4.13 解释微内核操作系统可能存在的性能缺点。

通过微内核构造和发送信息、接受应答并解码所花费的时间比一次系统调用的时间要多。 4.14 列出即使在最小的微内核操作系统中也可以找到的三个功能。

低级存储器管理，进程间通信（IPC）以及I/O和中断管理。 4.15 在微内核操作系统中，进程或线程间通信的基本形式是什么？

消息。

第5章 并发性：互斥和同步

5.1 列出与并发相关的四种设计问题

进程间的交互，共享资源之间的竞争，多个进程的同步问题，对进程的处理器时间分配问题 5.2 列出并发的三种上下文

多个应用程序，结构化应用程序，操作系统结构 5.3 执行并发进程的最基本要求是什么？

加强互斥的能力

5.4 列出进程间的三种互相知道的程度，并简单地给出各自的定义。

进程间互相不知道对方：这是一些独立的进程，他们不会一起工作。

进程间间接知道对方：这些进程并不需要知道对方的进程ID号，但他们共享访问某些对象，如一个I/O缓冲区。

进程间直接知道对方：这些进程可以通过进程ID号互相通信，用于合作完成某些活动。 5.5 竞争进程和合作进程进程间有什么区别。

竞争进程需要同时访问相同的资源，像磁盘，文件或打印机。合作进程要么共享访问一个共有的资源，像一个内存访问区，要么就与其他进程相互通信，在一些应用程序或活动上进行合作。 5.6 列出与竞争进程相关的三种控制问题，并简单地给出各自的定义。

互斥：竞争进程仅可以访问一个临界资源（一次仅有一个进程可以访问临界资源），并发机制必须满足一次只有一个进程可以访问临界资源这个规则。

死锁：如果竞争进程需要唯一的访问多于一个资源，并且当一个进程控制着一个进程，且在等待另一个进程，死锁可能发生。

饥饿：一组进程的一个可能会无限期地拒绝进入到一个需要资源，因为其他 成员组成垄断这个资源。 5.7 列出对互斥的要求。

1.必须强制实施互斥：在具有关于相同资源或共享对象的临界区的所有进程中，一次只允许一个进程进入临界区。

2.一个在临界区停止的进程必须不干涉其他进程。

3.绝不允许出现一个需要访问临界区的进程被无限延迟的情况，即不会饿死或饥饿。 4.当没有进程在临界区中时，任何需要进入临界区的进程必须能够立即进入。 5.对相关进程的速度和处理器的数目没有任何要求和限制。 6.一个进程驻留在临界区中的时间是有限的。 5.8 在信号量上可以执行什么操作。

1.一个信号量可以初始化成非负数。

2.wait操作使信号量减1，如果值为负数，那么进程执行wait就会受阻。3signal操作使信号量增加1，如果小于或等于0，则被wait操作阻塞的进程被解除阻塞。 5.9 二元信号量与一般信号量有什么区别。

二元信号量只能取0或1，而一般信号量可以取任何整数。 5.10 强信号量与弱信号量有什么区别。

强信号量要求在信号量上等待的进程按照先进先出的规则从队列中移出。弱信号量没有此规则。

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5.11 .什么是管程。

管程是由一个或多个过程，一个初始化序列和局部数据组成的软件模块。 5.12 对于消息，有阻塞和无阻塞有什么区别？

发送者和接收者任一方阻塞则消息传递需要等待，都无阻塞则不需等待。 5.13 通常与读者-写者问题相关联的有哪些条件？

1.任意多的读进程可以同时读这个文件 2.一次只有一个写进程可以往文件中写

3.如果一个写进程正在往文件中写时，则禁止任何读进程读文件。

第6章 并发性：死锁和饥饿

6.1 给出可重用资源和可消费资源的例子。

可重用资源：处理器，Ｉ/Ｏ通道，主存和辅存，设备以及诸如文件，数据库和信号量之类的数据结构。

可消费资源：中断，信号，消息和Ｉ/Ｏ缓冲区中的信息。 6.2 可能发生死锁所必须的三个条件是什么？

互斥，占有且等待，非抢占。 6.3 产生死锁的第４个条件是什么？

循环等待。

6.4 如何防止占有且等待的条件？

可以要求进程一次性地请求所有需要的资源，并且阻塞这个资源直到所有请求都同时满足。 6.5 给出防止无抢占条件的两种方法。

第一种，如果占有某些资源的一个进程进行进一步资源请求被拒绝，则该进程必须释放它最初占用的资源，如果有必要，可再次请求这些资源和另外的资源。

第二种，如果一个进程请求当前被另一个进程占有的一个资源，则操作系统可以抢占另一个进程，要求它释放资源。

6.6 如何防止循环等待条件？

可以通过定义资源类型的线性顺序来预防。如果一个进程已经分配到了Ｒ类型的资源，那么它接下来请求的资源只能是那些排在Ｒ类型之后的资源类型。 6.7 死锁避免，检测和预防之间的区别是什么？

