第二章操作系统运行环境[1]
操作系统的运行环境
操作系统的运行环境在我们日常使用电脑、手机等电子设备时，操作系统默默地在后台工作，为我们提供了一个便捷、高效的交互环境。
但你是否想过，操作系统是在怎样的条件下运行的呢？这就涉及到操作系统的运行环境。
首先，让我们来谈谈硬件环境。
硬件是操作系统运行的基础，就像大楼的地基一样。
其中，中央处理器（CPU）是核心部件之一。
它负责执行操作系统发出的指令，处理各种数据和计算任务。
不同类型的CPU 具有不同的架构和性能特点，这也会影响操作系统的运行效率和功能。
内存也是至关重要的硬件组成部分。
操作系统和正在运行的程序都需要在内存中存储和读取数据。
内存的大小和速度直接关系到系统的运行速度和多任务处理能力。
如果内存不足，操作系统可能会频繁地将数据在内存和硬盘之间交换，导致系统卡顿。
硬盘则用于长期存储操作系统、应用程序和用户的数据。
硬盘的容量决定了能够存储的信息量，而硬盘的读写速度也会影响系统的启动和程序的加载速度。
此外，还有输入输出设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
操作系统需要与这些设备进行有效的通信和控制，以实现用户与系统的交互。
说完硬件，再来说说软件环境。
操作系统本身就是一种软件，但它还需要其他软件的支持才能更好地发挥作用。
驱动程序就是其中重要的一环。
不同的硬件设备需要相应的驱动程序来与操作系统进行适配和通信。
没有正确的驱动程序，硬件可能无法正常工作，或者无法发挥出最佳性能。
应用程序也是操作系统软件环境的一部分。
它们在操作系统提供的平台上运行，为用户提供各种功能和服务。
操作系统需要对应用程序进行管理，包括分配资源、处理进程间的通信和协调等。
还有系统库和运行时环境。
系统库包含了一些常用的函数和工具，应用程序可以调用这些库来实现特定的功能，从而提高开发效率。
运行时环境则为某些编程语言或框架提供了必要的支持，确保程序能够正确运行。
在操作系统的运行环境中，还需要考虑系统的内核态和用户态。
内核态具有最高的权限，可以执行所有的指令和访问所有的硬件资源。
第二章Windows操作系统
单击“开始”按钮——找到要创建的快捷菜 单——按住CTRL键——按住鼠标左键——拖动到桌 面上的空白区域即可。
程 序 组
日 期 时 间 属 性
请大家跟我做：
修改或查找日期：
单击“月份”右边的箭头——选择你要的月份——单 击“年份”右边的箭头——选择你需要的年份——单 击确定。时间和日期就设置好了。
资
源
管
理
窗口是
器
Windows 集成环境
窗
的一块矩
口
形工作区
选
择
不
连
续
的
文
Ctrl+目标
件
选
择
连
续
的
文
件
Shift+目标
若将当前文件夹中的所有文件全部选定，可用 下述方法实现。
全
方法一：按组合键Ctrl＋A，即可选定所有文
选 件。 方法二：在“我的电脑”或“资源管理器”
文 窗口中，单击“编辑”菜单，选其中的“全部选定”
上机练习二：
内容： 1、打开资源管理器，浏览菜单。 2、适当调整资源管理器左右窗口的大小，隐 藏暂时不用的工具栏。 3、使用Windows资源管理器完成以下操作： （1）在D盘上创建一个名为XS的文件夹，再 在XS文件夹下创建两个并列的二级子文件夹， 其名为XS1和XS2。
（2）在D盘中任选3个不连续文件，将它 们复制到D:\XS文件夹中。再在D盘中任 选3个连续的文件复制到D:\XS\XS1文件夹 中。
删除和恢复文件或文件夹
删除操作 方法一：选定文件或文件夹→单击“文件”中 的“删除”，即可将选定的文件或文件夹删除。 方法二：选定文件或文件夹→右键单击→单击 快捷菜单中的“删除”，即可将选定的文件或文件夹 删除。 方法三：选定文件或文件夹→按键盘上的Delete 键即可。
第2章 Windows XP操作系统总结
18:14:54
Operate System：一种能让PC使用其它软件的软件。
用 系 程
作
操
统
2
序
是系统的资源管理者
硬件资源 软件资源 中央处理器、存储器、输入输出设备 以文件形式出现的程序和数据
是用户与计算机的接口
在用户与计算机之间提供了一个良好的界 面，用户可以通过计算机操作系统最大限度地 利用计算机的功能。
一、启动和退出
Windows XP 的退出
1. 关闭所有正在运行的应用程序；
B
2. 单击“开始”按钮，根据需要选定待机、
关闭或重新启动；
3. 单击“关机” 。
18:14:54
13
§2 WindowsXP 的工作环境
二、操作方式
鼠标
鼠标器的基本操作
– （1）定位：移动鼠标，使光标指向某一对象。 – （2）单击：快击一下鼠标左键后马上释放。 – （3）双击：快击两下鼠标左键后马上释放。 – （4）右击：快击一下鼠标右键后马上释放。 – （5）拖放：按住鼠标一个键不放，将选定的对象
2. 按硬件结构分
单CPU操作系统 （如DOS) 多CPU 操作系统 (如UNIX) 网络操作系统 （如Netware,Windows NT) 分布式操作系统（如SunOS) 多媒体操作系统（如 Amiga) 只用于单机的操作系统 可用于多机的操作系统
