计算机操作系统原理与核心设计-第1章
计算机操作系统课后习题答案张尧学
第一章绪论1．什么是操作系统的基本功能答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源,合理地组织计算机工作流程,并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口;操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理文件系统管理和用户接口等;2．什么是批处理、分时和实时系统各有什么特征答：批处理系统batchprocessingsystem：操作员把用户提交的作业分类,把一批作业编成一个作业执行序列,由专门编制的监督程序monitor自动依次处理;其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行;分时系统timesharingoperationsystem：把处理机的运行时间分成很短的时间片,按时间片轮转的方式,把处理机分配给各进程使用;其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性;实时系统realtimesystem：在被控对象允许时间范围内作出响应;其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低;3．多道程序multiprogramming和多重处理multiprocessing有何区别答；多道程序multiprogramming是作业之间自动调度执行、共享系统资源,并不是真正地同时值行多个作业；而多重处理 multiprocessing系统配置多个CPU,能真正同时执行多道程序;要有效使用多重处理,必须采用多道程序设计技术,而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持;6.设计计算机操作系统时与那些硬件器件有关运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备第二章作业管理和用户接口2．作业由哪几部分组成各有什么功能答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书;程序和数据完成用户所要求的业务处理工作,作业说明书则体现用户的控制意图;3．作业的输入方式有哪几种各有何特点答：作业的输入方式有5种：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING Simultaneous Peripheral OperationsOnline系统和网络输入方式,各有如下特点：1联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业;2脱机输入方式：又称预输入方式,利用低档个人计算机作为外围处理机进行输入处理,存储在后备存储器上,然后将此后援存储器连接到高速外围设备上和主机相连,从而在较短的时间内完成作业的输入工作;3直接耦合方式：把主机和外围低档机通过一个公用的大容量外存直接耦合起来,从而省去了在脱机输入中那种依靠人工干预宋传递后援存储器的过程;4SPOOLING系统：可译为外围设备同时联机操作;在SPOOLING系统中,多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来,作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制;（5）网络输入方式：网络输入方式以上述几种输入方式为基础,当用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时,就构成了网络输入方式;4.试述spooling系统的工作原理6．操作系统为用户提供哪些接口它们的区别是什么答：操作系统为用户提供两个接口,一个是系统为用户提供的各种命令接口,用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行或管理计算机系统;另一个接口是系统调用,编程人员使用系统调用来请求操作系统提供服务,例如申请和释放外设等类资源、控制程序的执行速度等;8．