死锁预防是通过间接地限制三种死锁必要条件的至少一个或是直接地限制循环等待的发生来避免死锁的出现。死锁避免允许可能出现的必要条件发生，但是采取措施确保不会出现死锁的情况。而死锁检测允许资源的自由分配，采取周期性的措施来发现并处理可能存在的死锁情况。

第7章 内存管理

7.1 内存管理需要满足哪些需求？

重定位、保护、共享、逻辑组织和物理组织。 7.2 为什么需要重定位进程的能力？

通常情况下，并不能事先知道在某个程序执行期间会有哪个程序驻留在主存中。此外还希望通过提供一个巨大的就绪进程池，能够把活动进程换入和换出主存，以便使处理器的利用率最大化。在这两种情况下，进程在主存中的确切位置是不可预知的。 7.3 为什么不可能在编译时实施内存保护？

由于程序在主存中的位置是不可预测的，因而在编译时不可能检查绝对地址来确保保护。并且，大多数程序设计语言允许在运行时进行地址的动态计算（例如，通过计算数组下标或数据结构中的指针）。因此，必须在运行时检查进程产生的所有存储器访问，以便确保它们只访问了分配给该进程的存储空

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间。

7.4 允许两个或多个进程访问进程的某一特定区域的原因是什么？

如果许多进程正在执行同一程序，则允许每个进程访问该程序的同一个副本要比让每个进程有自己单独的副本更有优势。同样，合作完成同一任务的进程可能需要共享访问同一个数据结构。 7.5 在固定分区方案中，使用大小不等的分区有什么好处？

通过使用大小不等的固定分区：1.可以在提供很多分区的同时提供一到两个非常大的分区。大的分区允许将很大的进程全部载入主存中。2.由于小的进程可以被放入小的分区中，从而减少了内部碎片。 7.6 内部碎片和外部碎片有什么区别？

内部碎片是指由于被装入的数据块小于分区大小而导致的分区内部所浪费的空间。外部碎片是与动态分区相关的一种现象，它是指在所有分区外的存储空间会变成越来越多的碎片的。 7.7 逻辑地址、相对地址和物理地址间有什么区别？

逻辑地址是指与当前数据在内存中的物理分配地址无关的访问地址，在执行对内存的访问之前必须把它转化成物理地址。相对地址是逻辑地址的一个特例，是相对于某些已知点（通常是程序的开始处）的存储单元。物理地址或绝对地址是数据在主存中的实际位置。 7.8 页和帧之间有什么区别？

在分页系统中，进程和磁盘上存储的数据被分成大小固定相等的小块，叫做页。而主存被分成了同样大小的小块，叫做帧。一页恰好可以被装入一帧中。 7.9 页和段之间有什么区别？

分段是细分用户程序的另一种可选方案。采用分段技术，程序和相关的数据被划分成一组段。尽管有一个最大段长度，但并不需要所有的程序的所有段的长度都相等。

第8章 虚拟内存

8.1 简单分页与虚拟分页有什么区别？

简单分页：一个程序中的所有的页都必须在主存储器中程序才能正常运行，除非使用覆盖技术。 拟内存分页：不是程序的每一页都必须在主存储器的帧中来使程序运行，页在需要的时候进行读取。 8.2 解释什么是抖动。

虚拟内存结构的震动现象，在这个过程中处理器大部分的时间都用于交换块，而不是执行指令。 8.3 为什么在使用虚拟内存时，局部性原理是至关重要的？

可以根据局部性原理设计算法来避免抖动。总的来说，局部性原理允许算法预测哪一个当前页在最近的未来是最少可能被使用的，并由此就决定候选的替换出的页。 8.4 哪些元素是页表项中可以找到的元素？简单定义每个元素。

