操作系统第一章
操作系统第一章详解(考研)精品PPT课件
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 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。
第一章 操作系统引论
(3) 图形、窗口方式：用户通过屏幕上的窗口和 图标来实现与OS的通信，并取得它的服务。（用户 接口）
第一章 操作系统引论
用户 应用程序 系统调用 命令 图标、窗口
操作系统 计算机硬件
图 1-1 OS作为接口的示意图
第一章 操作系统引论
2. OS作为计算机系统资源的管理者
计算机系统资源： 硬件：处理器
I/O软 件 物理接口
硬件 虚机器
图1-2 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
第一章 操作系统引论
3. OS实现了对计算机资源的抽象
同样，可以再覆盖一层用于文件管理的软 件，由它来实现对文件操作的细节，并向 上提供一组对文件进行存取操作的命令， 方便用户对文件进行存取。
由此可见，OS是铺设在计算机硬件上的 多层系统软件，它们不仅增强了系统的功 能，而且还隐藏了对硬件操作的细节，由 它们实现了对计算机硬件操作的多个层次 的抽象。
第一章 操作系统引论
外围机（卫星机）
外围机：专门用于与I/O设备打交道，完 成面向用户的输入输出（纸带或卡片）， 中间结果暂存在磁带或磁盘上。
第一章 操作系统引论
1.1.1 操作系统的目标
有效性：提高系统资源的利用率；提高系 统的吞吐量（指系统在单位时间内所完成 的总工作量）。
方便性：配置操作系统后可使计算机系统 更容易使用。
计算机操作系统(第三版)第一章练习题及答案
4•目前存在的基木的操作系统类型是：（批处理系统.分时系统.实时系统）
5•操作系统是一组控制和管理计算机和资源，合理地对各类作业进行,以及方
便用户使用的的集合。（换件，软件，调度，程序）
文件系统
设备管理
内存管理操作系统核心
CPU管理
锁件
四、填空題
L—方便性—和—有效性—是设计操作系统时昴重要的两个目标。
说明：需要学握4个目标。（可扩充性、开放性）
2•随肴_VLSI—技术和il•算机技术的迅速发展.计算机映件和体系结构也随之得到迅速发展。
3•用户可以通过三种方式使用计算机：_命令方式•_系统调用方式•_图形窗口方式
供选择的答案：
⑴⑵［3］：
A、单用户系统
D、微机操作系统
［4］： A.计算机激光照排系统
C、讣算机辅助设计系统D、航空订票系统
4、操作系统是为了提商讣算机的［1B］和方便用户使用计算机而配豐的基本软件。它负责管理讣算机系 统中的［2C］・其中包括［3F］, ［4A］,外部设备和系统中的数据。操作系统中的［3］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［5B］。供选择的答案:
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） o
A.充分利用CPS减少CPU等待时间B・提拓实时响应速度
C.有利于代码共宇，减少主.辅存信息交换址D.充分利用存储器
7、并发性是指若干爭件在（B）发生。
A.同一时刻B.同一时间间隔内C.不同时刻D.不同时间间隔内
操作系统 第一章
第一章练习题及参考答案一、单项选择题1.操作系统是一种（）。
A.应用软件B。
系统软件C。
通用软件D。
工具软件2.操作系统的（）管理部分负责对进程进行调度。
A．存储器 B。
设备 C。
文件 D。
处理机3.（）要保证系统有较高的吞吐能力。
A．批处理系统 B．分时系统 C．网络操作系统 D．分布式操作系统4.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B．单用户系统、多用户系统和批处理系统C．批处理操作系统、分时操作系统及实时操作系统D．实时系统、分时系统和多用户系统5.使多个用户通过与计算机相连的终端、以交互方式同时使用计算机的操作系统（）。
A．单道批处理系统B．多道批处理系统C．分时系统D．实时系统6.计算机操作中，最外层的是（）。
A．硬件系统B．系统软件C．支援软件D．应用软件7.所谓（）是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运动状态，这些作业贡献共享处理机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.共同处理8.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能力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9．分时操作系统通常采用（）策略为用户服务。
A．时间片加权分配 B．短作业优先 C.时间片轮转 D.可靠性与灵活性10.若把操作系统看作计算机资源的管理者，下列的（）不属于操作系统所管理的资源A．磁盘 B. 内存 C. CPU D. 中断11.在下列操作系统的各个功能组成部分中，（）不需要硬件支持。
A．进程调度 B.时钟管理 C.地址映射 D.中断系统12.在指令系统中只能由操作系统使用的指令称为（）A．系统指令 B.设备指令 C.非特权指令 D. 特权指令二、多项选择题1.操作系统的主要设计目标是（）A.可扩充性B.使得计算机使用方便C.管理计算机资源D.计算机系统能高效工作2.计算机的软件分为（）。
操作系统-第一章-概述
操作系统-第⼀章-概述1.1 操作系统的概念、功能和⽬标概念操作系统(Operating System，OS)是指 控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的⼯作和资源的分配，为⽤户和其他软件提供⽅便的接⼝和环境 的程序集合。