18:14:54 6
操作系统的分类
3.按与用户对话的界面分类有
18:14:54 20
开始菜单
单击“开始”按钮打 开“开始”菜单，可 运行程序、打开文档 及其它常见任务。用 户要求的功能，都可 以由“开始”菜单提 供。所以，一进入 Windows XP工作环境 ，用户可立即从“ 开 始 ”着手进行各项操 作。
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。
OS题库
第一章操作系统的基本概念一.填空题1. 1．计算机系统是由硬件系统和____系统两部分组成。
2. 2．操作系统是计算机系统的一种系统软件，它以尽量合理、有效的方式组织和管理计算机的________，并控制程序的运行，使整个计算机系统能高效地运行。
3. 3.从资源分配的角度讲，计算机系统中的资源分为处理机、_______ 、输入／输出设备和文件资源。
4. 5．按内存中同时运行程序的数目可以将批处理系统分为两类：单道批处理系统和____。
5. 6．操作系统的主要性能参数有____和利用率等。
前者指的是单位时间内系统处理的作业量。
后者指的是在一个给定时间内，系统的一个指定成分被使用的时间比例。
6. 4．并发和______是操作系统的两个最基本的特征，两者之间互为存在条件。
7. 7. __________系统不允许用户随时干预自己程序的运行。
8. 8．实时系统通常采用﹎﹎﹎方法来提高可靠性。
9. 9.UNIX操作系统是著名的﹎﹎﹎系统。
10. 10.DOS系统是﹎﹎﹎操作系统。
11. 11. ﹎﹎﹎系统一般采用时间片轮转的办法，使一台计算机同时为多个终端用户服务，对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话能力；12. 12. ﹎﹎﹎系统是操作系统的另一种类型，要求对外部输入的信息能以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内作出快速响应，其响应时间要求特别高。
13. 13.允许多个用户在其终端上同时交互地使用计算机的OS称为分时OS，它通常采用﹎﹎策略为用户服务；14. 14.允许用户把若干个作业提交计算机系统集中处理的OS，称为批处理OS，衡量这种系统性能的一个主要指标是系统的﹎﹎﹎。
15. 15.在﹎﹎﹎的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应。
设计这种系统时，应首先考虑系统的实时性和可靠性。
解答:1. 答：软件2. 答：资源3. 【答案】存储器【解析】计算机系统中的资源分为硬件资源和软件资源。
02326自考操作系统2021年考前知识点总结
第一章操作系统概论⭐计算机系统是由硬件系统和软件系统组成的操作系统的任务：组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源、有效、合理、方便操作系统为用户提供两类使用接口：分别是编程接口、用户接口。
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：1.软件观点：外在特性--接口、内在特性--与硬件交互2.资源管理的观点3.进程的观点：把操作系统看作由多个可以同时独立运行的程序和一个对这些程序进行协调的核心所组成。
4.虚机器观点：操作系统把原来的计算机（裸机）扩充成功能强大、使用方便的计算机系统，这种计算机系统被称为虚拟计算机。
5.服务提供者观点：提供了比裸机功能更强、服务质量更好、更方便灵活的虚拟机操作系统的功能：进程管理、存储管理、文件管理、作业管理、设备管理windows操作系统的体系结构采用了分层的模块结构，主要层次有：硬件抽象层HAL、内核、执行体、大量子系统集合unix操作系统的体系结构，从内向外各层分别是硬件层、操作系统内核层、系统调用层、应用层Linux操作系统体系结构：Linux内核、Linux Shell、Linux文件系统、Linux应用程序Android操作系统体系结构，从高到低：应用程序层、应用框架层、系统运行库层、Linux 内核层批处理操作系统：1.基本工作方式：用户将作业交给系统操作员，操作员收到一定数量的用户作业后组成一批作业，再输入到计算机中，这批作业在系统中形成一个连续的、自动转接的作业流。
操作员然后启动操作系统，系统自动、依次执行每个作业，最后由操作员将执行完毕的作业结果交给用户。
2.特点：成批处理，用户自己不能干预自己作业的运行。
发现作业无法及时改正。
3.优点：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效率。
4.缺点：用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序。
分时系统：用户通过中断交互式向系统提出命令，系统采用时间片轮转方式处理服务请求。
操作系统的运行环境
提供文本命令行界面，用户通过输入命令来进行操 作。
触摸屏界面
适用于移动设备和支持触摸屏的设备，通过触摸屏 幕进行操作。
