操作系统教程（谢旭升，朱明华，张练兴，李宏伟） 2

（5）实现共享设备的驱动调度； （6）实现虚拟设备。

13．文件管理的主要任务是什么？有哪些主要功能？

文件管理的主要任务是对用户文件和系统文件进行有效管理，以方便用户使用，并保证文件的安全性。为此，文件管理应具有以下主要功能：

（1）提供文件的逻辑组织方法； （2）提供文件的物理组织方法； （3）提供文件的存取和使用方法； （4）提供文件的目录管理； （5）实现文件的共享和保护； （6）实现文件的存储空间管理。

14．试在交互性、及时性和可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。

在交互性方面，分时系统的交互性强，实时系统的交互性弱，因为交互性强很能满足实时系统响应速度快和高可靠性的要求。

在及时性方面，实时系统要求快速响应而及时性强，分时系统相比较及时性较差。 在可靠性方面，实时系统要求高可靠性而可靠性强，分时系统相比较可靠性较差。

15．是什么原因使操作系统具有异步性特征？

在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，但由于资源数量有限而每个进程在运行中需要竞争资源，导致进程的执行并非“一气呵成”，而是以“走走停停”的方式运行，即进程是以异步方式运行的。主存中的每个进程在何时执行，何时暂停，以怎样的速度向前推进，每道程序总共需多少时间才能完成，都是不可预知的。很可能是先进入主存的作业后完成，而后进入主存的作业先完成。

16．试说明网络操作系统的主要功能。

网络环境下的操作系统既要为本机用户提供简便、有效地使用网络资源的手段，又要为网络用户使用本机资源提供服务。为此，网络操作系统除了具备一般操作系统应具有的处理器管理、存储区管理、设备管理，文件管理等功能模块之外，还要增加网络功能模块，主要应具有下述五方面的功能： （1）网络通信 这是网络最基本的功能，其任务是在源主机和目标主机之间实现无差错的数据传输。 （2）网络资源管理 对网络中的共享资源（硬件与软件）实施有效的管理，协调各用户对共享资源的使用，保证数据的安全性和一致性。 （3）网络服务 这是在前两个功能的基础上，为了方便用户而直接向用户提供的多种有效服务。例如：电子邮件服务、共享打印服务、共享硬盘服务等。 （4）网络管理 网络管理最基本的任务是安全管理。比如，通过“存取控制”来确保存取数据的安全性；通过“容错技术”来保证系统故障时数据的安全性。此外，还应能对网络性能进行监视，对使用情况进行统计，以便为提高网络性能、进行网络维护和记帐等提供必要的信息。 （5）互操作能力

在90年代后推出的网络操作系统，提供了一定范围的互操作能力。所谓互操作，在客户/服务器模式的局域网环境下，是指连接在服务器上的多种客户机和主机，不仅能与服务器通信，而且还能以透明的方式访问服务器上的文件系统；而在互连网络环境下的互操作，是指不同网络间的客户机不仅能通信，而且也能以透明的方式，访问其它网络中的文件服务器。

17．试比较网络操作系统与分布式操作系统。

计算机网络是通过通信设施将物理上分散的、具有自治功能的多个计算机系统互连起来的，实现信息交换、资源共享、可互操作和协作处理的系统。 在计算机网络中，每个主机都有操作系统，它为用户程序运行提供服务。当某一主机联网使用时，该系统就要同网络中更多的系统和用户交往，这个操作系统的功能就要扩充，以适应网络环境的需要。网络操作系统既要为本机用户提供简便、有效地使用网络资源的手段，又要为网络用户使用本机资源提供服务。为此，网络操作系统除了具备一般操作系统应具有的功能模块之外，还要增加网络功能模块，主要应具有网络通信、网络资源管理、网络服务、.网络管理、互操作能力等。

一个分布式系统就是通过网络连接的若干计算机的集合。这些计算机都有自己的局部存贮器和外部设备。它们既可以独立工作（自治性），亦可合作工作。在这个系统中各计算机可以并行操作且有多个控制中心，即具有并行处理和分布控制的功能。分布式系统是一个一体化的系统，在整个系统中有一个全局的操作系统称为分布式操作系统，它负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输、控制协调等工作，并为用户提供一个统一的界面、标准的接口。用户通过这一界面实现所需的操作和使用系统资源。至于操作定在哪一台计算机上执行或使用哪台计算机的资源则是系统的事，用户是不用知道的，也就是说系统对用户是透明的。

习题二

1． 解释程序的顺序执行和并发执行。

程序是指令的有序集合，是一个在时间上按严格次序前后相继的操作序列，仅当前一操作执行完后，才能执行后继操作。程序体现了编程人员要求计算机完成的功能所应该采取的顺序步骤。程序的顺序执行具有顺序性、封闭性、可再现性特点，其执行结果与它的执行速度无关（即与时间无关），而只与初始条件有关。只要给定相同的输入条件，程序重复执行一定会得到相同的结果。

