面置换算法（LRU），缺页次数为多少？ 3） 若采用理想页数置换算法（OPT），缺页次数为多少？ 1）若采用先进先出页面置换算法（FIFO），缺页次数是多少？ 答：顺序：6 5 4 3 2 1 5 4 3 6 5 4 3 2 1 6 5
页 1：6 5 4 3 2 1 5 4 3 6 5 4 3 2 1 6 5 页 2： 6 5 4 3 2 1 5 4 3 6 5 4 3 2 1 6 页 3： 6 5 4 3 2 1 5 4 3 6 5 4 3 2 1 中断：. . . . . . . . . . . . . . . . .
2）若采用最近最少使用页面置换算法（LRU），缺页次数是多少？（将使用的页面排在最前面） 答：顺序：6 5 4 3 2 1 5 4 3 6 5 4 3 2 1 6 5
页 1：6 5 4 3 2 1 5 4 3 6 5 4 3 2 1 6 5 页 2： 6 5 4 3 2 1 5 4 3 6 5 4 3 2 1 6 页 3： 6 5 4 3 2 1 5 4 3 6 5 4 3 2 1 中断：. . . . . . . . . . . . . . . . . 3）若采用理想页面置换算法（OPT），缺页次数是多少？ 答：顺序：6 5 4 3 2 1 5 4 3 6 5 4 3 2 1 6 5
页 1：6 5 4 3 2 1 1 1 3 6 6 6 3 2 1 1 1 页 2： 6 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6 5 6 页 3： 6 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 中断：. . . . . . . . . . .
17、有一个虚拟存储系统采用最近最少使用页面置换算法（LRU），每个程序占3页内存，其中一页用来存放程序和变量i,j(不作他用)。每一页可存放150个整数变量。程序A和程序B如下。
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