第一章引论,花了半天时间匆匆浏览,大概建立了一个对操作系统的映像

对于下面第六题的答案里提到管道有点迷惑

后面的几个题好难,自己看的还是不太明白哦!

将本书的课后习题及查到的答案附录于下:

1.什么是多道程序设计?

       多道程序设计技术是指在内存同时放若干道程序，使它们在系统中并发执行，共享系统中的各种资源。当一道程序暂停执行时，CPU立即转去执行另一道程序。

[特点]：多道、宏观上并行（不同的作业分别在CPU和外设上执行）、微观上串行（在单CPU上交叉运行）。

[多道批处理系统]：将多道程序设计技术应用于批处理系统，就形成多道批处理系统。

2.SPOOLing:

         若有进程要求对它打印输出时，SPOOLing系统并不是将这台打印机直接分配给

SPOOLING

进程，而是在共享设备（磁盘或磁鼓）上的输出SPOOLing存储区中为其分配一块存储空间，进程的输出数据以文件形式存放于此。各进程的数据输出文件形成了一个输出队列，由输出SPOOLing系统控制这台打印机进程，依次将队列中的输出文件实际打印输出。在SPOOLing 系统中，实际上并没有为任何进程分配，而只是在输入井和输出井中，为进程分配一存储区和建立一张I/O请求表。这样，便把独占设备改造为共享设备。

3.DMA

DMA原理编辑

DMA 传输将数据从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当CPU 初始化这个传输动作，传输动作本身是由 DMA 控制器来实行和完成。典型的例子就是移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的内存区。像是这样的操作并没有让处理器工作拖延，反而可以被重新排程去处理其他的工作。DMA 传输对于高效能 嵌入式系统算法和网络是很重要的。

DMA

在实现DMA传输时，是由DMA控制器直接掌管总线，因此，存在着一个总线控制权转移问题。即DMA传输前，CPU要把总线控制权交给DMA控制器，而在结束DMA传输后，DMA控制器应立即把总线控制权再交回给CPU。一个完整的DMA传输过程必须经过DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束4个步骤。DMA传输方式无需CPU直接控制传输，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程，通过硬件为RAM与I/O设备开辟一条直接传送数据的通路，使CPU的效率大为提高。

                中断方式

为了减少程序直接控制方式中CPU等待时间以及提高系统的并行工作程度，用来控制外围设备和内存与CPU之间的数据传送称为中断方式。本词条缺少概述、信息栏，补充相关内容使词条更完整，还能快速升级，赶紧来编辑吧！

1.定义

CPU暂时中止现行程序的执行,转去执行为某个随机事态服务的中断处理程序.处理完毕后自动恢复原程序的执行.

2.实质

程序切换

实现方法:

保存断点,保护现场;

恢复现场,返回断点.

时间:

一条指令结束时切换.

保证程序的完整性.

3.特点

具有随机性。

4.处理过程

1）唤醒被阻塞的驱动程序；

2）保护被中断过程的CPU环境；

3）分析中断原因，转入相应的设备中断处理程序。

4）进行中断处理；

5）恢复被中断进程的现场。

4.为了支持25行80列字符的单色文本屏幕需要多少视频RAM?1024*768的24位色彩呢?1980年$5/KB成本是多少?现在呢?

取决于需要存储一个像素的多少信息，以及是否采用了压缩技术。
如果是非黑即白的二值图像，不压缩的情况下一个像素只需要1个bit。
如果是256种状态的灰度图像，不压缩的情况下一个像素需要8bit（1字节，256种状态）。
如果用256种状态标识屏幕上某种颜色的灰度，而屏幕采用三基色红绿蓝（RGB），不压缩的情况下一个像素需要占用24bit（3字节），这个就是常说的24位真彩色。
还有各种其他的存储方式，例如15bit、16bit、32bit

250B   1$多

1024*768*3B          2304KB  1w$多

5.

考虑一个有两个CPU的系统，并且每个CPU有两个线程（超线程)假设有3个线程P0，P1，P2，分别以运行时间5ms，10ms，20ms开始。运行这些程序需要多少时间？假设这三个程序都是100%限于CPU，在运行时无阻塞，并且一旦设定就不改变CPU。

考虑一个有两个

CPU

的系统，

并且每个

CPU

有两个线程

（超线程）

。

假设有三

个线程

P0

，

P1

，

P2

，分别以运行时间

5ms

，

10ms

，

20ms

开始。运行这些程序需

要多少时间？假设这三个程序都是

100%

限于

CPU

，

在运行时无阻塞，

并且一旦设

定就不改变

CPU

。

1）(P0,P1) and P2 => (5ms + 10ms) and 20ms => 20ms

 2）(P0,P2) and P1 => (5ms + 20ms) and 10ms => 25ms 

3）(P1,P2) and P0 => (10ms + 20ms) and 5ms => 30ms 

4）(P0,P1,P2) => (5ms + 10ms + 20ms) => 35ms

6一台计算机有一个四级流水线，每一级都花费相同的时间执行其工作，即1ns。这台机器每秒可执行多少条指令？ 

答：从管道中每纳秒出现一条指令。意味着该机器每秒执行十亿条指令。它对于管道有多少个阶段不予理睬，即使是10-阶段管道，每阶段1nsec，也将执行对每秒十亿条指令。因为无论哪种情况，管道末端输出的指令数都是一样的。（操作系统第二版中文答案）

7假设一个计算机系统有高速缓存、内存（RAM）以及磁盘，操作系统用虚拟内存。读取缓存中的一个词需要2ns，RAM需要10ns，硬盘需要10ms。如果缓存的命中率是95%，内存的是（缓存失效时）99%，读取一个词的平均时间是多少？

2ns * 0.95 + 10ns *0.99 *(1-0.95) + 10ms * (1-0.99) *(1-0.95)

8文件系统

            文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。文件系统由三部分组成：与文件管理有关软件、被管理文件以及实施文件管理所需数据结构。从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等

            一个分区或磁盘能作为文件系统使用前，需要初始化，并将记录数据结构写到磁盘上。这个过程就叫建立文件系统。