【计算机四级考试】第一章 操作系统引论
计算机操作系统章节复习题及答案
第一章 操作系统引论一、单项选择题 1、操作系统是一种（B ）。
A.应用软件 B. 系统软件 C.通用软件 D. 工具软件 2、操作系统是一组（C ）。
A.文件管理程序 B.中断处理程序 C.资源管理程序 D.设备管理程序 3、 操作系统是计算机系统的核心软件。
按功能特征的不同，可把操作系统分为[B ]、[E ]、[C ]、个人机系统、网络操作系统和分布式操作系统等基本类型。
其中[B ]的主要目标是提高系统的吞吐率和效率，而[E ]是一旦有处理请求和要求处理的数据时，CPU 就应该立即处理该数据并将结果及时送回，例如[D ]等。
供选择的答案： [1][2][3] A 、 单用户系统 B 、多道批处理系统 C 、分时系统 D 、微机操作系统 E 、实时系统 [4] A 、计算机激光照排系统 B 、办公自动化系统 C 、计算机辅助设计系统 D 、航空订票系统 4、操作系统是为了提高计算机的[B ]和方便用户使用计算机而配置的基本软件。
它负责管理计算机系统中的[C ]，其中包括[F ]，[A ]，外部设备和系统中的数据。
操作系统中的[F ]管理部分负责对进程进行管理。
操作系统对系统中的数据进行管理的部分通常叫做[B ]。
供选择的答案： [1] A 、速度 B 、利用率 C 、灵活性 D 、兼容性 [2] A 、程序 B 、功能 C 、资源 D 、进程 [3][4] A 、主存储器 B 、虚拟存储器 C 、运算器 D 、控制器 E 、微处理器 F 、处理机 [5] A 、数据库系统 B 、文件系统 C 、检索系统 D 、数据库 E 、数据存储系统 F 、数据结构 G 、数据库管理系统 5、现代操作系统的基本特征是（C ） 、资源共享和操作的异步性。
A.多道程序设计 B. 中断处理 C.程序的并发执行 D. 实现分时与实时处理 6、引入多道程序的目的在于（A ）。
A. 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 7、 并发性是指若干事件在（B ）发生。
第一章操作系统引论
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用
• 1.1.1 操作系统的目标
• 1.1.2 操作系统的作用
• 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
第一章 操作系统引论 1.1.2 操作系统的作用
1．OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
OS作为用户与计算机硬件系统之间接口的含义是：OS处
于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
在20世纪60和70年代，又分别出现了能有效提高I/O设备 和CPU利用率的SPOOLing系统和改善存储器系统利用率的虚 拟存储器技术，以及在网络环境下，在服务器上配置了允许 所有网络用户访问的文件系统和数据库系统。
第一章 操作系统引论 2．方便用户 当资源利用率不高的问题得到基本解决后，用户在上机、 调试程序时的不方便性便又成为主要矛盾。于是人们又想方 设法改善用户上机、调试程序时的环境，这又成为继续推动 OS发展的主要因素。随之便形成了允许进行人机交互的分时 系统，或称为多用户系统。在20世纪90年代初出现了受到用 户广泛欢迎的图形用户界面，极大地方便了用户使用计算机， 使中小学生都能很快地学会上机操作，这无疑会更加推动计 算机的迅速普及。
时相应OS的功能和性能也都有显著的增强和提高。
第一章 操作系统引论 在多处理机快速发展的同时，外部设备也在迅速发展。 例如，早期的磁盘系统十分昂贵，只能配置在大型机中。随
着磁盘价格的不断降低且小型化，很快在中、小型机以及微
型机上也无一例外地配置了磁盘系统，而且其容量还远比早 期配置在大型机上的大得多。现在的微机操作系统(如
外部存储器 软盘 输入设备
0 0 1 0 0 0 11 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 101
01-第一章操作系统引论
(2) 顺序性 ������
(3) 单道性
卡 片 阅 读 机
卡片
磁带机
打 印 机
IBM 1401
IBM 7094
IBM 1401
输入磁带
输出磁带
图1－4 早期批处理系统
$END Data for program $RUN $LOAD Fortran program $FORTRAN $JOB, 10,429754
3.多道批处理系统的优缺点
(1) 资源利用率高 (2) 系统吞吐量大 (3) 可提高内存和I/O设备利用率 (4) 平均周转时间长 (5) 无交互能力。 面向主机系统,适合大型科学计
算、数据处理。
4.多道批处理需要解决的问题
(1) 处理机管理问题。 (2) 内存管理问题。 (3) I/O设备管理问题。 (4) 文件管理问题。 (5) 作业管理问题。
