操作系统第6章概论
操作系统概论
操作系统的概念计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成，软件系统又可以分为系统软件和应用软件，其中，操作系统是最重要的系统软件。
从用户角度来看，操作系统是用户和计算机硬件之间的桥梁，用户通过操作系统提供的命令和有关规范来操作和管理计算机。
普遍认为：操作系统是管理软硬件资源、控制程序执行、改善人机界面、合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。
操作系统主要有四种特性：1）并发性2）共享性3）虚拟性4）异步性果。
2.1.4 操作系统的基本功能从资源管理的观点来看，操作系统具有以下几个主要功能:1. 处理机管理 2. 存储管理 3. 设备管理4. 文件管理 5. 网络与通信管理6. 用户接口处理机管理处理机管理主要有两项工作：1）处理中断事件2）是处理器调度2.1.5 操作系统的分类早期，根据用户界面的使用环境和功能特征的不同，操作系统一般可分为三种基本类型: 1）批处理系统；2）分时系统；3）实时系统。
个人计算机操作系统根据在同一时间使用计算机用户的多少，操作系统又可以分为单用户操作系统和多用户操作系统：单用户操作系统是指一台计算机在同一时间只能有一个用户在使用，一个用户独自享用系统的全部硬件和软件资源，而如果在同一时间允许多个用户同时使用计算机，则称为多用户操作系统。
另外，如果用户在同一时间内可以运行多个应用程序（每个应用程序被称作一个任务），这样的操作系统称为多任务操作系统，如果用户在同一时间内只能运行一个应用程序，对应的操作系统称为单任务操作系统。
个人计算机操作系统。
早期的DOS 操作系统是单用户单任务操作系统，Windows XP 则是单用户多任务操作系统。
分布式操作系统大量的计算机通过网络联结在一起，可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享，这种系统被称作分布式系统（Distributed System）。
——DOS操作系统DOS操作系统:DOS采用汇编语言书写，系统开销小，运行效率高。
操作系统概论
操作系统概论1.计算机硬件主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种输入输出设备组成；计算机系统包括硬件子系统和软件子系统。
2.操作系统三种基本类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。
3.输入输出控制系统管理外围设备与主存储器之间的信息传送。
4.操作系统的功能可以分为处理管理、存储管理、设备管理和文件管理5.进程：一个进程在一个数据集上的一次执行。
程序是一组指令的有序集合，是一个静态实体。
进程是一个动态实体，有自己的生命周期一个进程可以对应很多程序。
进程三种基本状态：运行、就绪、等待态。
6.进程控制块包含四类信息：①标识信息：用于标识一个进程包括进程名。
②说明信息：用于说明进程情况，包括进程状态等待原因进程程序和数据存放位置。
③现场信息：用于保留进程存放在cup中的信息，包括通用、控制和程序状态字寄存器的内容。
④管理信息：用于进程调度包括进程优先数队列指针。
7.中断：由于某些时间的出现，中止现行进程的运行，而转去处理出现的事件内，待适当的时候让被中止的进程继续运行，这个过程就是中断。
8.中断处理程序：对出现的事件进行处理的程序.是操作系统的组成部分9.中断响应：通常在cup执行完一条指令后，硬件的中断装置立即检查有无中断事件发生，若有则暂停运行进程的运行而让操作系统中的中断处理程序占用cpu.10.单用户连续存储管理和固定分区存储管理都为静态重定位。
11.移动的条件：移动一道作业时，应先判定它是否在与外围设备交换信息。
若是则暂不能移动该作业必须等待信息交换结束后才可移动。
12.快表：把存放的高速缓冲存储器中的部分页表称为快表13.什么是虚拟存储器：对分页式存储器实现虚拟存储器只需将作业的全部信息作为副本存放在磁盘上，作业呗调度投入到运行时，至少把作业的第一页信息装入主存中，在作业执行过程中访问到不在主存储器中的页时，再把它们装入14.逻辑文件类型：流式文件、记录式文件。
15.文件存储结构：顺序文件、链接文件、索引文件。
(完整版)自考02326操作系统(2018版)课后习题答案
第一章操作系统概论1.什么是操作系统？请说明操作系统在计算机系统中的作用和地位。
操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合：它们能够有效地组织和管理计算机中的硬件和软件资源，合理地控制计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行。
2.操作系统管理计算机系统的哪些资源？硬件和软件资源。
3.请从资源管理角度说明操作系统的主要功能。
进程管理（处理器管理）、存储管理、文件管理、作业管理、设备管理4.操作系统有哪些基本特征？并发性：计算机系统中同时存在若干个正在运行着的程序；共享性：操作系统程序和多个用户程序共享系统中的各种资源随机性：操作系统的运行是在一种随机的环境下进行的5.比较Windows、UNIX、Linux操作系统的体系结构，有什么异同？Windows体系结构是分成的模块系统，主要层次有硬件抽象层HAL、内核、执行体和大量的子系统集合；UNIX操作系统的系统架构图，其最里层是硬件，作为整个系统的基础；其次是操作系统内核，包括进程管理、存储器管理、设备管理和文件管理四个资源管理功能；往外一层是系统调用接口，及操作系统与用户的接口shell以及编译程序等；最外层是应用程序Linux系统有四个主要部分，及内核、shell、文件系统和用户程序。