它是计算机系统中最基本的系统软件。
功能和⽬标①操作系统是系统资源的管理者②向上提供⽅便易⽤的服务③是最接近硬件的⼀层软件①操作系统是系统资源的管理者（管理功能）作为系统资源的管理者，其⽬标是安全、⾼效，提供的功能有：处理机管理管理处理机的分配与运⾏，解决冲突问题，可以理解为对进程的管理进程管理：进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度存储器管理为了提⾼多道程序运⾏效率，⽅便⽤户使⽤内存分配、地址映射、内存保护、共享和内存扩充⽂件管理操作系统负责管理⽂件的系统称为⽂件系统⽂件存储空间的管理、⽬录管理、⽂件读写管理和保护设备管理完成⽤户的IO请求，⽅便⽤户使⽤设备，提⾼设备的利⽤率缓冲管理、设备分配、设备处理、虚拟设备②向上提供⽅便易⽤的服务（接⼝功能）操作系统为⽤户和软件提供服务，通过提供接⼝来完成：命令接⼝联机控制⽅式：交互式命令接⼝，适⽤于分时或者实时系统，就像⼈与机器对话⼀样。
(⽤户说⼀句，系统跟着做⼀句)脱机控制⽅式：批处理命令接⼝，提交⼀组作业，系统进⾏处理，⽤户不能⼲预作业的运⾏。
(⽤户说⼀堆，系统跟着做⼀堆)程序接⼝由⼀组系统调⽤命令组成(也称作系统调⽤或者⼴义指令)可以在程序中进⾏系统调⽤来使⽤程序接⼝。
普通⽤户不能直接使⽤程序接⼝，只能通过程序代码间接使⽤。
此外还有GUI图形⽤户界⾯，可以说 命令接⼝和GUI是直接给⽤户使⽤的，⽽程序接⼝是给软件或是程序员使⽤的。
③是最接近硬件的⼀层软件（扩充机器）作为最接近硬件的⼀层软件，操作系统需要实现对硬件机器的扩展，将CPU、内存、磁盘、显⽰器、键盘等硬件合理地组织起来，让各种硬件能够相互协调配合，实现更多更复杂的功能。
第1章操作系统概论
1.执行的系统软件，已经存在很多年，其功能和内涵 也在不断丰富和扩充，所以至今仍无法给出一个严格和统一的定义。但比较公认的 定义是：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方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系 统软件。
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1.1.2 操作系统的形成和发展
1946年诞生第一台计算机至今，计算机经历了60多年的发展时期，操作系统 伴随计算机硬件的发展及应用的日益广泛而发展。最初的计算机系统上没有操作系 统，软件的概念也不明确。随着处理器集成技术、中断技术和通道技术等硬件技术 的不断发展，促进了软件概念的形成，从而也推动了操作系统的形成和发展。而操 作系统等软件的发展反过来也促进了硬件的发展。粗略地说，操作系统的发展是由 人工操作阶段过渡到早期批处理阶段而具有其雏形，而后发展到多道程序系统时才 逐步完善的。
3
操作系统的主要目标可归结为以下几个：
1. 方便使用：操作系统通过对外提供各种接口，尽可能简化用户操作，提高计 算机系统的易用性。例如，用户可以直接输入命令或点击屏幕上显示的菜单，操作 程序的运行和计算机的使用；而计算机软件开发人员可以在程序中利用系统调用直 接对磁盘的文件或外部设备上检测数据进行读写操作。
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卡片 纸带
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图1-1人工操作方式的计算过程
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2. 批处理系统
早期批处理系统借助于作业控制语言（Job Control Language, JCL）对人工 操作方式进行了变革。用户可以通过脱机方式控制和实用计算机，通过作业控制卡 来描述对作业的加工和控制步骤，并把作业控制卡连同程序、数据一起提交给操作 员，操作员收集到一批作业后一起把它们放到卡片机上输入计算机。计算机上则运 行一个驻留内存的执行程序，以对作业进行自动控制和成批处理。显然，这种系统 能实现作业到作业的自动转换，缩短作业的准备和创建时间，减少人工操作和人工 干预，提高了计算机的使用效率。
操作系统第1章练习题
第1章操作系统引论1.1 典型例题解析【例1】试说明操作系统与硬件、其它系统软件以及用户之间的关系。
答：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件和软件资源，并向用户提供良好的界面。
操作系统与硬件紧密相关，它直接管理着硬件资源，为用户完成所有与硬件相关的操作，从而极大地方便了用户对硬件资源的使用，并提高了硬件资源的利用率。
操作系统是一种特殊的系统软件，其它系统软件与运行在操作系统地基础之上，可获得操作系统提供的大量服务，也就是说，操作系统是其它系统软件和硬件的接口。
而一般用户使用计算机除了需要操作系统支持外，还需要用到大量的其它系统软件和应用软件，以使其工作更加方便和高效。
【例2】操作系统具有哪些特征？它们之间有何关系？答：操作系统的特征有并发、共享、虚拟和异步性。
它们的关系如下：（1）并发和共享是操作系统最基本的特征。
为了提高计算机资源的利用率，操作系统必然要采用多道程序设计技术，使多个程序共享系统的资源，并发的执行。
（2）并发和共享互为存在的条件。
一方面，资源的共享以程序（进程）的并发执行为条件，若系统不允许程序并发执行，自然不存在资源的共享问题；另一方面，若系统不能对资源共享实施有效管理，协调好各个进程对共享资源的访问，也必将影响到程序的并发执行，甚至根本无法并发执行。
（3）虚拟以并发和共享为前提条件。