图 1-6 单道和多道程序运行情况
2.多道批处理系统的特点
• 多道： 多道指某个作业占用CPU，若由于某种原因 暂时不用CPU 则系统让第二个作业占用CPU， 作业宏观并行，微观串行。 • 成批处理： 用户自己不能干预自己作业的运行，一旦发 现作业错误不能及时改正，并延长开发软件 时间，所以适用于成熟的程序。 • 无序性：执行完成次序不定。 • 调度性：作业调度，进程调度。
图 1-2 脱机I/O示意图
脱机输入技术
为解决低速输入设备与CPU速度 不匹配的问题，可将用户程序和数 据，在一台外围计算机的控制下， 预先从低速输入设备输入到磁带上， 当CPU需要这些程序和数据时，再直 接从磁带机高速输入到内存，从而 大大加快了程序的输入过程，减少 了CPU等待输入的时间。
脱机输出技术
OS是掌控计算机上的一切事情的软件系统！
第一章操作系统引论
第一章操作系统引论1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性进程管理1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构为此，系统应设置相应的数据结构，用于记录文件存储空间的使用情况，以供分配存储空间时参考；系统还应具有对存储空间进行分配和回收的功能。
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。
第1章 操作系统引论
● 操作系统的产生和发展
●
操作系统的特征 操作系统的功能 操作系统的类型
●
●
1.1 操作系统的定义
资源管理的观点 1
●操作系统：是控制和管理计算机的软、硬件资源， 操作系统：是控制和管理计算机的软、硬件资源，
合理地组织计算机的工作流程，以方便用户使用的程序集 合理地组织计算机的工作流程， 合。 2 用户的观点
● ● ●
高可靠性 过载保护 对截止时间的要求
微机操作系统
●CP/M
操作系统
● MS-DOS ● OS/2 ● ●
操作系统
操作系统
UNIX 操作系统 Linux 操作系统
● Windows
操作系统
多处理机操作系统
● 引入原因 ●增加系统吞吐量 ●
节省投资
●提高系统可靠性
● 多处理机OS类型 多处理机OS类型 ●非对称多处理模式 非对称多处理模式——主-从模式 主 从模式 ●对称多处理模式 对称多处理模式——
1958年 年
第二代计算机上有了监控系统（OS雏形） 第二代计算机上有了监控系统（ 雏形） 雏形
第二代： 第二代：监控系统
● 第二代计算机主要用于科学和工程计算，程序大 多用FORTRAN语言书写，该语言适用于作数值运 算，当时主机上用的控制程序称之为监控程序 （Monitor），其功能相对比较简单，监控程序是 操作系统的雏形 。 ● 单道批处理系统（Simple Batch System）是将所有 的作业用一台相对比较便宜的计算机（如IBM 1401） 输入到磁带上，此计算机称为输入/输出机，实施 数值运算、速度较快的计算机称为主机（如 IBM7094）。大批的作业在输入/输出机的控制下 输入到磁带后，用一个特殊的程序来控制作业的读 入和运行，这个特殊的程序叫作业控制语言（JCL， Job Control Language）书写，它能控制程序的运行， 如图所示。
第一章操作系统引论
第一章操作系统引论在我们日常使用电脑、手机等电子设备时，操作系统是那个默默在背后工作，却对我们的体验起着至关重要作用的“幕后英雄”。
那么，操作系统到底是什么？它又是如何影响我们的生活和工作的呢？让我们一起来揭开操作系统的神秘面纱。
操作系统，简单来说，就是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石。
它负责协调和控制计算机系统中各种硬件和软件组件的运行，为用户和应用程序提供一个方便、高效、稳定和安全的工作环境。
想象一下，如果我们的电脑没有操作系统，那会是怎样一番混乱的景象？每次我们想要运行一个程序，都需要自己去了解硬件的各种细节，手动配置各种参数，这简直是不可想象的。
而有了操作系统，这一切都变得简单起来。
它就像是一个尽职尽责的管家，把计算机系统中的各种资源管理得井井有条。
操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面：首先是处理器管理。
计算机的中央处理器（CPU）是其核心部件，但在同一时间内，只能执行一个程序。
操作系统通过合理地分配 CPU时间，让多个程序能够并发执行，从而提高了 CPU 的利用率和系统的效率。
这就好比在一个繁忙的餐厅里，服务员合理地安排客人的座位，让更多的人能够享受到服务。
其次是内存管理。
内存是计算机用于存储正在运行的程序和数据的地方。
操作系统需要确保不同的程序能够安全、有效地共享内存资源，避免出现内存泄漏和冲突等问题。
它就像一个精明的仓库管理员，合理地安排货物的存放位置，确保仓库的空间得到充分利用，同时货物也能被快速找到和取出。
然后是设备管理。