帧号：用来表示主存中的页来按顺序排列的号码。 存在位（P）：表示这一页是否当前在主存中。 修改位（M）：表示这一页在放进主存后是否被修改过。 8.5 转移后备缓冲器的目的是什么？

转移后备缓冲器（TLB）是一个包含最近经常被使用过的页表项的高速缓冲存储器。它的目的是为了减少从磁盘中恢复一个页表项所需的时间。 8.6 简单定义两种可供选择的页读取策略。

在请求式分页中，只有当访问到某页中的一个单元时才将该页取入主存。 在预约式分页中，读取的并不是页错误请求的页。 8.7 驻留集管理和页替换策略有什么区别？

驻留集管理主要关注以下两个问题：（1）给每个活动进程分配多少个页帧。（2）被考虑替换的页集是仅限在引起页错误的进程的驻留集中选择还是在主存中所有的页帧中选择。

页替换策略关注的是以下问题：在考虑的页集中，哪一个特殊的页应该被选择替换。 8.8 FIFO和Clock页替换算法有什么区别？

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时钟算法与FIFO算法很接近，除了在时钟算法中，任何一个使用位为一的页被忽略。 8.9 页缓冲实现的是什么？

（1）被替换出驻留集的页不久又被访问到时，仍在主存中，减少了一次磁盘读写。

（2）被修改的页以簇的方式被写回，而不是一次只写一个，这就大大减少了I/O操作的数目，从而减少了磁盘访问的时间。

8.10 为什么不可能把全局替换策略和固定分配策略组合起来？

固定分配策略要求分配给一个进程的帧的数目是确定的，当一个进程中取入一个新的页时，这个进程驻留页集中的一页必须被替换出来（保持分配的帧的数目不变），这是一种局部替换策略。 8.11 驻留集和工作集有什么区别？

一个进程的驻留集是指当前在主存中的这个进程的页的个数。一个进程的工作集是指这个进程最近被使用过的页的个数。

8.12 请求式清除和预约式清除有什么区别？

在请求式清除中，只有当一页被选择用于替换时才被写回辅存；

在预约式清除中，将这些被修改的多个页在需要用到它们所占据的页帧之前成批的写回辅存。

第9章 单处理器调度

9.1 简要描述三种类型的处理器调度。

长程调度：决定加入到待执行的进程池中；

中程调度：决定加入到部分或全部在主存中的进程集合中； 短程调度：决定哪一个可用进程将被处理器执行。 9.2 在交互式操作系统中，通常最重要的性能要求是什么？

反应时间

9.3 周转时间和响应时间有什么区别？

周转时间是一个要求花费在系统上的包括等待时间和服务时间的总的时间。响应时间对一个交互进程，这是指从提交一个请求到开始接受响应之间的时间间隔。通常进程在处理该请求的同时，就开始给用户产生一些输出。

9.4 对进程调度，较小的优先级值表示较低的优先级还是较高的优先级？

在UNIX和许多其他系统中，大的优先级值表示低优先级进程。许多系统，比如WINDOWS，刚好相反，大数值表示高优先级。

9.5 抢占式和非抢占式调度有什么区别？

非抢占：在这种情况下，一旦进程处于运行态，他就不断执行直到终止，或者为等待I/O或请求某些操作系统服务而阻塞自己。

抢占：当前正在运行的进程可能被操作系统中断，并转移到就绪态。关于抢占的决策可能是在一个新进程到达时，或者在一个中断发生后把一个被阻塞的进程置为就绪态时，或者基于周期性的时间中断。 9.6 简单定义FCFS调度。

当每个进程就绪后，它加入就绪队列。当当前正在运行的进程停止执行时，选择在就绪队列中存在时间最长的进程运行。 9.7 简单定义轮转调度

以一个周期性间隔产生时钟中断，当中断产生时，当前正在运行的的进程被置于就绪队列中，然后基于FCFS策略选择下一个就绪作业运行。 9.8 简单定义最短进程优先调度。

这是一个非抢占的策略，其原则是下一次选择所需处理时间最短的进程。 9.9 简单定义最短剩余时间调度。

最短剩余时间是针对SPN增加了抢占机制的版本。在这种情况下，调度器总是选择预期剩余时间最短的进程。当一个新进程加入到就绪队列时，他可能比当前运行的进程具有更短的剩余时间，因此，只

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