为了使并发进程能更方便、更有效地共享资源，操作系统经常采用多种虚拟技术来在逻辑上增加CPU和设备的数量以及存储器的容量，从而解决众多并发进程对有限的系统资源的竞争问题。
（4）异步性是并发和共享的必然结果。
操作系统允许多个并发进程共享资源、相互合作，使得每个进程的运行过程受到其他进程的制约，不再“一气呵成”，这必然导致异步性特征的产生。
【例3】简述并发与并行的区别。
答：并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念。
并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
操作系统第一章习题(os引论)(考试必备)
一、填空题1. 操作系统是一种。
A．通用软件 B．系统软件C．应用软件 D．软件包2．操作系统是对进行管理的软件。
A. 软件 B．硬件C．计算机资源 D．应用程序3.从用户的观点看，操作系统是。
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4.操作系统的功能是进行处理机管理、管理、设备管理及文件管理。
A．进程 B．存储器C．硬件 D．软件5．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6．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7. 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8．如果分时操作系统的时间片一定，那么，则响应时间越长。
A．用户数越少 B．用户数越多C．内存越少 D. 内存越多二、填空题1. 操作系统的基本功能包括（）、（）、（）、（），除此之外还为用户使用操作系统提供了用户接口。
2．计算机系统是由( )和( )两部分组成。
3．如果操作系统具有很强的交互性，可同时供多个用户使用，但时间响应不太及时，则属于（）类型；如果操作系统可靠，时间响应及时但仅有简单的交互能力，则属于（）类型；如果操作系统在用户提交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于（）类型。
4．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：（）和（）。
三、简答题1．什么叫多道程序？试述多道程序设计技术的基本思想及特征。
为什么对作业进行多道批处理可以提高系统效率？2．批处理系统、分时系统和实时系统各有什么特点？各适合应用于哪些方面？。
第1章_操作系统概述习题及答案
第一章操作系统概述习题及答案一、填空题1．用户与操作系统的接口有，两种。
【答案】命令接口，系统调用【解析】按用户界面的观点，操作系统是用户与计算机之间的接口。
用户通过操作系统提供的服务来有效地使用计算机。
一般操作系统提供了两类接口为用户服务，一种是程序一级的接口，即通过一组广义指令（或称系统调用）供用户程序和其他系统程序调用；另一种是作业一级的接口，提供一组控制命令供用户去组织和控制自己的作业。
2．用户程序调用操作系统有关功能的途径是。
【答案】利用系统调用命令【解析】系统调用命令是操作系统专门给编程人员提供的调用操作系统有关功能的途径，一般在汇编语言和C语言中都提供了使用系统调用命令的方法。
编程人员可以在这些语言中利用系统调用命令动态请求和释放系统资源。
3．UNIX系统是①操作系统，DOS系统是②操作系统。
【答案】①分时（或多用户、多任务），②单用户（或单用户、单任务）【解析】UNIX系统是一个可供多个用户同时操作的会话式的分时操作系统，DOS系统是为个人计算机设计的一个单用户操作系统。
4．现代计算机中，CPU工作方式有目态和管态两种。
目态是指运行①程序，管态是指运行②程序。
执行编译程序时，CPU处于③。
【答案】①用户，②操作系统，③目态【解析】CPU工作方式分为目态和管态，主要是为了把用户程序和操作系统程序区分开，以利于程序的共享和保护。
5．从资源分配的角度讲，计算机系统中的资源分为、、和。
操作系统相应的组成部分是、、和。
【答案】处理机、存储器、输入／输出设备和文件资源；处理机管理、存储器管理、设备管理和文件系统【解析】计算机系统中的资源分为硬件资源和软件资源。
硬件资源有处理机、内／外存储器及输入／输出设备。
而软件资源指的是程序、数据和相应的文档。
从资源管理的观点，操作系统是计算机资源系统的管理系统，它提供了处理机管理、存储器管理、输入／输出设备管理和信息文件管理的功能。
对每种资源的管理都可从提供资源情况的记录、资源分配策略、资源分配和回收等几个方面来加以讨论。
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。
操作系统第一章总结
操作系统第一章总结《操作系统第一章总结》嘿，朋友们！咱今天来聊聊操作系统这神奇的玩意儿，就从它的第一章开始。
你想想看，操作系统就像是一个大管家，把电脑里的各种事儿都安排得妥妥当当。
它要管着硬件，让那些零件们都乖乖听话，协同工作；还要照顾好软件，给它们提供合适的环境来运行。
就说开机吧，这看似简单的动作，背后可都是操作系统在默默努力呢。
它得快速地启动起来，然后把该准备的都准备好，就像咱早上起来要刷牙洗脸，整理好自己才能出门一样。
还有啊，它得管理好内存。
内存就像是房子里的房间，程序们就像是来住店的客人。
操作系统得给这些客人安排好房间，不能让它们乱了套。
如果房间不够了，它还得想办法腾挪一下，让大家都能有地方待。
文件系统也是操作系统的重要职责之一。
它就像是一个超级大的文件柜，把我们的各种资料都整理得井井有条。
我们想找什么文件，它都能快速地给我们找出来，可厉害了。