用户权限管理
用户账户管理
提供创建、修改、删除用户账户的功能，并 对账户进行权限分配。
访问控制
根据用户的权限级别，限制其对系统资源、 应用程序和数据的访问。
加密与安全
DNS协议
DNS协议用于将域名转换为IP地址，使得用户可以通过域名访问网 站。
网络设备
路由器
01
路由器是连接不同网络的设备，负责数据包的转发和路径选择
。
交换机
02
交换机是一种多端口设备，用于连接多个计算机或网络设备，
实现数据交换。
网卡
03
网卡是计算机与网络连接的接口卡，负责将计算机与网络连接
起来。
操作系统的运行环 境
contents
目录
• 硬件环境 • 软件环境 • 网络环境 • 用户环境
01
硬件环境
处理器
处理器类型
不同的操作系统对处理器的类型有不同的要求。例如， Windows和macOS需要x86或x86_64架构的处理器，而 iOS和Android则需要ARM或x86架构的处理器。
处理器速度
处理器的速度决定了系统的性能。更快的处理器能够提供 更好的性能，包括更快的响应时间和更高的处理能力。
多核处理器
多核处理器允许操作系统更好地利用多个核心进行并行处 理，从而提高性能。
内存
内存大小
足够的内存是操作系统正常运行的基本要求。根据操 作系统的不同，所需的内存大小也不同。
内存速度
高速的内存能够提供更快的读写速度，从而提高系统 的性能。
《操作系统》课程教学大纲
《操作系统》课程教学大纲一、教学大纲说明(一)课程的地位、作用与任务《操作系统》是信息类计算机应用专业学生必修的公共基础课之一，是一门涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程。
在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。
其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。
操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。
因此本课程的目的与任务是使学生通过本课程的学习，理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统（如UNIX、xinux）的使用和一般管理方法，了解它是如何组织和运作的，从而为学生以后的学习和工作打下基础。
先修课要求，本课程在学习之前最好具有计算机组成原理、程序设计语言的知识。
(二)课程的教学目的和要求通过本课程的学习，使学生较好地掌握操作系统在计算机系统中的重要作用和基本工作原理。
了解操作系统发展过程、新技术的应用。
理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统及它们的使用和一般管理方法，为今后的进修、应用实务作好技术准备。
掌握：基本概念包括：多道程序设计、并发、分时、作业、进程、互斥与同步、周转时间、吞吐量、重定位、连接、虚拟存储、虚拟设备、死锁、线程。
基本知识：计算机系统资源（处理机、存储器、设备、文件）的管理策略。
基本技能：管理系统资源的常用命令、系统配置与维护的方法和技术。
理解重点：进程概念、存储管理（尤其虚拟存储）的各种策略、文件系统的管理、设备的管理和配置。
结合具体现代操作系统加深理解。
了解难点：进程的概念及其与程序的区别、进程间同步与互斥的正确实现、虚拟设备与虚拟存储。
Unix,Windows NT的系统结构、功能特点。
(三)课程的教学方法与手段１、本课程概念多、较抽象、涉及面广，因此教学形式以讲授方式为主。
约佔80%。
实验与自学约佔20%。
教师应该提供自学提纲并适当辅导。
操作系统：实验1 操作系统的运行环境(实验报告)
班级： 姓名： 学号：1.1 操作系统的运行环境本节实验的目的是，通过实验，加深对以下内容的理解： 1) 计算机硬件组件； 2) 计算机操作系统； 3) Windows 的发展史； 4) Windows 的运行环境。
1. 工具/准备工作在开始本节实验之前，请回顾教材的相关内容。
需要准备一台带有浏览器，能够访问Internet 的计算机。
2. 实验内容与步骤(1) 计算机的5个主要硬件组成部分是什么？1) __________________________________________________________________ 2) __________________________________________________________________ 3) __________________________________________________________________ 4) __________________________________________________________________ 5) __________________________________________________________________ (2) Windows 操作系统的主要优点是什么？