计算机系统中有各种各样的外部设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
操作系统要负责管理这些设备的驱动程序，协调它们与 CPU 的工作，使得用户能够方便地使用这些设备。
这就像是一个交通警察，指挥着不同的车辆有序地行驶，确保道路的畅通。
再就是文件管理。
我们在计算机中存储了大量的文件和数据，操作系统需要提供一个有效的文件系统，方便我们对文件进行创建、删除、读取、写入和搜索等操作。
第1章 操作系统引论
输出计算结果；用户取走结果并卸下纸带（或卡片）后，才
让下一个用户上机。
图1-2 格伦· 贝克(远)和贝蒂· 斯奈德(近) 在位于弹道研究实验室（BRL）Building 328的ENIAC上编程
图1-3 程序员贝蒂· 让· 詹宁斯（左）和弗兰· Bilas（右） 操作位于穆尔电气工程学院的ENIAC主控制面板。
用户=东家，计算机=大掌柜？
计算机系统包括软件和硬件部分。如果用户是计
算机的“东家”，那么操作系统就是替用户打理计
算机系统中所有的软、硬件资源的“大掌柜”。
用户对计算机的控制与操作，是通过操作系统来
完成的。正是操作系统提供的良好的界面，使得用
户能够方便自然地使用计算机资源。
1.1 操作系统概念
计算机发展到今天，从个人计算机到巨型计算机系统，毫无 例外都配置一种或多种操作系统。操作系统管理和控制计算
1.2.2 单道批处理系统
计算机发展的早期，没有任何用于管理的软件，所有的运 行管理和具体操作都由用户自己承担，任何操作出错都要重 做作业，CPU的利用率很低。 解决的方法有两个：首先配备专门的计算机操作员，程序 员不再直接操作机器，以减少操作机器的错误。另一个是进 行批处理，操作员把用户提交的作业分类，把一批中的作业 编成一个作业执行序列。每一批作业将有专门编制的监督程 序(Monitor)自动依次处理。图1-4示出了单道程序顺序运行 情况。
2 虚拟机 裸机在最里层，它的外面是操作系统，通过操作系统提供 的资源管理功能和方便用户的各种服务功能，将裸机改造成 功能更强，且使用更方便的机器，通常称之为虚拟机
(Virtual Machine)。
1.1 操作系统概念
引入操作系统的目的可从三方面来考察： •观点一，从系统管理人员的观点来看，操作系统是计算机资源的管理者。 •观点二，从用户的观点来看，引入操作系统是为了给用户使用计算机提
第1章-操作系统引论
操作系统的目标和作用 操作系统的发展过程 操作系统的基本特征 操作系统的主要功能 操作系统的结构设计 **UNIX系统简介 本章作业
OS引论
1.1 操作系统的目标和作用
一、操作系统目的/目标 二、计算机系统组成 三、 操作系统的作用
返回目录
OS引论
二、计算机系统组成
待I/O的完成，特别因为I/O设备的低速性，从而使机器的利用率很低。
返回
OS--------Introduction
1.2.4 多道批处理系统
特征：（1）调度性
（2）无序性 （3）多道性
优点：（1）资源的利用率高 （2）系统吞吐量大
缺点：（1）平均周转周期长 （2）无交互能力
需解决问题
处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件及作业管理问题
多用户多任务：UNIX, Solaris x86, Linux。
返回
OS--------Introduction
六、多处理机操作系统
多处理机系统引入原因 增加系统的吞吐量 节省投资 提高系统的可靠性
多处理机系统的类型 紧密耦合MPS 松散耦合MPS
多处理机操作系统的类型 非对称多处理模式 对称多处理模式
精心设计的，能实现现代OS核心功能的小型内核，它 小而精炼，运行在核心态下，开机后常驻内存，不会因内 存紧张而换出，它为构建通用OS提供了一个重要基础。
微内核的基本功能
进程管理 存储器管理 进程通信管理 I/O设备管理
特点
小而精练 系统的灵活性和可扩充性好 系统的可靠性高 适用于分布式系统
1.2.3 单道批处理系统 用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算
1、工作流程： 机系统所做的全部工作。
全国计算机四级操作系统原理
Unit 1 操作系统概论操作系统也可以看成一个层次结构，其最底层为操作系统对象，中间层为对对象进行管理的软件集合，最高层为操作系统提供给用户使用的借口。
操作系统作用：人机交互接口（计算机应用角度）、软件开发基础（软件设计和开发）、第一道安全防线（计算机安全角度）、虚拟机和扩展机（计算机系统发展）操作系统的特征：1、并发性：在多道程序环境下，并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
2、共享性：共享之系统中的资源可供多个并发执行的进程使用。
涉及资源：中央处理器、内存储器、外存储器、外部设备。
共享方式：互斥共享、同时共享。
3、随机性:也称异步性，不确定性，是指在多到程序下，允许多个进程并发执行。