6.Android操作系统有什么特点？Android操作系统分为四层，从高层到低层分别是应用程序层、应用框架层、系统运行库层和Linux内核层。
以Linux为核心的手机操作平台，是一款开放式操作系统7.手机操作系统通常提供哪些功能？8.请叙述各种类型操作系统的工作方式及特点。
一般把操作系统分为三种基本类型，即批处理操作系统、分时系统和实时系统(1)批处理操作系统批处理操作系统分为简单批处理系统和多道批处理系统两种类型。
用户将作业交给系统操作员，系统操作员在收到作业后并不立即将作业输入计算机，而是在收到一定数量的作业后，组成一批作业，再把这批作业输入到计算机中。
操作系统概论 第6章 并发进程 课件
进程的交互：竞争与协作
并发进程之间的竞争关系
共享资源
进程的互斥
并发进程之间的协作关系
进程的相互合作
进程的同步
进程的交互：竞争与协作
第一种是竞争关系
资源竞争的两个控制问题：
一个是死锁(Deadlock)问题
一个是饥饿(Starvation) 问题
既要解决饥饿问题，又要解决死锁问题
CPU利用率= 40/80 = 50%
DEV1利用率=18.75%
DEV2利用率= 31.25%
程序并发执行
在并发环境下
CPU利用率=89% DEV1并发环境下利用=33% DEV2并发环境下利用=66%
并行和并发
在单CPU系统中，系统调度在某一时刻只能让一个 线程(进程)运行，虽然这种调度机制有多种形式(大 多数是时间片轮巡为主)，但无论如何，要通过不断 切换需要运行的线程让其运行的方式就叫并发 (concurrent)。 而在多CPU系统中，可以让两个以上的线程(进程) 同时运行，这种可以同时让两个以上线程同时运行 的方式叫做并行(parallel) 多道程序设计和并发的关系
程被置成等待信号量s的状态 */
end; procedure V(var s:semaphore); begin s := s + 1; /* 把信号量加1 */ if s <= 0 then R(s); /* 若信号量小于等于0，则释放
一个等待信号量s的进程 */
end;
p、v操作
(1) p操作 对信号量s的 p操作记为 p(s)。p(s)是一个不可分割的原语 操作，即取信号灯值减1，若相减结果为负，则调用p(s)的进程 被阻，并插入到该信号量的等待队列中，否则可以继续执行
操作系统原理
定义
• 操作系统（Operating System，简称OS）， 操作系统（ System，简称OS OS）， 是控制和管理计算机硬件和软件资源， 是控制和管理计算机硬件和软件资源，合 理地组织计算机工作流程， 理地组织计算机工作流程，以及方便用户 的程序的集合。它是系统软件的核心， 的程序的集合。它是系统软件的核心，是 计算机处理时必不可少的非常重要的软件。 计算机处理时必不可少的非常重要的软件。
1.1.1 操作系统作为最基本的系统软件 1.1.2 操作系统作为资源管理器 1.1.3 操作系统作为虚拟机
1.1.2 操作系统作为资源管理器
①处理机管理：分配和控制处理机 。 处理机管理： 存储器管理： ②存储器管理：主要负责内存的分配与回收 I/O 。 设备管理： ③设备管理：负责 I/O 设备的分配与操纵 。 文件管理：负责文件的存取、共享和保护。 ④文件管理：负责文件的存取、共享和保护。
1.1
什么是操作系统
★几种常用的操作系统介绍： 几种常用的操作系统介绍： ①DOS： DOS： Microsoft公司开发的MS-DOS操作系统 DOS操作系统也就 公司开发的MS 操作系统。 Microsoft公司开发的MS-DOS操作系统。DOS操作系统也就 是磁盘操作系统(Disk System)，简称DOS DOS。 是磁盘操作系统(Disk Operating System)，简称DOS。是 一种单用户单任务操作系统。 一种单用户单任务操作系统。 Windows系列 系列： ②Windows系列： 1990年 Microsoft公司推出了 公司推出了Windows 3.0。 1990年，Microsoft公司推出了Windows 3.0。 UNIX： ③UNIX： 1970年 美国AT&T公司Bell实验室的Ken Thompson用汇编 AT&T公司Bell实验室的 1970年，美国AT&T公司Bell实验室的Ken Thompson用汇编 语言在PDP-7计算机上设计了一个小型的操作系统，取名为 语言在PDP- 计算机上设计了一个小型的操作系统， PDP UNIX。多用户多任务分时系统。 UNIX。多用户多任务分时系统。 Linux： ④Linux： 1991年由芬兰赫尔辛基大学计算机系学生 年由芬兰赫尔辛基大学计算机系学生Linux Torvals初 1991年由芬兰赫尔辛基大学计算机系学生Linux Torvals初 创。
操作系统概论重点整理2017(2017年张琼声版)
操作系统概论-02323（2017年张琼声版本）第1章操作系统简介1.1什么是操作系统(1)操作系统概念：操作系统是一种复杂的系统软件，是不同程序代码、数据结构、初始化文件的集合，可执行。
操作系统是提供计算机用户与计算机硬件之间的接口，并管理计算机软件和硬件资源，并且通过这个接口使应用程序的开发变得简单、高效。
接口是两个不同部分的交接面。
接口分为硬件接口和软件接口，计算机的所有功能最终都是由硬件的操作来实现的，计算机屏蔽了对硬件操作的细节。
(2)操作系统完成的两个目标：1)与硬件相互作用，为包含在所有硬件平台上的所有底层可编程部件提供服务；2)为运行在计算机系统上的应用程序（即用户程序）提供执行环境。
现代计算机特点是支持多任务，一方面保证用户程序的顺利执行，另一方面使计算机系统资源得到高效的利用，保证计算机系统的高性能。
(3)操作系统的功能：处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理。