任务调度呢，就像是个指挥交通的警察。
这么多程序都想运行，它得合理安排时间，让大家都能有机会露个脸，不至于有的程序等得花儿都谢了还没轮到它。
我记得有一次，我电脑突然变得特别卡，后来才发现是有些程序占用了太多资源，操作系统忙不过来了。
这就好像一个管家一下子要照顾太多调皮的孩子，有点力不从心啦。
其实操作系统的第一章就像是给我们打开了一扇通往计算机世界的大门。
让我们初步了解了这个神奇的世界是怎么运转的。
它看似平凡，却在背后默默付出，让我们能顺畅地使用电脑。
总之呢，操作系统第一章告诉我们，它是电脑的灵魂，没有它，电脑就像没了主心骨。
它让一切都变得有序，让我们能轻松愉快地和电脑打交道。
所以啊，我们得好好感谢这个默默奉献的大管家呀！。
第一章操作系统引论
推动操作系统发展的主要动力
不断提高计算机资源利用率： 方便用户： 器件的不断更新换代： 计算机体系结构的不断发展： 不断提出新的应用需求：
1.2操作系统的发展过程
在20世纪50年代中期，出现了第一个简单的批处理 OS；60年代中期开发出多道程序批处理系统；不久又推 出分时系统，与此同时，用于工业和武器控制的实时OS 也相继问世。20世纪70到90年代，是VLSI和计算机体系 结构大发展的年代，导致了微型机、多处理机和计算机 网络的诞生和发展，与此相应地，也相继开发出了微机 OS、多处理机OS和网络OS，并得到极为迅猛的发展。
多道批处理系统是一种十分有效，但又非常复杂的系统， 为使系统中的多道程序间能协调地运行，系统必须解决下述 一系列问题：
(1) 处理机争用问题。既要能满足各道程序运行的需要， 又要能提高处理机的利用率。
(2) 内存分配和保护问题。系统应能为每道程序分配必 要的内存空间，使它们“各得其所”，且不会因某道程序出 现异常情况而破坏其它程序。
(5) 作业管理问题。系统中存在着各种作业(应用程序)， 系统应能对系统中所有的作业进行合理的组织，以满足这些 作业用户的不同要求。
(6) 用户与系统的接口问题。为使用户能方便的使用操作 系统，OS还应提供用户与OS之间的接口。
4、分时系统(Time Sharing System)
分时系统的引入：
前面所介绍的多道批处理系统、分时系统和实 时系统这三种基本操作系统都具有各自不同的特征， 如批处理系统有着高的资源利用率和系统吞吐量； 分时系统能获得及时响应；实时系统具有实时特征。 除此之外，它们还共同具有并发、共享、虚拟和异 步四个基本特征。
并发
并行与并发：
并行性：多个事件在同一时刻发生 并发性：多个事件在同一时间间隔内发生。
操作系统第一章答案
第一章操作系统引论1、设计现代OS的主要目标是什么？P1答：其主要目标是有效性、方便性、可扩充性、开放性。
2、OS的作用可表现在哪几个方面？P2-P3答：1、OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接口；2、OS 作为计算机资源的管理者；3、OS 实现了对计算机资源的抽象；3、为什么说OS实现了计算机资源的抽象？P4答：OS 是铺设在计算机硬件上的多层系统软件，它们不仅增强了系统的功能，而且还隐藏了对硬件操作的细节，由它们实现了对计算机硬件操作的多个层次的抽象。
值得说明的，对一个硬件在底层进行抽象后，在高层还可再次对该资源进行抽象，成为更高层的抽象模型。
随着抽象层次的提高，抽象接口所提供的功能就越来越强，用户使用起来也更加方便。
4、试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？P7，P4-P5答：为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量，在该系统中，用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU 和系统中各种资源。
在OS 中引入多道程序设计技术可带来以下好处：提高CPU 和利用率、可提高内存和I/O 设备利用率、增加系统吞吐量。
主要动力：1、不断提高计算机资源的利用率；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、何谓脱机I/O和联机I/O？P6答：脱机I/O方式：由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的，或者说，它们是在脱离主机的情况下进行的，故称为脱机输入/输出方式。
联机I/O方式：在主机的直接控制下进行输入/输出的方式称为联机输入/输出方式。
6、试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？P9答：分时系统它能很好地将一台计算机提供给多个用户同时使用，提高计算机的利用率。
1、人-机交互；2、共享主机；3、便于用户上机。
7、实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？P10答：其最关键的问题是如何使用户能与自己的作业进行交互，即当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，再将结果返回给用户。
操作系统原理-第一章 绪论
第1章操作系统概述例1影响计算机系统性能的主要因素是什么？解: 影响计算机系统性能的主要因素分为软件和硬件两个方面：(1)硬件方面主要是指构成计算机系统器件的性能和硬件的体系结构，如存储器的速度和容量、多处理机结构、总线结构等。
(2)软件方面主要是指操作系统，因为操作系统决定了硬件是否能被用户使用、硬件的功能是否能发挥出来、其它软件能否在计算机系统上运行。
例2说明操作系统与软件的关系解: 操作系统与软件的关系如下：(1)操作系统是每台计算机必备的系统软件。