什么是系统调用系统调用与一般用户程序有什么区别与库函数和实用程序又有什么区别答：系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口;编程人员利用系统调用,在源程序一级动态请求和释放系统资源,调用系统中已有的系统功能来完成那些与机器硬件部分相关的工作以及控制程序的执行速度等;因此,系统调用像一个黑箱子那样,对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只提供有关的功能;它与一般用户程序、库函数和实用程序的区别是：系统调用程序是在核心态执行,调用它们需要一个类似于硬件中断处理的中断处理机制来提供系统服务;9．简述系统调用的实现过程;答；用户在程序中使用系统调用,给出系统凋用名和函数后,即产生一条相应的陷入指令,通过陷入处理机制调用服务,引起处理机中断,然后保护处理机现场,取系统调用功能号并寻找子程序入口,通过入口地址表来调用系统子程序,然后返回用户程序继续执行;第三章用户管理和配置管理2．试比较进程和程序的区别;答：1进程是一个动态概念,而程序是一个静态概念,程序是指令的有序集合,无执行含义,进程则强调执行的过程;2进程具有并行特征独立性,异步性,程序则没有;3不同的进程可以包含同一个程序,同一程序在执行中也可以产生多个进程;4．试比较作业和进程的区别;答：一个进程是一个程序对某个数据集的执行过程,是分配资源的基本单位;作业是用于需要计算机完成某项任务,而要求计算机所做工作的集合; 一个作业的完成要经过作业提交,作业收容、作业执行和作业完成4个阶段;而进程是已提交完毕的程序所执行过程的描述,足资源分配的基本单位;其主要区别关系如下：1作业是用户向计算机提交任务的任务实体;在用户向计算机提交作业之后,系统将存储在外存中的作业等待队列中等待执行;而进程则是完成用户任务的执行实体,是向系统申请分配资源的基本单位;任一进程,只要它被创建,总有相应的部分存在于内存中;2一个作业可由多个进程组成;且必须至少由一个进程组成,但反过来不成立;3作业的概念主要用在批处理系统中;像Unix这样的分时系统中,则没有作业概念;而进程的概念则用在几乎所有的多道程序系统中;6．什么是临界区试举一临界区的例子;答：临界区是指不允许多个并发进程交叉执行的一段程序;它是由于不同并发进程的程序段共享公用数据或公用数据变量而引起的;所以它又被称为访问公用数据的那段程序;例如：getspace：Begin local gtop＝top－1Endreleasead：Begintop’top十1stacktop＝adEnd8．什么是进程间的互斥什么是进程间同步答：进程间的互斥是指：一组并发进程中的一个或多个程序段,因共享某一公有资源而导致它们必须以一个不许交叉执行的单位执行,即不允许两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区;进程间的同步是指：异步环境下的一组并发进程因直接制约互相发送消息而进行互相合作、互相等待,各进程按一定的速度执行的过程;15．什么是线程试述线程与进程的区别,答；线程是在进程内用于调度和占有处理机的基本单位,它由线程控制表、存储线程上下文的用户栈以及核心栈组成;线程可分为用户级线程、核心级线程以及用户／核心混合型线程等类型;其中用户级线程在用户态下执行,CPU调度算法和各线程优先级都由用户设置,与操作系统内核无关;核心级线程的调度算法及线程优先级的控制权在操作系统内核;混合型线程的控制权则在用户和操作系统内核二者;线程与进程的主要区别有：1进程是资源管理的基本单位,它拥有自己的地址空间和各种资源,例如内存空间、外部设备等；线程只是处理机调度的基本单位,它只和其他线程一起共享进程资源,但自己没有任何资源;2以进程为单位进行处理机切换和调度时,由于涉及到资源转移以及现场保护等问题,将导致处理机切换时间变长,资源利用率降低;以线程为单位进行处理机切换和调度时,由于不发生资源变化,特别是地址空间的变化,处理机切换的时间较短,从而处理机效率也较高;3对用户来说,多线程可减少用户的等待时间;提高系统的响应速度;例如,当一个进程需要对两个不同的服务器进行远程过程凋用时,对于无线程系统的操作系统来说需要顺序等待两个不同调用返回结果后才能继续执行,且在等待中容易发生进程调度;对于多线程系统而言,则可以在同一进程中使用不同的线程同时进行远程过程调用,从而缩短进程的等待时间;4线程和进程一样,都有自己的状态．