1.2操作系统的发展1)无操作系统2)单道批处理系统3)多道程序系统（多道批处理系统、分时系统）4)微机操作系统5)实时操作系统6)嵌入式操作系统7)物联网操作系统1.2.1无操作系统阶段：电子管，无存储设备，第一台：1946年宾夕法尼亚大学的「埃尼阿克」单道批处理系统：晶体管，磁性存储设备，内存中有一道批处理作业，计算机资源被用户作业独占。
吞吐量是指单位时间内计算机系统处理的作业量1.2.2单道批处理系统特点：自动性、顺序性、单道性。
优点：减少了等待人工操作的时间缺点：CPU资源不能得到有效的利用。
1.2.3多道程序系统多道程序系统：集成电路芯片，出现了分时操作系统（多个终端）。
特点：多道性、无序性、调度性、复杂性。
优点：能够使CPU和内存IO资源得到充分利用，提高系统的吞吐量。
缺点：系统平均周转时间长，缺乏交互能力。
1.2.4微机操作系统：第一台Intel公司顾问GaryKildall 编写的CP/M系统，是一台磁盘操作系统，用于Intel8080.1.2.5操作系统特点(1)分时系统：特点：多路性、及时性、交互性、独立性。
全国计算机等级考试四级网络工程师操作系统原理部分
操作系统原理第一章操作系统概论1.1操作系统的概念操作系统的特征：并发性，共享性，随机性。
研究操作系统的观点：软件的观点，资源管理的观点，进程的观点，虚拟机的观点，服务提供者的观点。
操作系统的功能：1.进程管理：进程控制，进程同步，进程间通信，调度。
2.存储管理：内存分配与回收，存储保护，内存扩充。
3.文件管理：文件存储空间管理，目录管理，文件系统安全性。
4.设备管理5.用户接口UNIX是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统。
1969年AT&T公司Kenneth L.Thompson 用汇编语言编写了Unix第一个版本V1，之后Unix用C语言编写，因此事可移植的。
1.3操作系统分类1.批处理操作系统：优点是作业流程自动化较高，资源利用率较高，作业吞吐量大，从而提高了整个系统的效率。
缺点是用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序。
2.分时系统：特点是多路性，交互性，独占性，及时性。
3.实时操作系统4.嵌入式操作系统5.个人计算机操作系统6.网络操作系统7.分布式操作系统8.智能卡操作系统1.4操作系统结构1.整体式结构2.层次结构3.微内核（客户机/服务器）结构：①可靠，②灵活（便于操作系统增加新的服务功能），③适宜分布式处理的计算机环境第二章操作系统运行机制2.1中央处理器寄存器：用户可见寄存器：数据寄存器（通用寄存器），地址寄存器，条件码寄存器。
控制和状态寄存器：程序计数器，指令寄存器，程序状态字。
目态到管态的转换唯一途径是通过终端和异常。
管态到目态的转换可以通过设置PSW指令（修改程序状态字）实现。
PSW包括：①CPU的工作状态代码②条件码③中断屏蔽码2.2存储体系存储器设计：容量，速度，成本存储保护：①界地址寄存器（界限寄存器）：产生程序中断-越界中断或存储保护中断②存储键2.3中断与异常机制分类：中断：时钟中断，输入输出（I/O）中断，控制台中断，硬件故障中断异常：程序性中断，访管指令异常2.4系统调用系统调用程序被看成是一个低级的过程，只能由汇编语言直接访问。
操作系统概论第六章
操作系统概论第六章操作系统概论第六章一、单项选择题1.对一组有交互的并发进程来说，它们中的每一个进程(B)A.所含的程序都相同B.所含的程序可以不同，但会涉及到共享变量C.在同一时刻的状态都是相同的D.执行的结果不受其他进程的影响2.PV操作是在信号量上的操作。
若某进程在调用V操作后释放了一个正在等待信号量的进程，那么在调用前信号量的值为(C)A.=0B.=1C.<0D.>03.系统采用PV操作管理可供n个进程共享的文件F，若允许最多m个进程（n≥m≥1）同时读文件，则处于等待读文件的进程数最多有( B )A.1个B.(n-m)个C.m个D.n个4.采用信箱方式进行通信时，不包含在信箱数据结构中的内容是( A )A.信箱名B.可存信件数C.已有信件数D.可存信件的指针5.采用银行家算法可避免死锁的发生，这是因为该算法( D )A.可抢夺已分配的资源B.能及时为各进程分配资源C.任何时刻都能保证每个进程得到所需的资源D.任何时刻都能保证至少有一个进程可得到所需的全部资源6、对于一组有交互的并发进程来说，下列说法正确的是（ C ）A、每个进程分别在不同的数据集合上运行B、进程的执行结果与其执行的相对速度无关C、进程间共享某些资源D、各进程都有固定的中断点7、进程并发执行时可能会产生与时间有关的错误。
形成这种错误是由于若干进程（ A ）A、交替地访问了共享变量B、改变了各自的执行顺序C、占用处理器的时间太长D、执行了相同的程序8、用信箱方式进行进程通信时，信件（ B ）A、由发送者组织，且在信件中指出接收者名B、被存入由信箱指针所指示的位置C、通过send取出D、存人信箱后不能被移动位置9、若某系统有某类资源5个供若干进程共享，不会引起死锁的情况是（ A ）A、有6个进程，每个进程需1个资源B、有5个进程，每个进程需2个资源C、有4个进程，每个进程需3个资源D、有3个进程，每个进程需4个资源10、用PV操作管理必须互斥的一组相关临界区时，若信号量的最小值为-n，则该组相关临界区有（ D ）A、2个B、(n-1)个C、n个D、(n+1)个11.进程间采用信箱方式进行通信时，在信件中应指出（B）A.接收者名B.发送者名C.信件名D.信箱名12.对资源采用按序分配策略可以（A）A.防止死锁B.避免死锁C.检测死锁D.解除死锁13.用PV操作管理临界区时，若有n个进程在等待进入临界区，则这时的信号量值为（D）A. nB. lC. 0D. -n14．若进程用信件来传递信息，那么发送信息者的进程名应()A．