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（内存的分配与回收、存储保护、内存扩充）3、文件管理（文件存储空间的管理、目录管理、文件系统的安全性）4、设备管理（缓冲管理、设备分配、设备处理）5、用户接口（命令接口、程序接口、图形接口）操作系统分类：按照用户界面的使用环境和功能特征，分为三种：批处理系统、分时系统、实时系统。
批处理优点：批量处理用户作业、系统资源利用率高、作业吞吐率高。
缺点：用户不能直接与计算机交互。
随着计算机体系结构的发展，出现的多类型操作系统：个人操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统假脱机技术（SPOOLing）：是操作系统中的一项将独占设备改为共享设备的技术。
假脱机技术由输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程和输出进程、请求打印队列组成。
假脱机技术特点：1、提高了输入输出速度。
2、将独占设备改造为共享设备。
3、实现了虚拟设备功能。
分时系统的特点：多路性、交互性、独占性、及时性。
实时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性、和可靠性。
嵌入式系统的特点：系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性、多任务的操作系统。
网络操作系统的类型：客户/服务器模式（C/S），对等模式。
第1章操作系统引论-题库及参考答案
第1章操作系统引论－选择题参考答案一、选择题1.在计算机系统中，控制和管理各种资源、有效地组织多道程序运行的系统软件称为( )。
A. 文件系统B.操作系统C. 网络管理系统D. 数据库管理系统2.操作系统负责管理计算机系统的( )。
A. 程序B. 作业C.资源D. 进程3.按照所起的作用和需要的运行环境，操作系统属于( )。
A. 用户软件B. 应用软件C. 支撑软件D. 系统软件4.以下不属于操作系统具备的主要功能的是( )。
A. 内存管理B. 中断处理C.文档编辑D. CPU调度5.以下不属于操作系统关心的主要问题的是( )。
A. 管理计算机裸机B. 设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面C. 管理计算机系统资源D.高级程序设计语言的编译器6.为用户分配主存空间，保护主存中的程序和数据不被破坏，提高主存空间的利用率。
这属于( )。
A. 处理器管理B.存储器管理C. 文件管理D. 作业管理7.在实时系统中，一旦有处理请求和要求处理的数据时，CPU就应该立即处理该数据并将结果及时送回。
下面属于实时系统的是( )。
A. 计算机激光照排系统B. 办公自动化系统C. 计算机辅助设计系统D. 航空订票系统8.工业过程控制系统中运行的操作系统最好是( )。
A. 分时系统B.实时系统C. 分布式操作系统D. 网络系统9.在下列操作系统中，强调吞吐能力的是( )。
A. 分时系统B.多道批处理系统C. 实时系统D. 网络系统10. CPU状态分为核心态和用户态，从用户态转换到核心态的途径是( )。
A. 运行进程修改程序状态字B. 中断屏蔽C.系统调用D. 进程调度程序11.系统调用是由操作系统提供的内部调用，它( )。
A. 直接通过键盘交互方式使用B.只能通过用户程序间接使用C. 是命令接口中的命令D. 与系统的命令一样12.系统调用的目的是( )。
A.请求系统服务B. 终止系统服务C. 申请系统资源D. 释放系统资源13.操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口是( )。
第1章 操作系统引论
24
操作系统的主要功能 3.进程通信 主要是指进程之间的信息交换。 4.调度 1）作业调度 作业调度的基本任务，是从后备队列中按照一定的算法， 选择出若干个作业，为它们分配其必需的资源。 2）进程调度 进程调度的任务，是从就绪队列中选出一新进程，把处 理机分配给它，并为它设置运行现场使进程投入执行。
25
操作系统的主要功能 二、存储器管理功能 1.内存分配 1）内存分配的主要任务 为每道程序分配内存空间；提高存储器的利用率；允许正 在运行的程序申请附加的内存空间。 2）内存分配方式 ①静态分配方式 ②动态分配方式
26
操作系统的主要功能 3）内存分配机制中的结构和功能 ①内存分配数据结构 ②内存分配功能 ③内存回收功能 2.内存保护 1）内存保护的主要任务 确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行，彼此互 不干扰。 2）内存保护机制 一种比较简单的内存保护机制，是设置两个界限寄存器， 分别用于存放正在执行程序的上界和下界。
1
操作系统的目标和作用 一、 操作系统的目标 1.方便性 配置OS后可使计算机系统更容易使用。一个未配置OS 的计算机系统是极难使用的，因为计算机硬件只能识别0和1 这样的机器代码。 2.有效性 配置了OS后，可使CPU和I/O设备由于能保持忙碌状态而 得到有效的利用，且由于可使内存和外存中存放的数据有序而 节省了存储空间。此外，OS还可以通过合理地组织计算机的 工作流程，而进一步改善资源的利用率及提高系统的吞吐 量。