(2)操作系统是所有软件运行的基础，所有的其他软件都是建立在操作系统基础之上的，并得到它的支持和服务。
同硬件一样，软件资源也要操作系统进行有效的管理。
(3)软件的开发依赖于操作系统。
开发软件必需在一定的操作系统环境下进行，操作系统所能提供的功能支持在一定程度上决定软件开发的难易程度。
(4)操作系统影响软件的生命周期。
如果主流操作系统的变更，就意味着一批应用软件生命的结束。
(5)应用软件是操作系统上的可用资源，是操作系统生存的基础。
如何评论一个操作系统的好坏？不仅要考虑其可靠性、易用性、安全性、兼容性等等，还要衡量在此操作系统上开发出的软件的数量和质量。
许多用户使用操作系统的主要目的是使用其上的能够完成某种特定功能的应用软件，例如某些财务公司安装有微软的Windows系列操作系统，而其工作中经常使用的却是Windows上开发的各种财务软件，此财务软件是Windows操作系统上的可用资源。
只有拥有大量应用软件的操作系统才能更多的占有市场，具有旺盛的生命力。
微软的Windows系列是PC机上最流行的操作系统，它不仅拥有众多的软件产品，如软件开发工具VB、VC++、办公软件Office 等，还有大量的应用软件。
尽管其操作系统价格高，性能还有许多不足之处，还是拥有大量的用户。
如果说PC上的CPU不用Intel还可以用AMD或其它公司芯片的话，操作系统则除了选择Windows，其它选择都是困难的。
《操作系统》课程教案
《操作系统》课程教案第一章：操作系统概述1.1 教学目标了解操作系统的定义、功能和作用掌握操作系统的基本组成和分类理解操作系统的历史和发展1.2 教学内容操作系统的概念操作系统的功能：进程管理、存储管理、文件管理、作业管理和用户接口操作系统的分类：批处理系统、分时系统、实时系统和分布式系统操作系统的历史和发展1.3 教学方法采用讲授和讨论相结合的方式，介绍操作系统的概念和功能通过案例分析，使学生了解操作系统的实际应用场景引导学生思考操作系统的未来发展1.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：操作系统的概述和分类案例：Windows、Linux、Mac OS等操作系统的介绍1.5 教学评估课堂讨论：了解学生对操作系统的认识和理解程度期中期末考试：测试学生对操作系统知识的掌握程度第二章：进程管理2.1 教学目标掌握进程的概念和属性理解进程的状态转换和调度算法掌握进程同步和互斥的原理及实现方法2.2 教学内容进程的概念和属性：进程的定义、进程的标识符、进程的属性进程的状态转换：进程的状态及其转换条件进程调度算法：先来先服务算法、短作业优先算法、轮转算法和高响应比优先算法进程同步和互斥：同步的概念、互斥的概念、信号量机制和管程机制2.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解进程的概念和属性通过模拟实验，让学生掌握进程的状态转换和调度算法通过案例分析，使学生了解进程同步和互斥的应用场景2.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：进程的概念和属性、进程的状态转换和调度算法、进程同步和互斥实验软件：模拟进程调度和同步互斥的实验环境2.5 教学评估课堂讨论：了解学生对进程概念和属性的理解程度实验报告：评估学生对进程状态转换和调度算法的掌握程度期中期末考试：测试学生对进程管理知识的掌握程度第三章：存储管理3.1 教学目标掌握存储管理的基本概念和任务理解内存分配和回收策略掌握虚拟存储器和分页、分段机制3.2 教学内容存储管理的基本概念和任务：存储管理的任务、存储管理的层次结构内存分配和回收策略：首次适应法、最佳适应法和最坏适应法虚拟存储器：虚拟存储器的概念、虚拟内存的实现机制分页和分段机制：分页机制、分段机制、分页和分段的比较3.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解存储管理的基本概念和任务通过模拟实验，让学生掌握内存分配和回收策略通过案例分析，使学生了解虚拟存储器和分页、分段机制的应用场景3.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：存储管理的基本概念和任务、内存分配和回收策略、虚拟存储器和分页、分段机制实验软件：模拟内存分配和回收的实验环境3.5 教学评估课堂讨论：了解学生对存储管理基本概念和任务的理解程度实验报告：评估学生对内存分配和回收策略的掌握程度期中期末考试：测试学生对存储管理知识的掌握程度第四章：文件管理4.1 教学目标掌握文件和目录的概念理解文件存储结构和存取方法掌握文件系统的实现和操作4.2 教学内容文件和目录的概念：文件的概念、目录的概念文件存储结构和存取方法：顺序存储结构、存储结构、索引存储结构文件系统的实现和操作：文件系统的组织结构、文件系统的创建和删除、文件的打开和关闭4.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解文件和目录的概念通过模拟实验，让学生掌握文件存储结构和存取方法通过案例分析，使学生第四章：文件管理（续）4.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：文件和目录的概念、文件存储结构和存取方法、文件系统的实现和操作实验软件：模拟文件存储和访问的实验环境4.5 教学评估课堂讨论：了解学生对文件和目录概念的理解程度实验报告：评估学生对文件存储结构和存取方法的掌握程度期中期末考试：测试学生对文件管理知识的掌握程度第五章：作业管理5.1 教学目标掌握作业的概念和分类理解作业调度和进程调度的关系掌握作业管理和进程管理的基本方法5.2 教学内容作业的概念和分类：批作业、交互式作业、批处理作业作业调度：作业调度的任务和算法进程调度：进程调度的任务和算法作业管理和进程管理的基本方法：作业队列的管理、进程队列的管理5.