1) __________________________________________________________________ 2) __________________________________________________________________ 3) __________________________________________________________________ 4) __________________________________________________________________1.2 Windows 系统管理本节实验的目的是：操作系统的运行环境实验11) 了解和学习Windows系统管理工具及其使用；2) 熟悉Windows系统工具的内容和应用；由此，进一步熟悉Windows系统的运行环境。
操作系统的运行环境
S CPU状态标志位，该位为1时则说明CPU处于管理态，为0时说明CPU处于用户 态(目态)。
T 自陷(Trap)中断指示位，该位为1时则在下一条指令执行后引起自陷中断，这主 要用于连机调试排错。
（1）系统的硬件环境； （2）其他的系统软件组成的软件环境； （3）操作系统与使用它的人之间也有相互作用。
2.1硬件环境
任何系统软件都是硬件功能的延伸，并且都是建立在 硬件基础上的，离不开硬件设备的支持。而操作系统 更是直接依赖于硬件条件，与硬件的关系尤为密切。 操作系统中除通道和中断技术比较集中外，它所要求 的其他硬件环境则以比较分散的形式同各种管理技术 相结合。
为了简化对存储器的分配相管理，在不少计算机 系统中把存储器分成块。在为用户分配主存空间时， 以块为最小单位。PDP11以64字节作为一块，而在IBM 中是以2KB为一块。
2.1.2主存储器
3. 存储保护 (1)界地址寄存器(界限寄存器)
在CPU中设置一对界限限寄存器和上限寄存器。
非特权指令：
允许一般用户使用的指令，称为非特权指令。
2.1.1 中央处理器
处理器的状态：核心状态（管态）和用 户状态（目态）。
当处理器处于管理态时可以执行全部指令(包括 特权指令)，使用所有资源．并具有改变处理器状态的 能力。
当处理器处于目态时，就只能执行非特权指令。
程序状态字PSW
--程序计数器PC：专门用来指示下一条要执行的指 令的地址寄存器。
--程序状态字PSW：专门用来指示处理器状态的的 寄存器，称为程序状态字。
2.1.1 中央处理器
所谓处理器的状态通常包括： （1）条件码——反映指令执行厉的结果特征； （2）中断屏蔽码——指出是否允许中断，
操作系统的运行环境
操作系统的运⾏环境操作系统的运⾏环境⼀、操作系统的运⾏机制 计算机系统中，通常CPU执⾏两种不同性质的程序，⼀种是操作系统内核程序；另⼀种是⽤户⾃编程序或系统外城的应⽤程序。
对操作系统⽽⾔，这两种程序的作⽤不同，前者是后者的管理者和控制者，因此“管理程序”要执⾏⼀些特权指令，⽽“被管理程序”出于安全性考虑，不能执⾏这些指令。
所谓特权指令，是指计算集中不允许⽤户直接使⽤的指令，如IO指令、置中断指令。
操作系统在具体实现上划分了⽤户态和核⼼态，以严格区分两种类程序。
⼀些与硬件关联交紧密的模块，诸如时钟管理程序、中断处理程序、设备驱动程序等处于最底层。
其次是运⾏频率较⾼的程序，诸如进程管理、存储器管理和设备管理等。
这两部分内容构成了操作系统的内核。
这部分内容的指令操作⼯作在核⼼态。
内核是计算机上配置的最底层软件，是计算机功能的眼神。
不同系统对内核的定义稍有区别，⼤多数操作系统内核包括四个⽅⾯的内容。
时钟管理 在计算机外部设备中，时钟是最关键的设备。
时钟的第⼀功能是计时，操作系统需要通过时钟管理，向⽤户提供标准的系统时间。
另外，通过时钟中断的管理，可以实现进程的切换。
诸如：在分时操作系统中，采⽤时间⽚轮转调度的实现；在实时系统中，按截⽌时间控制运⾏的实现；在批处理系统中，通过时钟管理来衡量⼀个作业的运⾏程度等。
因此，系统管理的⽅⽅⾯⾯⽆不依赖于它。
中断机制 引⼊中断技术的初衷是提⾼多道程序运⾏环境中CPU的利⽤率，⽽且主要是针对外部设备的。
后来的到发展，形成了多种类等，成为操作系统各项操作的基础。
例如键盘或⿏标信息的输⼊、进程的管理和调度、系统功能的调⽤、设备驱动、⽂件访问等，⽆不依赖于中断机制。
可以说，现代计算机系统是靠中断驱动的软件。
原语 按层次结构涉及的操作系统，底层必然是⼀些可被调⽤的公⽤⼩程序，他们各⾃完成⼀个规定的操作。
其特点是：1.他们处于操作系统的最底层，是最接近硬件的部分。
2.这些程序的运⾏具有原⼦性——其操作只能⼀起合成。
操作系统的运行环境.ppt
PSW ––– 程序状态字，指示处理机状态。
条件码：反映指令执行后的结果特征。
PSW包含：
中断屏蔽码：指出是否允许中断 先级)
(中断优
CPU的工作状态：管态还是目态。
IR：指令寄存器 MAR MBR IOAR IOBR
(2) M68000的程序状态字 (微机) 16位字 P20 PIC2－1
15
13
CPU如何知道什么时候可以运行特权指令?