1.多道程序设计的基本概念
1）概念：让多个作业（算题）同时进入一个计算机系统 的主存储器并行执行，这种程序设计方法称为多道程序设计。 2）多道程序设计技术可带来以下好处: (1)提高CPU的利用率。 (2)可提高内存和I/O设备利用率。 (3)增加系统吞吐量。
第一章 操作系统引论
第一章操作系统引论1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1、计算机硬件上配置的OS的目标有：1）、方便性2）、有效性3）、可扩充性4）、开放性1.1.2 操作系统的作用1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS作为用户与计算机硬件系统之间接口的含义是：OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
或者说，用户在OS帮助下，能够方便、快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。
应注意，OS是一个系统软件，因而这种接口是软件接口。
图1-1 OS作为接口的示意图(1) 命令方式。
这是指由OS提供了一组联机命令(语言)，用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。
(2) 系统调用方式。
OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵计算机。
(3) 图形、窗口方式。
用户通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
2. OS作为计算机系统资源的管理者在一个计算机系统中，可将各种的硬件和软件资源分为四类：处理器、存储器、I/O 设备以及信息(数据和程序)。
OS的主要功能也正是针对这四类资源进行有效的管理。
3.*OS用作扩充机器对于一台完全无软件的计算机系统(即裸机)，即使其功能再强，也必定是难于使用的。
如果我们在裸机上覆盖上一层I/O设备管理软件，用户便可利用它所提供的I/O命令，来进行数据输入和打印输出。
此时用户所看到的机器，将是一台比裸机功能更强、使用更方便的机器。
通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚机器。
1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.不断提高计算机资源利用率2. 方便用户3. 器件的不断更新换代4. 计算机体系结构的不断发展5.不断提出新的应用需求1.2操作系统的发展过程1.2.1 无操作系统的计算机系统1. 人工操作方式从第一台计算机诞生(1945年)到50年代中期的计算机，属于第一代，这时还未出现OS。
人工操作方式有以下两方面的缺点：(1)用户独占全机。
第1章-引论
1
本章要点
1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 OS结构设计
2
为什么要学习操作系统？
设计操作系统 或者 修改现有的系统 大量“操作系统”存在，如 嵌入式系统 加深对OS的理解，有利于深入编程 用户为了开发应用程序必须与操作系统打交道 编程时借鉴操作系统的设计思想和算法 OS中所用的许多概念和技巧可以推广应用 选择购买操作系统 我们并不总使用Win98/2000/XP/2003
五、实时系统 1．应用需求 -实时控制 -实时信息处理 2．实时任务
周期性实时任务 非周期性实时任务 硬实时任务 软实时任务
3．实时系统与分时系统特征的比较 ⑴多路性 ⑵独立性 ⑶及时性 ⑷交互性 ⑸可靠性
18
1.2 操作系统的发展过程
六、微机操作系统的发展
1．单用户单任务操作系统 CP/M和MS-DOS 2．单用户多任务操作系统 微软公司的Windows 3．多用户多任务操作系统 UNIX OS
16
分时系统
1．分时系统的产生 • 人－机交互 • 共享主机 • 便于上机 将一台计算机提供给多个用户同时使用 2．分时系统实现中的关键问题 ⑴及时接收-多路卡 ⑵及时处理-所有作业进入内存、作业频繁获得处理 机 3．分时系统的特征 ⑴多路性 ⑵独立性 ⑶及时性 ⑷交互性
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1.2 操作系统的发展过程
•网络系统：用于连接所有客户机和服务器。
36
客户/服务器模式
2．客户/服务器之间的交互
(1)客户发送请求消息；（信息装配）
(2)服务器接收消息；
(3)服务器回送消息；
第1章 操作系统引论
操作系统引论一、操作系统的发展过程在学习每个科目是，都要了解它的发展过程，这个对我们掌握它的研究过程和将来发展方向和理解它有好处。
操作系统的发展过程主要有四个阶段。