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解作业的概念和分类通过模拟实验，让学生掌握作业调度和进程调度的关系通过案例分析，使学生了解作业管理和进程管理的基本方法5.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：作业的概念和分类、作业调度和进程调度的关系、作业管理和进程管理的基本方法实验软件：模拟作业调度和进程调度的实验环境课堂讨论：了解学生对作业概念和分类的理解程度实验报告：评估学生对作业调度和进程调度的掌握程度期中期末考试：测试学生对作业管理知识的掌握程度第六章：用户接口6.1 教学目标掌握命令接口和图形用户接口的概念理解命令接口的设计和实现理解图形用户接口的设计和实现6.2 教学内容命令接口的概念：命令接口的定义、命令接口的设计原则命令接口的实现：命令的解析、命令的执行图形用户接口的概念：图形用户接口的定义、图形用户接口的设计原则图形用户接口的实现：图形界面的设计、图形界面的交互6.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解命令接口和图形用户接口的概念通过模拟实验，让学生掌握命令接口的设计和实现通过案例分析，使学生了解图形用户接口的设计和实现6.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：命令接口和图形用户接口的概念、设计和实现实验软件：模拟命令接口和图形用户接口的实验环境课堂讨论：了解学生对命令接口和图形用户接口概念的理解程度实验报告：评估学生对命令接口设计和实现的掌握程度期中期末考试：测试学生对用户接口知识的掌握程度第七章：操作系统安全7.1 教学目标掌握操作系统安全的基本概念理解操作系统的安全机制掌握操作系统的安全策略7.2 教学内容操作系统安全的基本概念：安全威胁、安全属性操作系统的安全机制：访问控制、身份认证、审计和监控操作系统的安全策略：最小权限原则、安全分层模型7.3 教学方法采用讲授和案例分析相结合的方式，使学生理解操作系统安全的基本概念通过模拟实验，让学生掌握操作系统的安全机制通过讨论，使学生了解操作系统的安全策略7.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：操作系统安全的基本概念、安全机制和安全策略案例：操作系统安全威胁的实例分析7.5 教学评估课堂讨论：了解学生对操作系统安全概念的理解程度案例分析报告：评估学生对操作系统安全机制的掌握程度期中期末考试：测试学生对操作系统安全知识的掌握程度第八章：操作系统性能评价8.1 教学目标掌握操作系统性能评价的基本概念和方法理解操作系统性能评价的指标和准则掌握操作系统性能评价的实验方法和工具8.2 教学内容操作系统性能评价的基本概念：性能评价的目的、性能评价的方法操作系统性能评价的指标和准则：响应时间、吞吐量、CPU利用率操作系统性能评价的实验重点和难点解析1. 进程的概念和属性：理解进程的定义和各种属性是理解操作系统其他概念的基础。
计算机操作系统 第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
单道批处理系统
自动性 作业能够自动地逐个依次运行，无须人工干预 顺序性 各道作业的完成顺序与进入内存的顺序相同 单道性 内存中仅有一道程序运行
第一章 操作系统引论
多道批处理系统
20世纪60年代中期，引入了多道程序设计技术，由此形 成了多道批处理系统（Multiprogrammed Batch Processing System）。
脱机输入/输出方式
外围机 主机
磁带
磁带
磁带
磁带
外围机
输出设备
第一章 操作系统引论
无操作系统的计算机系统
当CPU需要输出时，可由CPU直接高速地把数据从内存送 到磁带上，然后再在另一台外围机的控制下，将磁带上的结果 通过相应的输出设备输出。
脱机输入/输出方式
主机
磁带
磁带
外围机
输出设备
第一章 操作系统引论
用户
应用程序 系统调用 命令 图标、窗口 操作系统 计算机硬件
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 操作系统的作用
OS作为计算机系统的资源管理者 硬件资源：处理器、存储器、I/O设备 信息资源：程序和数据
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 操作系统的作用
OS实现了对计算机资源的抽象
操作系统课程是计算机教育的必修内容 计算机专业的核心课 技术开发的理论基础
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数据结构 操作系统
计算机组成原理 计算机网络
第一章 操作系统引论
课程简介—Important？
操作系统第1章绪论
1.2.6 通用操作系统 通用操作系统：同时兼有多道批处理、分时、 实时处理的功能，或其中两种以上的功能。 实时和批处理相结合：通常把实时任务称为前 台作业，批作业称为后台作业。 批处理和分时处理相结合：分时批处理系统。
1.2.7 操作系统的进一步发展 操作系统进一步的发展： （1）个人计算机上的操作系统，例如DOS系统。 （2）嵌入式操作系统。 （3）网络操作系统。 （4）分布式操作系统。 （5）智能化操作系统。
(3) 分布式操作系统对用户是透明的。计算机网络不 是。 (4) 分布式系统的基础是网络。分布式系统已不仅是 一个物理上的松散耦合系统，同时还是一个逻辑上 紧密耦合的系统。 (5) 分布式系统还处在研究阶段。
1.4 操作系统功能