存放在信件中B．作为send原语的参数C．作为receive原语的参数D．存放在信箱说明中15．不能防止死锁的资源分配策略是(D)A．剥夺式分配方式B．按序分配方式C．静态分配方式D．互斥使用分配方式16．系统有某类资源5个，供3个进程共享，为保证系统的安全，应限定每个进程申请的资源数不超过(B)A．1个B．2个C．3个D．4个17、有关并发进程的阐述中，不正确的说法是( D )A、进程的执行速度不能由进程自己来控制B、进程的执行速度与进程能占用处理器的时间有关C、进程的执行速度与是否出现中断事件有关D、任何两个并发进程之间均存在着相互制约关系18、用V操作唤醒一个等待进程时，被唤醒进程的状态应该是( B )A、运行B、就绪C、收容D、执行19、系统出现死锁时一定同时保持了四个必要条件，对资源采用按序分配策略后可破坏其中的( D )A、互斥条件B、占有且等待条件C、不可抢占资源条件D、循环等待条件20、有n个进程竞争必须互斥使用的共享资源时，若某进程调用P操作后成为第一个等待使用资源者，则此时信号量的值为( D )A、n-1B、0C、1D、-121、有n个进程竞争某共享资源，系统允许每次最多m个进程同时使用该资源，若用PV操作管理时信号量的变化范围为( C )A、[m，(m+n)]B、[n，(m+n)]C、[(m-n)，m]D、[(m-n)，n]22．并发进程执行的相对速度是( D )A．由进程的程序结构决定的B．由进程自己来控制的C．在进程被创建时确定的D．与进程调度策略有关23．并发进程执行时可能会出现“与时间有关的错误”，引起这种错误的原因是( B ) A．进程执行的顺序性B．访问了共享变量C．程序的结构D．需要的处理器时间24．进程间采用信箱通信方式时，可调用send原语把信件投放到( B )A．发送者信箱B．接受者信箱C．指定的工作区D．指定的PCB25.对一组进程之间有交互的并发进程来说，它们执行时（ A ）A．相互间有依赖关系B．各自包含的程序相同C．速度不受限制D．产生的结果总是确定的26.进程间采用信箱通信方式时应该（ B ）A．当信箱满时，让接受者“等信箱” B．由接收信件者设置信箱C．由发送信件者设置信箱D．在send原语中指出发送者名27.临界区是指( D )A．并发进程中用于实现进程互斥的程序段B．并发进程中用于实现进程同步的程序段C．并发进程中用户实现进程通信的程序段D．并发进程中与共享变量有关的程序段28．对于整型信号量，在执行一次P操作时，信号量的值应( C )A．不变B．加1 ?C．减1 D．减指定数值29.在执行V操作时，当信号量的值( B )时，应释放一个等待该信号量的进程。
操作系统概论
多道程序设计原理
第一章 操作系统概论
①
作 业 程 序A
③ I/O 请 求 ② 读 /写 数 据 ⑦
数据
主 存缓 冲 区
通
④
道
作 业 程 序B ⑥
⑤ I/O 结 束 中 断
图
1
.
4
多
道
磁带
程 序
运
行
概
念
图
计算采用多道程序设计方法时，处理器的利用率 为多少？
第一章 操作系统概论
多道程序设计的实现
为实现多道程序设计， 必须妥善解决以
(1) 存储保护和地址重定位。 (2) 处理机管理和调度。 (3) 资源的管理和分配。
第一章 操作系统概论
通道 1 通道 2 调度程序 程序 A 程序 B 程序 C
图 1.6 多道程序设计环境下各程序的 执行和状态的转换
第一章 操作系统概论
文件管理
（2）由于文件都存放在外存，要随时记住外存 上文件存储空间的使用情况，哪些已经分配， 哪些为待分配。
（3）制定文件存储空间的分配策略，实施具体 的分配和回收。
（4）确保存放在外存上文件的安全、保密和共 享。
（5）提供一系列文件使用命令，以便用户能对 文件进行存取、检索和更新等操作。
第一章 操作系统概论
共享(sharing)
多个进程共享有限的计算机系统资源。操作 系统要对系统资源进行合理分配和使用。 资源在一个时间段内交替被多个进程所用
互斥共享（如音频设备）：资源分配后到释 放前，不能被其他进程所用。
同时访问（如可重入代码，磁盘文件） 资源分配难以达到最优化 问题：资源的分配、对数据同时存取的保护。
计算机组成原理(第2版)
1.3 计算机硬件的主要技术指标
1.4 本书结构
1.1 计算机系统简介
一、 计算机的软硬件概念
1. 计算机系统
计 算 机 系 统 硬件 计算机的实体， 如主机、外设等 软件 由具有各类特殊功能 的信息（程序）组成
1.1
系统软件 用来管理整个计算机系统
[M] [ACC]
被乘数
MQ X
0
[X]×[MQ]
ACC
ACC∥MQ
④ 除法操作过程
ACC ALU X
运算器
1.2
指令
初态 除 M
MQ
ACC
[M]
被除数
X MQ
[ACC]÷[X]
余数在ACC中
(3)控制器的基本组成
完成 一条 指令 取指令 PC
1.2
取指 访存
执行 访存
CU
分析指令
执行指令
IR
CU
13
1B = 23b
辅存容量
1GB = 230b
1.4 本书结构
计算机
第１篇 概论
1.4 本书结构
计算机
存储器
I/O
第２篇 计算机系统的硬件结构
系统总线
CPU
1.4 本书结构
计算机
存储器
I/O
第３篇 CPU
系统总线
CPU
中央处理器
ALU
CU
CPU 内部互连
寄存器
1.4 本书结构
计算机
存储器
I/O
MIPS CPI
每秒执行百万条指令
执行一条指令所需时钟周期数
FLOPS 每秒浮点运算次数
3.存储容量
《操作系统原理》课程教学大纲
操作系统原理课程教学大纲（Princip1esofOperatingSystems）学时数：72学时其中：实验学时：12学时课外学时：0学时学分数：4.5适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的和任务性质：本课程是高等院校计算机科学与技术专业本科的一门学科基础课程，是必修课。