也有相应的同步机制,不过,由于线程没有单独的数据和程序空间,因此,线程不能像进程的数据与程序那样,交换到外存存储空间;从而线程没有挂起状态; 5进程的调度、同步等控制大多由操作系统内核完成,而线程的控制既可以由操作系统内核进行,也可以由用户控制进行;第四章进程管理2．试述作业调度的主要功能;答: 作业调度的主要功能是：按一定的原则对外存输入井上的大量后备作业进行选择,给选出的作业分配内存、输入输出设备等必要的资源,并建立相应进程,使该作业的相关进程获得竞争处理机的权利;另外,当作业执行完毕时,还负责回收系统资源; 3．作业调度的性能评价标准有哪些这些性能评价标准在任何情况下都能反映调度策略的优劣吗答：对于批处理系统,由于主要用于计算,因而对于作业的周转时间要求较高;从而作业的平均周转时间或平均带权周转时间被用来衡量调度程序的优劣;但对于分时系统来说,平均响应时间又被用来衡量调度策略的优劣;对于分时系统, 除了要保证系统吞吐量大、资源利用率高之外,还应保证用户能够容忍的响应时间;因此,在分时系统中,仅仅用周转时间或带权周转时间来衡量调度性能是不够的;对于实时系统, 衡量调度算法优劣的主要标志则是满足用户要求的时限时间;4．进程调度的功能有哪些答：进程调度的功能有：1记录和保存系统中所有进程的执行情况；2选择占有处理机的进程；3进行进程上下文切换;5．进程调度的时机有哪几种答：进程调度的时机有：1正在执行的进程执行完毕;这时如果不选择新的就绪进程执行,将浪费处理机资源;2执行中进程自己调用阻塞原语将自己阻塞起来进入睡眠等待状态;3执行中进程调用了P原语操作,从而因资源不足而被阻塞：或调用了V原语操作激活了等待资源的进程队列;4执行中进程提出I/O请求后被阻塞;5在分时系统中时间片已经用完;6在执行完系统调用等系统程序后返回用户程序时,可看做系统进程执行完毕,从而调度选择一新的用户进程执行;7在CPU执行方式是可剥夺时,还有：就绪队列中的某进程的优先级变得高于当前执行进程的优先级,从而也将引发进程调度;6．进程上下文切换由哪几部分组成描述进程上下文切换过程;答：进程上下文切换由以下4个步骤组成；1决定是否作上下文切换以及是否允许作上下文切换;包括对进程调度原因的检查分析,以及当前执行进程的资格和CPU执行方式的检查等;在操作系统中,上下文切换程序并不是每时每刻都在检查和分析是否可作上下文切换,它们设置有适当的时机;2保存当前执行进程的上下文;这里所说的当前执行进程,实际上是指调用上下文切换程序之前的执行进程;如果上下文切换不是被那个当前执行进程所调用,且不属于该进程,则所保存的上下文应是先前执行进程的上下文,或称为“老”进程上下文;显然,上下文切换程序不能破坏“老”进程的上下文结构;3使用进程调度算法,选择一处于就绪状态的进程;4恢复或装配所选进程的上下文,将CPU控制权交到所选进程手中;第五章处理器管理2．什么是虚拟存储器其特点是什么答：由进程中的目标代码、数据等的虚拟地址组成的虚拟空间称为虚拟存储器;虚拟存储器不考虑物理存储器的大小和信息存放的实际位置,只规定每个进程中相互关联信息的相对位置;每个进程都拥有自己的虚拟存储器,且虚拟存储器的容量是由计算机的地址结构和寻址方式来确定;实现虚拟存储器要求有相应的地址转换机构,以便把指令的虚拟地址变换为实际物理地址；另外,由于内存空间较小,进程只有部分内容存放于内存中,待执行时根据需要再调指令入内存;3．实现地址重定位的方法有哪几类答：实现地址重定位的方法有两种：静态地址重定位和动态地址重定位;1静态地址重定位是在虚空间程序执行之前由装配程序完成地址映射工作;静态重定位的优点是不需要硬件支持,但是用静态地址重定位方法进行地址变换无法实现虚拟存储器;静态重定位的另一个缺点是必须占用连续的内存空间和难以做到程序和数据的共享;2动态地址重定位是在程序执行过程中,在CPU访问内存之前由硬件地址变换机构将要访问的程序或数据地址转换成内存地址;动态地址重定位的主要优点有：①可以对内存进行非连续分配;②动态重定位提供了实现虚拟存储器的基础;③动态重定位有利于程序段的共享;形式化描述：略;6．动态分区式管理的常用内存分配算法有哪几种比较它们各自的优缺点;答：动态分区式管理的常用内存分配算法有最先适应法FF、最佳适应法BF和最坏适应法WF;优缺点比较：①从搜索速度上看最先适应法最佳,最佳适应法和最坏适应法都要求把不同大小的空闲区按大小进行排队;②从回收过程来看,最先适应法也是最佳,因为最佳适应法和最坏适应法都必须重新调整空闲区的位置;③最佳适应法找到的空闲区是最佳的,但是会造成内存碎片较多,影响了内存利用率,而最坏适应法的内存碎片最少,但是对内存的请求较多的进程有可能分配失败;总之,三种算法各有所长,针对不同的请求队列,它们的效率和功能是不一样的7．