3. 程序运行有两种状态 CPU有时执行用户程序，有时执行操作系统的
程序。如何识别当前的使用者是操作系统还是一般 用户，这赖于处理机状态的标识，它将处理机工作 状态划分为：管态、目态。
管态（系统态）
一般指操作系统管理程序运行的状态 简 称管态，即OS 运行态，此时可使用特权指令和 非特权指令。
RAM和ROM的用途：
ROM RAM
长驻内存的模块
随机存取的用 户程序和数据
例如：
IBM-PC的基 本系统中有 48KB的ROM
8K基本输入/出系统 程序BIOS
40K ROM
32KB CBASIC 解释程序
8KB 空闲
内存分区
3. 存储分块 存储的最小单位称为“二进位”，它包含的信息
为0或1。存储器最小单位编址单位是字节，有8位。 两个字节组成“ 字”。
把存储器分为“ 块” 便于管理分配，在为用户分 配主存空间时，以块为最小单位：
16字节(一块) ––– PC机 64字节(一块) ––– PDP-11机 2k字节(一块) ––– IBM370机、IBM大型机
4. 存储保护
存放在主存的用户程序和操作系统，以及它们 的数据，很可能受到正在CPU上运行的某用户程序 的有意或无意的破坏，这可能会造成十分严重的后 果。所以对主存中的信息加以严格的保护，使操作 系统及其它程序不被错误的操作所破坏，是其正确 运行的基本条件之一。
第二章. dos
现在大多数的个人计算机操作系统是单用户多任务操作系统，允许多个程
序和多个作业同时存在和运行。常用的操作系统中，Windows 3.X是基于图形界 面的16位单用户多任务操作系统；Windows 95和Windows 98 是32位单用户多任
务操作系统。
2、 多用户操作系统 多用户多任务操作系统的典型代表有UNIX、Windows NT 等。这类操作系 统支持多个用户通过不同终端共享一台计算机，并且支持每个用户同时运行多个 程序，因此广泛应用于银行结算系统、民航订票系统等。
1. 启动的含义 所谓DOS的启动，就是将系统盘中的DOS 核心程序装入内存，由DOS接管 对微机软、硬件资源的控制权，是微机系统处于等待用户输入命令的状态。DOS 启动成功的标志是在屏幕上出现DOS提示符A:\>或C:\> 2. 启动的途径 根据启动DOS时装入内存的DOS 系统文件取自软盘（A盘）还是取自硬盘 （C盘），分别称为软盘启动和硬盘启动。 3. 启动DOS的方式 启动DOS的方式通常分为冷启动和热启动，如果某些微机的主机箱上有复位 按钮，还可以用复位启动。一般在刚开机时用冷启动，在开机后遇到系统死机或 改变系统配置是用热启动或复位启动。
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2.1.3 操作系统的分类
3．批处理操作系统: 批处理操作系统是以作业为处理对象， 连续处理在计算机系统运行的作业流。这类操作系统的特点是：作 业的运行完全由系统自动控制，系统的吞吐量大，资源的利用率高。 4. 分时操作系统: 分时操作系统使多个用户同时在各自的终端 上联机的使用同一台计算机，CPU按优先级分配各个终端的时间片， 轮流为各个终端服务，对用户而言，有“独占”这一台计算机的感 觉。分时操作系统侧重于及时性和交互性，使用户的请求尽量能在 较短的时间内得到响应。常用的分时系统有：UNIX、VMS等。 5．实时操作系统: 实时操作系统使对随机发生的外部事件在限 定的时间范围内做出响应并对其进行处理的系统，外部事件一般指 来自于计算机系统相关联的设备的服务要求和数据采集。实时操作 系统广泛用于工业生产过程的控制和事物数据处理中，常用的系统 有RDOS等。
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。
os2操作系统运行环境
所谓微程序设计就是指把计算机控制器的操作用微 指令编成程序来实现，这样的程序称为微程序或微 代码。
微指令
计算机控制线路的操作是由一系列基本的动作组成 的，这些基本动作称为微操作或微指令。
第二章 操作系统运行环境
2.4 固件——微程序设计概念
微程序设计的优点
机器控制线路的设计可以标准化，即方便又节省时 间 便于修改、维护和检查 一组指令系统可以通过微程序适合多种型号的计算 机 一台计算机通过微程序可以包含若干组指令系统
第二章 操作系统运行环境
第2章 操作系统运行环境
2.1 硬件环境 2.2 操作系统于其它软件的关系 2.3 操作系统与人的接口 2.4 固件——微程序设计概念
第二章 操作系统运行环境
2.1 硬件环境
2.1.1 中央处理器 2.1.2 主存储器 2.1.3 缓冲技术 2.1.4 中断技术 2.1.5 时钟、时钟队列
第二章 操作系统运行环境
2.1.4 中断技术
中
中
断
断
寄
源
存
器
中
中
断
中
断
扫
断
处
描
逻
理
机
辑
程
构
序
第二章 操作系统运行环境
2.1.4 中断技术
中断优先级
优先级越高的中断优先被处理 具有同样优先级的中断：
固定优先数 轮转法
中断响应