目的：通过操作系统原理的学习，了解操作系统的发展过程及种类，掌握操作系统设计中的相关基本概念和原理，以及在操作系统的设计与构造中涉及的资源共享、提高系统资源利用率等各方面基本知识，了解并掌握操作系统在发展过程及将来引入的新技术与方法。
任务：阐述计算机系统的核心软件——操作系统的基本概念、基本原理和实现技术。
主要包括操作系统的用户界面、操作系统的资源管理功能等，其中资源管理还包括进程管理、处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、网络与安全等方面内容，并将操作系统的一般原理与实际操作系统的分析与设计有机地结合。
二、课程教学的基本要求（一）掌握操作系统的基本原理、概念及主要功能（-）掌握进程概念、进程的同步与互斥、思索的预防与检测（H）掌握处理机的调度层次划分与调度、调度方法评价以及调度基本策略（四）掌握存储管理目标与几种存储管理策略（五）掌握设备与处理之间的数据传送方式、缓冲技术以及设备管理基本手段（六）掌握文件系统的物理及逻辑设备的空间组织与管理、多级目录结构、文件东共享实现以及文件系统的安全与防护（七）了解并掌握操作系统的安全与防护基本知识，了解一些病毒与黑客的常用手段以及一些基本应对措施（八）了解网络操作系统的基本概念，了解网络操作系统必须实现的一些基本技术（九）通过实验环节具备一定系统软件和应用软件的开发技能三、课程的教学内容、重点和难点第一章操作系统概论（4学时）一、基本内容（一）操作系统概观（二）操作系统的形成与发展（H）操作系统提供的服务与用户接口（四）流行操作系统简介二、基本要求（一）掌握操作系统的基本概念。
《操作系统》课程教学大纲
《操作系统》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：10411290课程名称（中/英文）：操作系统/Operating System课程类别：专业基础课学分：3.5总学时：56理论学时：48实验/实践学时：8适用专业：数据科学与大数据技术适用对象：本科先修课程：计算机组成与系统结构、java程序设计、数据结构教学环境：多媒体开课学院：计算机与信息工程学院二、课程简介《操作系统》是高校软件工程专业的一门专业核心课，是后续专业课程的理论基础，本课程讲述操作系统的基本原理，主要偏重于操作系统功能与结构的理论分析，对其中的重要算法辅以实验,以加深对理论知识的理解和掌握。
主要内容包括操作系统概论；进程的概念、进程的描述与控制、进程的同步与互斥以及进程管理的常用算法；处理机调度的策略和处理死锁的方法；存储器管理的方案和分配算法以及存储保护和共享；文件系统的运行机制及关键的数据结构；设备与系统的结合方式，设备驱动程序的结构及加载机制。
通过该课程的学习要求学生理解和掌握操作系统的原理和实现方法，培养分析、比较操作系统实现方法优劣的基本能力，加深对操作系统的理解，提高深入编程和借鉴操作系统的设计思想和算法的能力。
本课程主要讲述操作系统的原理，使学生不仅能够从操作系统内部了解操作系统的工作原理，而且可以学到软件设计的思想方法和技术方法。
主要内容包括：操作系统的概论；操作系统的作业管理；操作系统的文件管理原理；操作系统的进程概念、进程调度和控制、进程同步和互斥等；操作系统的各种存储管理方式以及存储保护和共享；操作系统的设备管理原理。
三、课程教学目标2.课程教学目标及其与毕业要求指标点、主要教学内容的对应关系四、教学内容第一章操作系统引论1.主要内容：阐述操作系统的目标和作用；操作系统的发展过程；操作系统基本特性；操作系统主要功能；操作系统的结构设计。
2.基本要求：掌握操作系统的定义；理解操作系统目标、作用和功能；。
3.重点：操作系统的定义与功能。
106250-操作系统(第5版)-3-《操作系统教程》(5版)教学计划说明
<<操作系统教程>>(第5版)教学计划说明各学校和学院在教学计划、教学要求、课程设置、学时安排、教学大纲，乃至学生程度等方面存在种种差异，采用本教材授课时，应酌情对内容进行取舍。
课时充分时，可考虑讲授全部内容，否则，突出基本内容，简化实例，重点讲述原理。
(1)共安排54学时(每周3学时×(18)周)讲课，期中和期末测验另行安排时间。
(2)许多院校每学期讲课时间少于18周或有更多学时，则有些章节可以适当减少或增加学时，有些内容可精简不讲或略讲。
同时可以安排课堂讨论，采用分组研讨，课堂汇报，集体评论的形式。
“讨论题”可在电子资料中找到。
(3)采用ppt配合讲课，每次讲授的信息量较大，讲课速度可以提高，ppt讲稿可供学生下载，便于课后复习。
(4)第8章可略去部分或全部，以压缩课时，或者作为一次学术讲座。
(5)操作系统是一门实践性、应用性很强的课程，如果仅仅学习理论知识是很难达到理想教学效果的，必须配合上机实验，既可以单独开课，也可作为课程的一部份。
南京大学在原理教学部分--设计了“模拟类实验”配合原理教学同步进行，可参考本书网站。
实验教学部分—包含了“内核类和应用类实验”，请参考由高教育出版社出版的配套教材<<Linux操作系统实验教程>>。
(6)考试范围重点放在基本概念、基本原理和基本技术方面，实例及涉及具体操作系统细节的内容可以不作为考试范围和要求的重点。
(7)学生成绩考核采取综合评定方式，由以下部分组成：作业10-15%、上机实习20%、课程测验10-15%、期终考试60-50%。
各校可根据具体情况调整比例(实验课也可单独开设，另计学分)。
(8)由于习题较多，思考题由学生自行选做，作业仅布置应用题，每学期拟做50题左右。
注意“应用题参考答案”及“考研真题和参考答案”仅供给选择本教材院校的老师参考，不直接提供给学生使用，每学期均有多所院校学生来函索求答案，我们都会婉言拒绝。
操作系统复习资料
操作系统复习资料操作系统复习资料第⼀章操作系统概论⼀、选择1、操作系统的基本类型主要有__________。