并发执行是为了增强计算机系统的处理能力和提高资源利用率所采取的一种同时操作技术。程序的并发执行是一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中其执行时间在客观上互相重叠，即一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始的执行方式。

2．程序并发执行为什么会产生间断性？程序并发执行为何会失去封闭性和可再现性？

程序在并发执行时，由于它们共享资源或为完成同一项任务而相互合作，致使在并发程序之间形成了相互制约的关系。一旦使某程序暂停的因素消失，则程序便可恢复执行。简言之，相互制约将导致并发程序具有“执行——暂停——执行”这种间断性的活动规律。

程序在并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因此这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行已失去了封闭性。这样，某程序在执行时，必然会受到其它程序的影响。例如，当处理器资源被其它程序占有时，某程序必须等待。

程序在并发执行时，由于失去了封闭性，其执行结果已与并发程序的执行速度有关，从而使程序失去了可再现性，亦即，程序经过多次执行后，虽然其执行时的环境和初始条件都相同，但得到的结果却可能各不相同。

3．何谓进程？它有哪些基本状态？列举使进程状态发生变化的事件。

进程是可并发执行的程序在一个数据集上的一次执行过程，它是系统进行资源分配的基本单位。进程有就绪、执行、等待三个基本状态。

例如，处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理器后，该进程便由就绪状态转换为执行状态。正在执行的进程因访问I/O设备而无法继续执行时，就释放处理器转换为等待状态。因访问I/O设备正在等待的进程在访问I/O设备结束后，就由等待状态转换为就绪状态。正在执行的进程，如因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态转变为就绪状态。

4．试比较进程和程序的区别。

程序是指令的有序集合，是一个在时间上按严格次序前后相继的操作序列，仅当前一操作执行完后，才能执行后继操作，它是一个静态的概念

进程是可并发执行的程序在一个数据集上的一次执行过程，它是系统进行资源分配的基本单位。进程和程序是两个截然不同的概念。进程具有以下五个基本特征： （1）动态性

进程既然是进程实体的执行过程，因此，动态性是进程最基本的特性。其表现为：“它由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡”。可见，进程有一定的生命期。而程序只是一组有序指令的集合，并存放在某种介质上，本身并无运动

的含义，因此，程序是个静态实体。 （2）并发性

并发性是指多个进程实体，同存于主存中，能在一段时间内同时运行。并发性是进程的重要特征，同时也成为操作系统的重要特征。引入进程的目的也正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。 （3）独立性

独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。凡未建立进程的程序，都不能作为一个独立的单位参加运行。进程与程序并非是一一对应的，一个程序运行在不同的数据集上就构成不同的进程。 （4）异步性

这是指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进；或者说，进程按异步方式运行。正是这一特征，将导致程序执行的不可再现性。因此，在操作系统中必须采取某种措施来保证各程序之间能协调运行。 （5）结构特征

从结构上看，进程实体是由程序段、数据段及进程控制块三部分组成，有人把这三部分统称为“进程映像”。

5．试说明PCB的作用？为什么说PCB是进程存在的唯一标志？

每一个进程都有一个也只有一个进程控制块（Process Control Block,简称 PCB），进程控制块是操作系统用于记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，也是操作系统控制和管理进程的主要依据，它包括了进程执行时的情况，以及进程让出处理器后所处的状态、断点等信息。进程控制块的作用，是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。

在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制和管理的，亦即，系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。

6．在进行进程切换时，所要保存的处理器状态信息主要有哪些？

当进程由于某种原因让出处理器时，把与处理器有关的各种现场信息保留下来，以便该进程在重新获得处理器后能把保留的现场信息重新置入处理器的相关寄存器中继续执行。通常被保留的现场信息有通用寄存器内容、控制寄存器内容以及程序状态字寄存器内容等。

7．试说明引起进程创建的主要事件。

进程控制的基本功能之一是能创建各种新的进程，这些新进程是一个与现有进程不同的实体。例如，在系统生成时，要创建一些必需的、承担系统资源分配和管理工作的系统进程；对于用户作业，每当调入系统时，由操作系统的作业调度程序为它创建相应的进程；在层次结构的系统中，允许一个进程创建一些新进程，以完成一些可以并行的工作。

8．试说明引起进程撤销的主要事件。

进程控制的基本功能之一是能撤销进程。一个进程可能因为它完成了所指派的工作而正常终止需撤销，或由于一个错误而非正常终止需撤销；一个进程也可能由于其祖先进程的要求被终止需撤销。当一个进程要撤销其它进程时可采用不同的方式，既可撤销具有指定标识符的进程，又可撤销一个优先级中的所有进程。当一个进程被撤销时，它必须从系统队列中