CPU什么时候响应中断 如何知道发出中断的中断源是哪一个
第二章 操作系统运行环境
PSW是一个特殊的寄存器，用于指示处理 器的状态 不同的处理器，他们的PSW的位数不同， 格式也不同。
一个PSW的例子：见教材page 20
全国计算机四级 操作系统 第二章 操作系统运行机制
第二章 操作系统运行机制操作系统的运行环境主要包括计算机系统的硬件环境和由其他的系统软件形成的软件环境。
本章讨论硬件环境。
CPU-存储体系-中断与异常机制-系统调用-IO 技术中央处理器（CPU ）一般的处理器构成与基本工作方式运算器：实现任何指令中的算术和逻辑运算，是计算机计算的核心。
控制器：负责控制程序运行的流程寄存器：存放相关数据的存储设备高速缓存：出于CPU 与物理内存之间，有控制器的内存管理单元管理。
====处理器中的寄存器可见寄存器：数据、地址、条件码寄存器控制和状态寄存器：用于控制处理器的操作，一般由具有特权的操作系统代码使用以控制其他程序的执行。
====指令执行的基本过程：先从存储器中每次读取一条指令，然后执行这条指令。
（指令周期） ====特权指令和非特权指令如果某微型计算机是用于多用户或多任务的多道程序设计环境中，则他的指令系统中的指令必须分为：特权指令和非特权指令。
特权指令：指令系统的那些只能由操作系统使用的指令，而不允许一般用户使用的。
非特权指令：用户只能使用非特权指令，因为只有操作系统才能使用所有的指令。
处理器的状态====管态： 操作系统管理程序运行的状态，具有较高的特权级别，称为特权态和系统态。
目态： 用户程序运行的状态，具有较低的特权级别，称为普通态和用户态。
====CPU 状态的转换：管态和目态是可以转变的==目态到管态：转换的唯一途径是通过中断或异常==管态到目态：通过设置PSW 指令，修改程序状态字。
当计算机处于目态时，不允许执行特权指令。
====限制用户程序执行特权指令：用户程序中不允许使用特权指令。
当用户程序需要占用CPU 时，应该让CPU 处于目态。
程序状态字PSW （解决当前工作状态的问题）用一个专门的寄存器来指示处理器状态，称为程序状态字（PSW ）。
用程序计数器（PC ）这个专门地寄存器来指示下一条要执行的指令。
处理器的程序状态字通常包括以下状态代码：CPU 的工作状态代码：指明管态还是目态，用来说明当前在CPU 上执行的是操作系统还是一般用户，以 决定它是 否可以使用特权指令或拥有其他的特权。
第二章windows2000操作系统
第2章 Windows2000操作系统
第1节 第2节 第3节 第4节 第5节 Windows2000操作系统使用初步 Windows2000界面 文件和文件夹管理 Windows2000应用程序 Windows2000系统环境设置
第1节 Windows2000操作系统使用初步
一、Windows2000概述 二、Windows2000特点 三、Windows2000运行环境
四、Windows2000的启动和退出
五、在Windows2000中创建新用户账
户
一、Windows2000概述
Windows 2000是Microsoft公司新一代操作系统，目前 推出的Windows 2000有四个版本： （详细见课本39页） （1）Windows 2000 Professional 最多支持两个CPU，适用于 各种规模企业的台式机和笔记本电脑。 （2）Windows 2000 Server 组和小型商务环境。 最多支持4个CPU，适用于工作
系统盘->Documents and Settings ->Administrator
->Recent
一、Windows2000桌面布局
（三）“开始”按钮与“开始”菜单
5、设置
控制面板
打印机和传真机 网络连接 任务栏和开始菜单属性 7、帮助 6、搜索 8、运行 9、注销
10、关机
二、窗口的组成与操作
第2节 Windows2000的界面
一、Windows2000桌面布局 二、窗口组成与操作 三、对话框 四、剪贴板 五、菜单和工具栏 六、鼠标器和键盘的操作 七、作业
一、Wi题文字。使用图标用户 能更加快捷和方便地进入工作环境。 （1）应用程序图标 （2）系统图标
一个完整的计算机系统包括哪两大部分
第一节 操作系统概述
三、常用操作系统
1、DOS 磁盘操作系统
Disk Operating System
DOS
一个完整的计算机系统包括哪两大部分
第一节 操作系统概述
三、常用操作系统
2、Windows
一个完整的计算机系统包括哪两大部分
第一节 操作系统概述
三、常用操作系统
硬件软件系统软件应用软件word金山打字通等windows982000xp等操作系统operatingsystem合理动态协调地管理程序的运行有效地分配和使用系统的存储资源鼠标双击对文件的创建读写打开关闭检索增删等的操作以实现文件的共享保密和保护作用负责组织和管理各种输入输出设备以确保这些设备的正常工作管理计算机软硬件资源控制程序运行改善人机界面和为应用软件提供运行环境人工操作计算机操作员将写有程序和数据的纸带装进输入机输入程序和数据然后通过控制台运行程序