A、批处理系统、分时系统和多任务系统D、实时系统、分时系统和多⽤户系统2、操作系统的__________管理部分负责对进程进⾏调度。
A、存储器B、⽂件C、设备3________，则响应时间越长。
A、⽤户数越少C、内存越少D、内存越多4、实时系统追求的⽬标是__________。
A、充分利⽤内存B、⾼吞吐率D、减少系统开销5__________。
充分利⽤CPU，减少CPU等待时间B、提⾼实时响应速度C、有利于代码共享，减少主、辅存信息交换量D、充分利⽤存储器6、现代操作系统的基本特征是___________、资源共享和操作的异步性。
A、.多道程序设计B、中断处理D、实现分时与实时处理7、以下________A、内存管理B、中断处理D、CPU调度8____。
A、正⽐例C、⽆正常⽐例关系D、呈线型关系9、三种基本类型的操作系统是________。
C、分时操作系统、实时操作系统和⽹络操作系统D、实时操作系统、⽹络操作系统和批处理操作系统10、不属于．．批处理系统所具备的特征是________。
．．．单道A、单道性B、顺序性C、⾃动性11。
A、时问⽚轮转调度算法C、先来先服务调度算法D、分级调度算法12__________。
CPU，减少CPU等待时间B、提⾼实时响应速度C、有利于代码共享，减少主、辅存信息交换量D、充分利⽤存储器13、现代操作系统的基本特征是并发、___________和操作的异步性。
A、多道程序设计B、中断处理C、及时处理14、操作系统的类型按时间发展顺序，可分为__________。
A、分时系统、批处理系统、实时系统D、实时系统、分时系统、批处理系统15. 下列哪⼀条不是批处理系统的优点？A. 吞吐量⼤B. 资源利⽤率⾼C. 系统开销⼩D. 响应及时16. UNIX 属于下列哪⼀类操作系统？A. 单⽤户单任务B. 单⽤户多任务C. 多⽤户D. 批处理17. 以下那个不是程序顺序执⾏的特性（）Ａ、封闭性Ｂ、顺序性Ｃ、⽆关性Ｄ、不可再现性18. Windows NT属于哪⼀类操作系统？A、单⽤户单任务B、单⽤户多任务C、单道批处理D、多⽤户⼆、填空1、操作系统的最基本特征有并发____________。
自考02326操作系统(2018版)课后习题答案
第一章操作系统概论1.什么是操作系统？请说明操作系统在计算机系统中的作用和地位。
操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合：它们能够有效地组织和管理计算机中的硬件和软件资源，合理地控制计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行。
2.操作系统管理计算机系统的哪些资源？硬件和软件资源。
3.请从资源管理角度说明操作系统的主要功能。
进程管理（处理器管理）、存储管理、文件管理、作业管理、设备管理4.操作系统有哪些基本特征？并发性：计算机系统中同时存在若干个正在运行着的程序；共享性：操作系统程序和多个用户程序共享系统中的各种资源随机性：操作系统的运行是在一种随机的环境下进行的5.比较Windows、UNIX、Linux操作系统的体系结构，有什么异同？Windows体系结构是分成的模块系统，主要层次有硬件抽象层HAL、内核、执行体和大量的子系统集合；UNIX操作系统的系统架构图，其最里层是硬件，作为整个系统的基础；其次是操作系统内核，包括进程管理、存储器管理、设备管理和文件管理四个资源管理功能；往外一层是系统调用接口，及操作系统与用户的接口shell以及编译程序等；最外层是应用程序Linux系统有四个主要部分，及内核、shell、文件系统和用户程序。
6.Android操作系统有什么特点？Android操作系统分为四层，从高层到低层分别是应用程序层、应用框架层、系统运行库层和Linux内核层。
以Linux为核心的手机操作平台，是一款开放式操作系统7.手机操作系统通常提供哪些功能？8.请叙述各种类型操作系统的工作方式及特点。
一般把操作系统分为三种基本类型，即批处理操作系统、分时系统和实时系统(1)批处理操作系统批处理操作系统分为简单批处理系统和多道批处理系统两种类型。
用户将作业交给系统操作员，系统操作员在收到作业后并不立即将作业输入计算机，而是在收到一定数量的作业后，组成一批作业，再把这批作业输入到计算机中。
操作系统重点
操作系统重点第一章操作系统概论一、操作系统的定义及目标定义：操作系统是管理系统资源、控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。
目标：方便用户使用；扩大机器功能；管理系统资源；提高系统效率；构筑开放环境。
二、计算机系统的层次硬件层；操作系统层；支撑软件层；应用软件层三、操作系统的资源管理技术资源复用：操作系统让众多进程共享有限的物理资源称为资源复用。
分为空分和时分。
空分复用--资源可以进一步分割成更多和更小的单位供进程使用。
时分复用--不能分割，进程在一个时间片内以独占方式使用整个物理资源。
资源虚化：本质是对资源进行转化、模拟或整合，把一个物理资源转变为逻辑上的多个对应物。
虚化技术可以解决某类物理资源数量不足的难题，能够为应用程序提供更易于使用、高效的虚拟资源，并创建更好的运行环境。
资源抽象：指通过创建软件来屏蔽硬件资源的物理特性和接口细节，简化对硬件资源的操作、控制和使用，不考虑物理细节，对资源执行操作。
资源复用和资源虚化的主要目标是解决物理资源数量不足的问题，资源抽象则用于处理系统的复杂性，重点解决资源的易用性。
四、操作系统的基础抽象进程抽象：进程是对于进入主存的当前运行程序在处理器上操作的状态集的一个抽象。
理论上每个进程都是独立执行的单元，运行时至少需要处理器和主存；实际上，若干进程时分或空分复用这些资源。
虚存抽象：物理内存被抽象成虚拟主存，每个进程独占一个硕大的虚存空间。