1、第一代(1946年-1955年)：无操作系统这个时期包括手工操作方式和脱机输入输出方式计算机处于人工操作时代。
如下图图3 两位女士正在操作ENIAC这个时期，人在计算机里工作。
工作过程是：程序员将程序先用打孔机打在纸带上，然后装入纸带输入机，将程序和数据输入计算机，再启动计算机运行。
运行结果也是打在纸带上。
只有当一个程序运行完成，下一个用户才能上机。
特点：（1）一个用户独占资源。
（2）CPU等待人工操作。
手工的慢速和计算机的高速之间形成矛盾。
为了解决这个矛盾，引入了脱机输入输出方式。
（3）串行工作。
必须一个任务完成才能进行下一个任务。
脱机输入输出方式50年代末，出现脱机输入输出方式技术。
程序的输入和输出都是在外围机的控制下完成，是脱离主机的，因此称为脱机输入输出。
具体看课本什么是脱机、联机？是指输入输出设备是否和主机相连。
为什么要产生脱机技术？主要是解决CPU和外围设备之间速度不匹配的矛盾，CPU快，外围设备慢，读盘写盘都是机械方式慢。
因此把外围设备的输入输出处理和主机脱离，这样使得主机不用等待外围设备的输入输出。
特点：减少处理机的空闲时间（因为处理机不管输入输出只负责数据处理）。
提高了输入输出速度（因为专门有一个外围机负责输入输出了）。
2、第二代(1955年-1965年)：批处理系统什么是批处理技术？答：批处理技术就是计算机对一批作业进行处理。
详细说就是把一批作业编成一个作业执行序列。
每一批作业将有专门编程的监督程序自动依次处理。
单道批处理工作过程及单道批处理的概念监督程序将磁带（外存）上的第一个作业装入内存，把运行控制权交给该作业。
当作业处理完毕，又将控制权交给监督程序，再由监督程序把磁带（外存）上的第二个作业调入内存。
由于内存中始终只有一道作业。
第一章 操作系统引论
第一章操作系统引论
1.设计现代的操作系统的主要目标是提高资源的利用率和方便用户。
2.单批道处理系统是在解决人机矛盾和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾中发展起来的。
3.在单道处理机系统下的多道程序设计具有多道，宏观上同时运行和微观上交替运行的特点。
4.现在操作系统的两个最基本的特征是并发和资源共享，除此之外，它还具有虚拟性和异步性的特征。
5.从资源管理角度看，操作系统具有四大功能：处理机管理，存储器管理，设备管理和文件管理；为了方便用户，操作系统还必须提供友好的用户接口。
6.操作系统的基本类型主要有批处理系统，分时系统和实时系统。
7.批处理系统的主要有点是资源利用率高和系统吞吐量大；主要的缺点是无交互作业能力和作业平均周转时间长。
8.实现分时系统的关键问题是人机交互，为此必须引入时间片的概念，并采用时间片轮转调度算法。
9.分时系统的基本特征是：多路性，独立性，交互性，及时性。
10.若干事件在同一时间间隔内发生称为并发；若干事件在同一时刻发生称为并行。
11.实时系统可分为实时信息处理系统和实时控制系统；民航售票系统属于实时信息处理系统，而导弹飞行控制系统属于实时控制系统。
12.为了使实时系统高度可靠和安全，通常不强求资源利用率。
13.当前比较流行的微内核的操作系统结构，是建立在层次化结构的基础上的，而且还采用了客户机/服务器模式和面向对象程序设计。
全国计算机四级 操作系统 第一章 操作系统概论
操作系统第一章 操作系统概论操作系统的概念 计算机系统计算机系统包括硬件系统，软件系统,计算机系统的资源包括两大类硬件资源和软件资源==硬件系统：中央处理器，内存储器，外存储器，以及各种类型的输入输出设备（键盘，鼠标显示器，打印机）==软件系统：各种程序和数据软件系统又分为：应用软件，支撑软件（数据库，网络，多媒体），系统软件（操作系统，编译器） 操作系统的定义集中了资源管理功能和控制程序执行功能的一种软件称为操作系统。
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。
==向用户提供各种服务功能（一方面向程序开发和设计人员提供高效的程序设计接口，另一方面向使用计算机系统的用户提供接口）。
操作系统的特征：并发性、共享性、随机性、操作系统的功能：进程管理、存储管理、文件管理、设备管理、作业管理、用户与计算机之间接口、操作系统的发展1.手工制作2.早期批处理3.多道批处理4.分时系统5.UNIX 通用操作系统C 语言编写，多用户，多任务，分时操作系统，树形文件系统 6.个人计算机操作系统20世纪70年代微软MS DOS 单用户单任务 1984年苹果操作系统1992 微软交互式操作系统WINDOWS 3.1 1995 window951991 linux 遵循UNIX 标准POSIX ，继承UNIX 全部优点 7.安卓系统linux2.6内核2007.11.5操作系统分类按用户界面的使用环境和功能特征批处理操作系统，分时操作系统，实时操作系统，随后的发展多了个人操作系统，网络操作系统，分布式操作系统，嵌入式操作系统。
1批处理操作系统 特点：成批处理。
分类：简单批处理、多道批处理 目标：系统资源利用率高，作业吞吐率高（单位时间内计算机系统处理作业的个数）。