操作系统的基本功能: (1)处理机管理 (2)存储管理 (3)设备管理 (4)信息管理(文件系统管理) (5)用户接口 1.4.1 处理机管理 处理机管理:解决在多道程序或多用户的情况下组 织多个作业同时运行时对处理机分配调度策略、分 配实施和资源回收等问题。
1.4.2 存储管理 主要工作： (1) 内存分配和回收。 (2) 存储保护。 (3) 内存扩充。
1.4.3 设备管理 主要工作： (1) 通道、控制器、输入输出设备的分配和管理。 常需要采用虚拟技术和缓冲技术。 (2) 设备独立性。
1.4.4 信息管理(文件系统管理) 管理 对象：系统的软件资源的管理。 解决的问题: （1）在使用文件时避免引起混乱，甚至遭受破坏。 （2）信息的共享、保密和保护。
1. 联机批处理 慢速的输入输出(I/O)设备和主机直接相连。 作业的执行过程为: (1) 用户提交作业：程序、数据和作业说明书; (2) 作业被作成穿孔纸带或卡片; (3) 操作员有选择地把若干作业合成一批，通过 输入设备(纸带输入机或读卡机) 把它们存入磁带; (4) 监督程序读入一个作业; (5) 从磁带调入汇编程序或编译程序，将用户作 业源程序翻译成目标代码;
计算机操作系统第一章习题
实践篇
4）改变Windows命令行窗口的前景和背景色 输入命令 color fc 也可输入命令 color help 来查看各种颜色的代码表示 5）改变命令行窗口的标题
title “Windows命令行窗口”
6) 显示或设置系统日期 输入date 7）显示或设置系统时间 输入命令 time 8）显示当前时区设置 W32tm/tz 9)创建宏 输入命令 doskey ls=dir/w 因ls不是dos命令，所以第一次输入时，系统不能识别，而做了定义之后， ls命令被定义为dir/w了。所以再用ls时，能够列出当前目录信息.
多道、非抢占式运行的时间关系图
第一章 操作系统引论
I/O
A
B
计算 A
B
A
C
C
B
C
30
70 80 100 120 130 140 170 190
多道、抢占式运行的时间关系图 单道程序环境下，总的运行时间为260ms。 多道程序环境下，如果CPU不能被抢占，总的运行时间为180ms； 多道程序环境下，如果CPU可被抢占，总的运行时间为190ms。
6. 多道程序设计是指（D）。 A 在实时系统中并发运行多个程序 B 在分布系统中同一时刻运行多个程序 C 在一台处理机上同一时刻运行多个程序 D 在一台处理机上并发运行多个程序
第一章 操作系统引论
作业
7.按照计算机系统层次结构的一般原则，从用户角度将依次看到（B）。 A. C语言编译程序，用C语言写的某单位的人事管理程序，操作系统 B. 用C语言写的某单位的人事管理程序，C语言编译程序，操作系统 C. 操作系统，用C语言编写的人事管理程序，C语言编译程序 D.用C语言编写的人事管理程序，操作系统，C语言编译程序
计算机操作系统第一章作业及答案
第一章作业1、设计现代OS的主要目标是什么？答：有效性、方便性、可扩充性、开放性。
10、试从交互性、及时性、以及可靠性方面将分时系统和实时系统进行比较。
答：(1) 交互性：交互性是分时系统的关键问题，在分时系统中，联机用户可以通过终端与系统进行广泛的人机交互；实时系统也具有交互性，但在实时系统中进行的交互，仅限于访问系统中的某些特定的专用服务程序，交互性有较大的局限性。
(2) 及时性：分时系统的即时性，是指用户能在很短的时间内获得系统的响应，此时间间隔是以人能接受的等待时间为限的，一般为2-3秒；及时性是实时系统的关键问题之一，实时信息系统的及时性要求与分时系统类似，而实时控制系统的及时性要求则是由被控制对象所要求的开始截止时间/完成截止时间决定的，一般为秒级、百毫秒级、毫秒级，甚至更低。
(3) 可靠性：可靠性是实时系统的另一个关键问题，实时系统中的任何差错都可能带来巨大的经济损失或灾难性后果，所以实时系统要求高可靠性；分时系统的可靠性要求要低于实时系统。
14、是什么原因使操作系统具有异步性特征？答：在多道、单处理机环境下，程序的执行不是一气呵成的，而是走走停停的。
内存中的每道程序在何时能获得处理机运行，何时又因提出某种资源请求而暂停，以及能以怎样的速度向前推进，每道程序总共需多少时间才能完成，等等，都是不可预知的。
或者说，进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性。
操作系统在单处理机环境下通过处理机管理而实现多道功能，这就造成了操作系统的异步性特征。
15、处理机管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？答：处理机管理主要功能包括：进程控制：主要任务是为作业创建进程、撤消已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换。
在现代OS中，进程控制还应具有为一个进程创建若干个线程的功能和撤消(终止)已完成任务的线程的功能。
进程同步：主要任务是为多个进程(含线程)的运行提供协调，包括进程同步和互斥。
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1.在计算机系统中配置操作系统的主要目的是提高系统资源的利用率,操作
系统的主要功能是管理计算机系统中的资源，其中包括处理机、存储器以及文件和设备。
这里的处理机管理主要是对进程进行管
2.操作系统有多种类型:允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统，
称为分时操作系统;允许多个用户将若干个作业提交给计算机系统集中处理的操作系统称为批处理操作系统;在实时操作系统的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并做出响应;在IBM- PC机上的操作系统称为微机操作系统