虚存通过对主存和磁盘的管理来实现。
进程的虚拟主存中的内容存储在磁盘上，主存作为磁盘的高速缓存。
文件抽象：为了方便对磁盘、磁带、光盘等存储设备的使用，通常将其抽象使得所存放的信息可以表示为一个命名的逻辑字节流-----文件。
文件是磁盘等设备的抽象。
文件抽象对于信息的存储、检索、更新、共享和保护带来很多好处。
五、开发（或学习）操作系统与开发（或学习）应用软件有什么不同开发（或学习）两者需要了解的知识领域不同。
2017版最新操作系统概论(02323)考试重点简答题
第一章操作系统简介1.请说明操作系统的作用和功能1)操作系统的作用：管理计算机资源、为用户提供方便使用的接口、扩充硬件2)操作系统的功能：处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理2.请说明单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统的特点及优缺点1)单道批处理系统特点：单道性、顺序性、自动性优点：相对无操作系统而言，减少了人工操作等待的时间缺点：CPU资源不能得到充分利用2)多道批处理系统特点：多道性、无序性、调度性、复杂性优点：提高了CPU、设备和内存的利用率和系统吞吐量缺点：系统平均周转时间较长，缺乏交互能力分时系统特点：多路性、独立性、及时性、交互性优点：为用户提供了人机交互的方便性，使多个用户可以通过不同终端共享主机3.内存管理有哪些主要功能内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充4.请说明指令执行的过程取指令，分析指令，执行指令，取下一条指令5.操作系统具有哪些特征？操作系统主要特征包括：并发性、共享性、虚拟性和异步性。
第二章进程管理1.什么是进程？说明进程与程序的区别和联系1)进程：进程是允许并发执行的程序在某个数据集合上的运行过程进程是由正文段、用户数据段及进程控制块共同组成的执行坏境2)进程与程序的区别：程序是静态的也是永久的，进程是动态的也是暂时存在的；程序是储存在某种介质上的二进制代码，进程因程序的执行而被创建，因程序执行的结束而被撤销3)进程与程序的联系：进程是程序的一次执行，进程总是对应至少一个特定的程序，执行程序的代码2.操作系统在什么时候创建进程？操作系统如何创建一个进程？1)以下情况需要创建进程：1.用户登录2.作业调度3.提供服务4.应用请求2)操作系统创建进程：1,申请空白PCB（进程控制块）；2,为新进程分派资源；3,初始化PCB；4,将新进程插入就绪队列；3.时钟中断信号是如何产生的？时钟中断处理程序（时钟驱动程序）的功能是什么？1)中断信号的产生：晶振能够产生固定频率的脉冲，每产生一次脉冲，计数器的值减1，当计数器的值=0时，产生一次时钟中断信号，保持寄存器的值再次送计数器。
（完整版）操作系统第五版费祥林_课后习题答案解析参考（可编辑修改word版）
（完整版）操作系统第五版费祥林_课后习题答案解析参考（可编辑修改word版）第⼀章操作系统概论1、有⼀台计算机，具有 IMB 内存，操作系统占⽤ 200KB ，每个⽤户进程各占200KB 。
如果⽤户进程等待 I/O 的时间为 80 %，若增加 1MB 内存，则 CPU 的利⽤率提⾼多少？答：设每个进程等待 I/O 的百分⽐为 P ，则 n 个进程同时等待⼑ O 的概率是Pn ，当 n 个进程同时等待 I/O 期间 CPU 是空闲的，故 CPU 的利⽤率为 1-Pn。
由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳 4 个⽤户进程，由于每个⽤户进程等待I/O 的时间为 80 % , 故：CPU 利⽤率＝l-（80%)4 = 0.59若再增加 1MB 内存，系统中可同时运⾏ 9 个⽤户进程，此时：cPu 利⽤率＝l- （1-80%)9 = 0.87故增加 IMB 内存使 CPU 的利⽤率提⾼了 47 % :87 ％/59 ％=147 %147 ％-100 % = 47 %2⼀个计算机系统，有⼀台输⼊机和⼀台打印机，现有两道程序投⼊运⾏，且程序A 先开始做，程序 B 后开始运⾏。
程序 A 的运⾏轨迹为：计算 50ms 、打印100ms 、再计算 50ms 、打印 100ms ，结束。
程序 B 的运⾏轨迹为：计算 50ms 、输⼊ 80ms 、再计算 100ms ，结束。
试说明（1 ）两道程序运⾏时，CPU 有⽆空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？( 2 ）程序 A 、B 有⽆等待CPU 的情况？若有，指出发⽣等待的时刻。
答：画出两道程序并发执⾏图如下：（1）两道程序运⾏期间，CPU 存在空闲等待，时间为 100 ⾄150ms 之间（见图中有⾊部分）（2）程序A ⽆等待现象，但程序B 有等待。
程序B 有等待时间段为180rns ⾄200ms 间（见图中有⾊部分）3设有三道程序，按 A 、B 、C 优先次序运⾏，其内部计算和 UO 操作时间由图给出。
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I/O控制层(设备驱动程序) ——启动I/O操作和对 设备发来的中断信号处理；
基本文件系统(物理I/O层) ——处理内存与磁盘 系统之间数据块的交换；
基本I/O管理程序(文件组织模块) ——完成与I/O 有关的大量事物：选择文件所在的设备、地址映 射、空闲盘块的管理、I/O缓冲的指定；
逻辑文件系统——处理文件和记录的相关操作；
另一类是有关目录的，如创建一个目录，删除一 个目录，改变当前目录和工作目录等；
用于实现文件共享的系统调用和用于对文件系统 进行操作的系统调用等。
文件的结构