缺点：不能直接与计算机交互不适合调试程序一般指令和特权指令：=运行模式：用户模式，特权模式=人们把为用户服务的用户模式，称作为目态。
为系统专用的特权模式，称为管态。
第一章操作系统引论复习题(有答案)
第一章操作系统引论复习题（有答案）一、选择题A.用户与计算机之间的接口B.控制和管理计算机资源的软件C.合理地组织计算机工作流程的软件D.由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体2．操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的（）。
A.利用率B.可靠性C.稳定性D.兼容性3．操作系统是现代计算机系统不可缺少的组成部分，是为了提高计算机的（）和方便用户使用计算机而配备的一种系统软件。
A.速度B.利用率C.灵活性D.兼容性4．操作系统的基本类型主要有（）。
A.批处理系统、分时系统及多任务系统B.实时操作系统、批处理操作系统及分时操作系统C.单用户系统、多用户系统及批处理系统D.实时系统、分时系统和多用户系统5．所谓（）是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源。
A.多重处理B.多道程序设计C.实时处理D.并行执行6某．多道批处理系统的硬件支持是20世纪60年代初发展起来的（）。
A.RISC技术B.通道和中断机构C.集成电路D.高速内存7．下面关于操作系统的叙述中正确的是（）。
A.批处理作业必须具有作业控制信息B.分时系统不一定都具有人机交互功能C.从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多D.由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源8．（）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机。
A.网络B.分布式C.分时D.实时9．分时操作系统通常采用（）策略为用户服务。
A.可靠性和灵活性B.时间片轮转C.时间片加权分配D.短作业优先11．设计实时操作系统时，首先应考虑系统的（）。
A.可靠性和灵活性B.实时性和可靠性C.灵活性和可靠性D.优良性和分配性12某．在下列操作系统的各个功能组成部分中，（）不需要硬件的支持。
A.进程调度B.时钟管理C.地址映射D.中断系统13．在计算机系统中配置操作系统的主要目的是（）。
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工作方式
用户：用户是程序员、操作员、计算机专业人员。
编程语言：机器语言
输入输出：纸带或卡片
计算机的工作特点
用户独占全机：资源利用率低。
CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算
完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率低。
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
3.OS实现了对计算机资源的抽象（虚拟机观点）
➢OS是扩展机/虚拟机 ➢将覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚拟机。 ➢在裸机上添加：设备管理、文件管理、存储管理(内存和
外存)、处理机管理(CPU)等软件。那么用户此时看到的计 算机是一台功能强大、使用方便的计算机，但实际上，计 算机的硬件丝毫没有变化，这样的计算机称为软件扩充的 机器，或称软件虚拟机。
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
1.2 操作系统的发展过程
1.2.1 无操作系统的计算机系统 1.2.2 单道批处理系统 1.2.3 多道批处理系统 1.2.4 分时系统 1.2.5 实时系统
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
1.2.1 无操作系统的计算机系统
1.人工操作方式
1945-1950、电子管、集中计算。
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
1.1 操作系统的目标和作用
1.1.1 操作系统的目标 1.1.2 操作系统的作用 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
1.1.2 操作系统的作用
1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口(用户观点)
➢OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计
1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 操作系统的结构设计