3.操作系统是一种系统软件它负责为用户和用户程序完成所有与硬件相关
并与应用无关的工作，高级程序设计语言的编译不是操作系统关心的主要问题。
4.用户在程序设计过程中，可通过系统调用获得操作系统的服务。
5.在0S中采用多道程序设计技术，能有效地提高CPU,内存和I/O设备的利
用率,为实现多道程序设计需要有更大的内存。
6.推动批处理系统形成和发展的主要动力是提高系统资源利用率.推动分时
系统形成和发展的主要动力是方便用户，推动微机OS发展的主要动力是计算机硬件的不断更新换代
7.在设计分时操作系统时，首先要考虑的是交互性和响应时间，在设计批处
理操作系统时，首先要考虑的是周转时间和系统吞吐量，在设计实时操作系统时，首先要考虑的是实时性和可靠性
8.在多道批处理系统中，为了充分利用各种资源，系统总是优先选择计算型
和I/O型均衡的多个作业投入运行，为了提高吞吐量，系统总是想方设法缩短用户作业的周转时间
9.从下面关于操作系统的论述中，选出一条正确的论述。
(1)
(1)对批处理作业，必须提供相应的作业控制信息。
(2)对于分时系统，不一定全部提供人机交互功能。
(3)从响应角度看，分时系统与实时系统的要求相似。
(4)采用分时操作系统的计算机系统中，用户可以独占计算机操作系统中
的文件系统。
(5)从交互角度看，分时系统与实时系统相似
10.分时系统的响应时间(及时性)主要是根据用户所能接受的等待时间确定
的，而实时系统的响应时间则是由控制对象所能接受的时延确定的。
11.在分时系统中，为使多个用户能够同时与系统交互，最关键的问题是能
在一较短的时间内，使所有用户程序都得到运行，当用户数100 时，为保证响应时间不超过2秒，此时的时间片最大应为20ms
12.分时系统和实时系统都具有交互性，实时系统的交互性允许用户访问专
用服务程序，分时系统的交互性允许用户请求系统提供多方面的服务
13.实时操作系统必须在规定时间内处理完来自外部的事件，资源利用率不
是设计实时系统主要追求的目标。
14.民航售票系统是实时信息系统，火箭飞行控制系统是实时控制系统。
15.现有以下计算机的应用场合，请为其选择适当的操作系统: (1) 航空
航天，核变研究配置实时操作系统: (2)国家统计局数据处理中心配置批处理操作系统; (3)机房学生上机学习编程配置分时操作系统;(4)民航机票订购系统配置实时操作系统；（5）两个不同地区之间发送电子邮件配置网络操作系统
16.并发性是指若干事件在同一时间间隔内发生。
17.在单处理器系统中，可以并发但不可以并行工作的是进程与进程
18.模块化的特点： (1)便于由多人分工编制大型程序，(2)便于软件功能扩
充。
(3)只要模块接口不变，各模块内部实现细节的修改，不会影响别的模块。
(4)使程序易于理解，也利于排错。
(5)模块间的单向调用关系，形成了模块的层次式结构。
19.采用微内核结构时，将OS分成用于实现OS最基本功能的内核和提供
各种服务的服务器两个部分;通常，中断处理必须包含在操作系统内核中。
20.与早期的Os相比，采用微内核结构的OS具有很多优点，但这些优点不
包含提高了OS的运行效率
21.在8位微机上占据统治地位的操作系统是CP/M; 16位微机事实上的操
作系统标准是MS-DOS 。
22.在3.X版本以前的Ms-DOS是单用户单任务操作系统，Windows 95是单
用户多任务操作系统，WindowsXP、Windows 7及Windows 8是多用户名任务，它们都是由Microsoft公司开发的。
23.UNIX操作系统最初是由Bell实验室推出的，它属于多用户多任务类操
作系统。
24.Linux 是一个多用户多任务类型的操作系统，其内核的创始人是
Linus Torvalds ，所谓linux是一个“FreeSoftware”，这意味着Linux 可以自由修改和发布
25.设计现代OS的主要目标是提高系统资源利用率和方便用户
26.单道批处理系统是在解决人机矛盾和CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾
中发展起来的。
27.在单处理机环境下的多道程序设计具有多道、宏观上同时运行、微观上
交替运行的特点。
28.现代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。
29.从资源管理的角度看，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，而为了方便用户，操作系统还必须提供友好的用户接口
30.除了传统操作系统中的进程管理、存储器管理、设备管理、文件管理等
基本功能外，现代操作系统中还增加了间系统安全、网络和多媒体等功能
31.操作系统的基本类型主要有批处理系统、分时系统、实时系统。
32.批处理系统的主要优点是资源利用率高、系统吞吐量大，主要缺点是无
交互作用能力、作业平均周转时间长
33.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。
34.分时系统的基本特征是: 多路性、独立性、交互性、及时性
35.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。
36.实时系统可分为实时信息处理系统、实时控制系统、多媒体系统和嵌入
式系统等类型;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则属于实时控制系统
37.为了使实时系统高度可靠和安全，通常不强求资源利用率。
38.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技术。