（1）文件的逻辑结构 用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文 件的物理特性，又称为文件组织；
(2) 文件的物理结构 又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存 储组织形式；
其长度以字节为单位。对流式文件的访问，采用 读写指针来指出下一个要访问的字符。
在UNIX系统中，所有的文件都被看作是流式文 件，系统不对文件进行格式处理；
顺序文件逻辑记录的排序
第一种是串结构，各记录之间的顺序与关键字无 关，按存入时间的先后排列；
第二种情况是顺序结构，指文件中的所有记录按 关键字(词)排列。可以按关键词的长短从小到大排 序，也可以从大到小排序；或按其英文字母顺序 排序；
文件系统的接口
(1) 命令接口 (2) 程序接口
文件操作
创建文件——系统要为新文件分配必要的外存空 间，并在文件系统的目录中为之建一个目录项；
删除文件——系统应先从目录中找到要删除文件 的目录项，使之成为空项，然后回收该文件所占 用的存储空间；
读文件——须在系统调用中给出文件名和文件被 读入的内存目标地址；
文件“关闭”操作
如 果 用 户 不 再 需 要 对 该 文 件 实 施 相 应 的 操 作 时 ， 可利用“关闭”(close)系统调用来关闭此文件， OS把该文件从打开文件表中的表目上删除掉。
其它文件操作
OS提供了有关文件操作的系统调用：
一类是有关对文件属性进行操作的，即允许用户 直接设置和获得文件的属性；
文件逻辑结构的类型
有结构文件 由一个以上的记录构成的文件； 无结构文件 由字符流构成的文件；
有结构文件
根据记录长度 (1)定长记录 (2)变长记录 根据用户和系统管理上的需要 (1)顺序文件 (2)索引文件 (3)索引顺序文件
无结构文件
无结构文件又称流式文件，构成文件的基本单位 是字符，文件是有逻辑意义的、无结构的一串字 符的集合。
在交互应用场合，用户要求查找或修改单个记 录，便要逐个地查找诸记录,性能就可能很差；
增加或删除一个记录，比较困难；
索引文件
为变长记录文件建立一张索引表，对主文件中 的每个记录，在索引表中设一个相应的表项，用 于记录该记录的长度L以及指向该记录的指针； 根据用户提供的关键字，利用折半查找法去检 索索引表，从中找到相应的表项； 利用该表项中给出的指针值，去访问所需的记 录;
找到该记录所在记录组中第一个记录的表项，从中得 到该记录组第一个记录在主文件中的位置；
再利用顺序查找法去查找主文件，从中找到所要求的 记录；
i0
R0 R1 R2 R3
Rptr Ri
…
0 L
L0
L L
R0
L
2L
L
3L
L1 R1
4L
…
Wptr
L
Li
L (i+1)L
Ri
0 L0
L0+1 L1
L0+L1+2iLeabharlann 1∑(L k+1)
K=0
Li i
∑(L
K=0
k
+1)
…
…
(a) 定长记录文件
(b)变长记录文件
定长和变长记录文件
最佳应用场合是在对诸记录进行批量存取时， 即每次要读或写一大批记录；
对象及其属性
文件管理系统管理的对象有：
文件——文件管理的直接对象；
目录——方便用户对文件检索和存取。包含文件 名和文件属性的说明；
磁盘存储空间——对文件和目录占用的外存空间 进行管理，可以提高外存利用率，加快文件的 检索速度。
这是文件管理系统的核心部分。主要功能包括： 对文件存储空间的管理； 对文件目录的管理； 将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制； 对文件读和写的管理； 对文件的共享与保护等功能；
对顺序文件的读/写操作
对于定长记录文件，如果要查找第i个记录，第i 个记录相对于第一个记录首址的地址为：
Ai= i×L
对于变长度记录文件，要查找第i个记录，要顺 序地查找每个记录，获得相应记录的长度Li，然 后按下式计算出第i个记录的首址。假定在每个 记录前用一字节指明该记录的长度，则：
i 1
Ai Li i
写文件——须在系统调用中给出文件名和文件 在内存中的源地址；
截断文件——文件内容需要全部更新时，将原 文件的长度设置为0；
设置文件的读/写位置——用于设置文件读写指 针的位置，以便每次读写文件时，不是从其开始 端开始，而是从所设置的位置处开始；
文件的“打开”操作
系统将指名文件的属性从外存拷贝到内存打开文件 表的一个表目中，并将该表目的编号返回给用户。 用户再要求对该文件进行操作时，系统直接利用索 引号到打开文件表中去查找，从而避免了对文件的 再次检索。
索引号 长度m 指针ptr
0
m0
1
m1
…
i
mi
…
索引表
…
…
R0 R1
Ri
逻辑文件
索引顺序文件
是顺序文件和索引文件相结合的产物； 将顺序文件中的所有记录分为若干个组，为顺序 文件建立一张索引表； 在索引表中为每组中的第一个记录建立一个索引 项，含有该记录的键值和指向该记录的指针;
检索时，先利用用户提供的关键字,按某种查找算法去 检索索引表；
读写文件 普通文件
按组织形式和处理方式分类 目录文件 特殊文件
文件系统
文件系统是指操作系统中各类文件、管理文件的
软件，以及管理文件所涉及到的数据结构等信息
的集合。
用户（程序）
文件系统接口
逻辑文件系统
对对象操纵 和管理的软 基本I/O管理程序(文件组织模块)
件集合
基本文件系统(物理I/O层)
I/O控制层(设备驱动程序)
第六章
文件管理
文件
文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组 相关元素的集合。可分为有结构文件和无结构文 件两种。
文件
记录1
记录2
…
记录n
数据项1 数据项2 …
数据项n
文件类型
系统文件 按用途分类 用户文件
库文件 源文件
按数据形式分类 目标文件 可执行文件
只执行文件 按存取控制属性分类 只读文件