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
计算机系统组成
计算机系统
2021/3/9 Tuesday
软件
应用软件 系统软件
DBMS,编译软件 操作系统
硬件及固件(裸机)
提高系统的吞吐量。
2.方便性(用户的观点)
操作系统最终是要为用户服务的。提供良好的、一致的用 户接口,弥补硬件系统的类型和数量差别,使计算机更容易 使用。
3.可扩充性
OS应采用层次化结构,以便于增加新的功能层次和模块,并 能修改老的功能层次和模块。
4.开放性
遵循标准规范,方便地实现互连,实现应用程序的可移植性 和互操作性。
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
1.1.1 操作系统的目标
目前存在着多种类型的OS,不同类型的OS,其目标 各有所侧重。通常在计算机硬件上配置的OS,其目标 有以下几点:
1.有效性 2.方便性 3.可扩充性 4.开放性
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
1.有效性(系统管理人员的观点)
提高系统资源利用率。
算机系统。
➢OS是一个系统软件，因而这种接口是软件接口。 ➢命令方式（命令接口） ➢联机用户接口(命令) ➢脱机用户接口(批处理) ➢系统调用方式（程序接口） ➢图形、窗口方式（图形接口）
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
用户
应用程序 系统调用 命令 图形、窗口
操作系统 计算机硬件
图1-1 OS作为接口的示意图
刘贤梅
3.无操作系统的主要问题
➢主要矛盾 ➢计算机处理能力的提高，手工操作的低效率(造成浪
费)。 ➢用户独占全机的所有资源。 ➢人机矛盾、CPU和I/O设备速度不匹配 ➢提高效率的途径 ➢批处理
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
1.2 操作系统的发展过程
1.2.1 无操作系统的计算机系统 1.2.2 单道批处理系统 1.2.3 多道批处理系统 1.2.4 分时系统 1.2.5 实时系统
应
用
种
作 DOS 系 程
各操
统序
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
2.OS作为计算机系统资源的管理者（设计者观点）
➢包括处理机、存储器、I/O设备及数据和程序等资源。 ➢管理的内容：资源的当前状态(数量和使用情况)、资源的
分配、回收和访问操作,相应管理策略(包括用户权限)。 ➢处理机管理 ➢存储器管理 ➢I/O设备管理 ➢文件管理
下面这些软件中哪些是操作系统？ Windows、Turbo C++、Word Visual FoxPro、UNIX、VI Turbo ASM、Linux 用户自己编写的一个C语言程序 极品飞车
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
内容概述
操作系统属于软件中的系统软件，起到对系统资源进行管 理和分配,提高运行效率的作用。
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
1.1 操作系统的目标和作用
1.1.1 操作系统的目标 1.1.2 操作系统的作用 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力
1.不断提高计算机资源利用率 计算机发展的初期，计算机系统昂贵，用作集中计算。
2.方便用户 改善用户上级、调试程序时的条件。人机交互。
3.器件的不断更新换代 CPU的位宽度(指令和数据)、快速外存(摩尔定律)。
4.计算机体系结构的不断发展 从单处理机到多处理机、从单机OS到网络OS。
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特征 1.4 操作系统的主要功能 1.5 操作系统的结构设计
事先将用户程序或数据的纸带或卡片放入纸带输入机,在 外围机的控制下输入到磁带上,CPU从磁带上读入数据;输 出过程正好相反。
输入设备 外围机
磁盘或 磁带
主机
磁盘或 磁带
外围机 输出设备
图1-3 脱机I/O示意图源自这种脱机I/O方式的主要优点如下:
减少了CPU的空闲时间。
(2)提高I/O速度。
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
应用用户
应用开发人员
应用软件 系统工具 操作系统 计算机硬件
操作系统 开发人员
紧贴系统硬件之上,所有其他软件之下(是其他软件的 共同环境)
2021/3/9 Tuesday
刘贤梅
1.1 操作系统的目标和作用
1.1.1 操作系统的目标 1.1.2 操作系统的作用 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力