第一节 操作系统概述
二、操作系统的定义 操作系统是：
管理计算机软、硬件资源，控制程
序运行，改善人机界面和为应用软
件提供运行环境
的系统软件
一个完整的计算机系统包括哪两大部分
第一节 操作系统概述
二、操作系统的发展概况
人工操作计算机 一个完整的计算机系统包括哪两大部分
操作员将“写”有程序和数据的纸带装进输入机， 输入程序和数据，然后通过控制台运行程序；
硬件
操作系统 Operating
System
软件
系统软件
（Windows98、2000、XP等）
应用软件
（Word、金山打字通等）
一个完整的计算机系统包括哪两大部分
第二章 操作系统基础
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处理机状态：
1）核态：CPU执行操作系统程序时所处的状态。 在此状态下允许CPU使用全部资源和全部指令，其中 包括一组特权指令（如涉及外设的I/O、改变处理机状 态、修改存储保护的指令），实现对系统资源的分配 与管理，为用户提供使用外部设备的服务。
之一。
第二章操作系统运行环境[1]
中断的分类
1。按照中断事件的性质，可以分成
（1）强迫性中断事件 （2）自愿性中断事件。
第二章操作系统运行环境[1]
强迫性中断事件
强迫性中断事件不是正在运行的程序所期待的， 而是由于某种事故或外部请求信息所引起的。
这类中断事件大致有以下几种：
机器故障中断事件。例如，电源故障，主存储器出 错等。
硬件中断
软件中断 正常的线程执行
第二章操作系统运行环境[1]
中断的屏蔽
主机可以允许或禁止某类中断的响应 主机是否允许某类中断，由当前程序状
态字PSW中的某些中断屏蔽位来决定。
第二章操作系统运行环境[1]
中断的处理过程
判断是否响应中断 关中断
保存中断现场 （PSW、PC等）
分析中断原因 转中断处理程序
第二章操作系统运行环境[1]
两类中断事件的响应过程
机器故障中断/ 程序性中断事件/
I/O中断事件/ 外部事件
运行程序
中断装置
中断处理 程序
a。强迫性中断事件
运行程序 访管指令
中断装置
中断处理 程序
b。自愿性中断事件
第二章操作系统运行环境[1]
中断的分类
2.按照中断信号的来源，把中断分为外中断和 内中断 .
非特权指令。
操作系统----执行所有指令 用户----执行非特权指令
第二章操作系统运行环境[1]
2.1处理机----处理机工作状态
根据对系统资源和机器指令的使用权限, 把处理机执行时的工作状态分为
核心态 用户态
有的操作系统还将系统程序执行时的机 器的状态又分为核态和管态。处理机状 态的权限次序是：
1、通用寄存器：可由程序设计者指定许多功能，如存放操作数 或用作寻址寄存器。
2、数据寄存器：用以存放操作数。它们作为内存数据的高速缓 存，可以被系统程序和用户程序直接使用并进行计算。
3、地址寄存器：用于指明内存地址。如索引寄存器、段寄存器 （基址/限长）、堆栈指针寄存器等等。
4、 I/O 地址寄存器（I/O AR）：用于指定I/O 设备。 5、 I/O 缓冲寄存器（I/O BR）：用于处理机和I/O 设备交换数据。 6、控制寄存器：用于存放处理机的控制和状态信息。
它至少应该包括程序计数器(PC，Program Counter）和指令寄存器 (IR，Instruction Register），中断寄存器以及用于存储器和I/O 模块 控制的寄存器。
7、存储器地址寄存器（MAR）、存储器数据寄存器(MBR ）
第二章操作系统运行环境[1]
2.1处理机---指令系统
第二章操作系统运行环境[1]
中断和陷入（外中断和内中断） 的区别
(1) 中断是由与现行指令无关的中断信号触发 的，而陷入则是由处理器正在执行现行指令而 引起的
(2)中断处理程序提供的服务不是为当前程序所 需，而陷入处理程序提供的服务是为当前程序 所用
(3)CPU在两条机器指令之间才可以响应中断， 而在一条指令执行中可以响应陷入。
第二章操作系统运行环境[1]
分层的存储系统
典型的 访问时间
访问速度
1ns
快
2ns
10ns 10ms 100s 慢
寄存器 高速缓存
内存 磁盘 磁带
成本 典型的
容量
高
<1KB
4MB
512~2048MB
200~1000GB
低
400~800GB
第二章操作系统运行环境[1]
2.3多道程序环境
物理 实体
虚拟技术
移位与字符串指令
移位分算术、逻辑和循环移位； 字符串处理有字符串的传 送、比较、查询和转换。
I/O 类指令
用于启动外围设备，让主存和
外围设备之间交换数据。
第二章操作系统运行环境[1]
在多道程序设计环境中，从资源管理和控制程 序执行的角度出发，必须把指令系统中的指令 分作两类：
特权指令。
那些只能提供给操作系统的核心程序使用的指令，如启动 输入输出设备、设置时钟、控制中断屏蔽位、清内存、建 立存储键，加载PSW 等。
2）管态:管态比核态的权限低，在此状态下允许使用 一些用户态下不能使用的资源，但不能使用修改CPU 状态的指令。无核态时，管态执行核态的全部功能。
3）用户态：用户程序执行时CPU所处的状态。在此状 态下禁止使用特权指令，不能直接使用系统资源与改 变CPU状态，并且只能访问用户程序所在的存储空间。
程序性中断事件。例如，定点溢出，除数为0，地 址越界等。
外部中断事件。例如，时钟的定时中断，控制台发 控制信息等。
输入输出中断事件。例如，设备出错，传输结束等。
第二章操作系统运行环境[1]
自愿性中断事件
自愿性中断事件是正在运行的程序所期 待的事件。
这种事件是由于执行了一条访管指令而 引起的，它表示正在运行的程序对操作 系统有某种需求，一旦机器执行到一条 访管指令时，便自愿停止现行程序而转 入访管中断处理程序处理。例如，要求 操作系统协助启动外围设备工作。
第二章操作系统运行环境[1]
PSW寄存器的主要内容：
1）程序基本状态。包括：
(1)程序计数器：指明下一条执行的指令地址； (2)条件码：表示指令执行的结果状态； (3)处理机状态位：指明当前的处理机状态。
2）中断码。保存程序执行时当前发生的中断 事件。
3）中断屏蔽位。指明程序执行中发生中断事 件时，是否响应出现的中断事件。
每个CPU都有一套可 指令类型
指令描述
执行的专门指令集， 数据处理类指令 用于执行算术和逻辑运算
称为指令系统，大致
可以分为五类 ：
转移类指令
如无条件转移、条件转移、计 数转移等用于改变指令执 行序列
数据传送类指令
用于在处理机的寄存器和寄存 器、寄存器和存储器单元、 存储器单元和存储器单元 之间交换数据
（1）请求操作系统服务 （2）实现CPU 和I/O 设备交换信息使CPU
与I/O 设备并行工作 （3）处理突发事件 （4）满足实时要求
第二章操作系统运行环境[1]
中断是指计算机在执行
期间，系统内发生任何
非寻常的或非预期的急 需处理时间，使得CPU
当前指令 下一条指令
暂时中断当前正在执行 中断
这组寄存器所存储的信息与程序的执行有很大 的关系，构成了处理机现场。
当暂停一个正在运行的程序，并启动另一个程 序时，操作系统必须保存所有的寄存器信息即 保存处理机现场信息，以便稍后继续运行该程 序时，可以把这些寄存器信息重新装入寄存器， 即恢复CPU现场。
第二章操作系统运行环境[1]
寄存器的类型：
条要执行的指令的地址保存
在程序计数器（PC）中；
开始
（2）执行当前指令，即从主
读入下一条 指令
执行当前指 令
结束
存储器中取出指令到指令寄 存器（IR）并执行指令，PC
指令的执行周期
将自动地增长或改变为转移
地址以指明下一条执行的指
令。
第二章操作系统运行环境[1]
2.1处理机---寄存器
由于指令的执行速度比访问内存的速度要快得 多，CPU中设置了一组寄存器，用来保存关键 变量和临时数据。
第二章操作系统运行环境[1]
2.2存储系统
理想的存储器应满足以下三个条件：
（1）存储器访问的速度应该极为迅速，至 少和CPU执行一条指令的速度相当；
（2）存储空间充分大，这样可以同时执行 的程序的数量和大小将不受限制；
（3）低成本。
而目前的技术无法同时满足以上三个目 标，于是存储系统采用分层的存储结构：
（４）虚拟(Virtual)性 所谓“虚拟”，是指通过某种技术 把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。用于实现虚拟 的技术，称为虚拟技术。
第二章操作系统运行环境[1]
操作系统中实现虚拟技术的两 种方式：
（１）时分复用技术。时分复用，即分时使用方式。 虚拟处理机技术、虚拟设备技术都采用这种分时的方 式。在虚拟处理机技术中，利用多道程序设计技术， 把一台物理上的处理机虚拟为多台逻辑上的处理机， 在每台逻辑处理机上运行一道程序，使用户感觉到有 多台处理机，我们把用户感觉到的处理机成为虚拟处 理机。
第二章操作系统运行环境[1]
硬中断与软中断
上述的内中断与外中断(中断和陷入)要通 过硬件来产生中断请求，可以看作硬中 断。
软中断是不必由硬件发信号而能引发的 一种中断，它通常是通信进程之间用来 模拟硬中断的一种信号通信方式。
第二章操作系统运行环境[1]
中断优先级
当有多个中断同时发生时，中断装置根 据预先设置的中断优先级响应中断。
（２）空分复用技术。空分复用，对空间进行划分， 提高空间的利用率。虚拟磁盘技术、虚拟存储器技术 采用的是空分复用的方式。利用虚拟磁盘技术可以将 一个硬盘虚拟为多个虚拟磁盘，使得磁盘的使用方便 又安全。采用虚拟存储技术可以从逻辑上扩大内存的 容量。
第二章操作系统运行环境[1]
2.4中断技术
中断需求：
第二章操作系统运行环境[1]
程序状态字用来控制指令的执行顺序并且保留 和指示与程序有关的系统状态，其主要作用是 实现程序状态的保护和恢复。
每个正在执行的程序都有一个与其执行相关的 PSW，而每个处理机都设置一个程序状态字寄 存器。
一个程序占有处理机执行，它的PSW 将占有程 序状态字寄存器。
执行中断处理程序