节讨论的分区式管理可以实现虚存吗如果不能,需要怎样修改试设计一个分区式管理实现虚存的程序流程图;如果能,试说明理由;答：节讨论的分区式管理不能实现虚存;如果要实现虚存,可以在分区的基础之上对每个分区内部进行请求调页式管理;8．简述什么是覆盖什么是交换覆盖和交换的区别是什么答：将程序划分为若干个功能上相对独立的程序段,按照程序的逻辑结构让那些不会同时执行的程序段共享同一块内存区的内存扩充技术就是覆盖; 交换是指先将内存某部分的程序或数据写入外存交换区,再从外存交换区中调入指定的程序或数据到内存中来,并让其执行的一种内存扩充技术;与覆盖技术相比, 交换不要求程序员给出程序段之间的覆盖结构,而且,交换主要是在进程或作业之间进行,而覆盖则主要在同一个作业或同一个进程内进行;另外,覆盖只能覆盖那些与覆盖程序段无关的程序段;9．什么是页式管理静态页式管理可以实现虚存吗答：页式管理就是把各进程的虚拟空间划分为若干长度相等的页面,把指令按页面大小划分后存放在内存中执行或只在内存中存放那些经常被执行或即将被执行的页面,而那些不被经常执行以及在近期内不可能被执行的页面则存放于外存中,按一定规则调入的一种内存管理方式;静态页式管理不能实现虚存,这是因为静态页式管理要求进程或作业在执行前全部被装入内存,作业或进程的大小仍受内存可用页面数的限制;11．请求页式管理中有哪几种常用的页面置换算法试比较它们的优缺点;答：比较常用的页面置换算法有：1随机淘汰算法randomglongram;即随机地选择某个用户页面并将其换出;2轮转法RRroundrobin;轮转法循回换出内存可用区内一个可以被换出的页,无论该页是刚被换进或已经换进内存很长时间;3先进先出法FIFOfirstinfirstout;FIFO算法选择在内存驻留时间最长的一页将其淘汰;4最近最久未使用页面置换算法I．RU1east recently unused;该算法的基本思想是：当需要淘汰某一页时,选择离当前时间最近的一段时间内最久没有使用过的页面先淘汰;5理想型淘汰算法OPToptimalreplacementalgorithm;该算法淘汰在访问串中将来再也不出现的或是在离当前最远的位置上出现的页面;15.段式管理可以实现虚存吗如果可以,简述实现方法;答：段式管理可以实现虚存;段式管理把程序按照内容或过程函数关系分成段,每段拥有自己的名字;一个用户作业或进程所包含的段对应于—个二维线性虚拟空间段号s与段内相对地址w,也就是一个二维虚拟存储器;段式管理以段为单位分配内存,然后通过地址映射机构把段式虚拟地址转换成实际的内存物理地址;只把那些经常访问的段驻留内存,而把那些在将来一段时间内不被访问的段放入外存,待需要时产生缺段中断,自动调入;18.段页式管理的主要缺点是什么有什么改进办法答：段页式管理的主要缺点是对内存中指令或数据进行存取时,至少需要对内存进行三次以上的访问;第一次是由段表地址寄存器取段表始址后访问段表,由此取出对应段的页表在内存中的地址;第二次则是访问页表得到所要访问的指令或数据的物理地址;只有在访问了段表和页表之后,第三次才能访问真正需要访问的物理单元;显然;这将大大降低CPU执行指令的速度;改进办法是设置快速联想寄存器;在快速联想寄存器中．存放当前最常用的段号s,页号p和对应的内存页面地址与其他控制项;当需要访问内存空间某一单元时,可在通过段表、页表进行内存地址查找的同时,根据快速联想寄存器查找其段号和页号;如果所要访问的段或页的地址在快速联想寄存器中,则系统不再访问内存中的段表、页表而直接把快速联想寄存器中的值与页内相对地址d拼接起来得到内存地址;19.什么是局部性原理什么是抖动你有什么办法减少系统的抖动现象答：局部性原理是指在几乎所有程序的执行过程中,在一段时间内,CPU总是集中地访问程序中的某—个部分而不是对程序的所有部分具有平均的访问概率;抖动是指当给进程分配的内存小于所要求的工作区时,由于内存外存之间交换频繁,访问外存的时间和输入输出处理时间大大增加,反而造成CPU因等待数据而空转,使得整个系统性能大大下降;在物理系统中,为防止抖动的产生,在进行淘汰或替换时,—般总是把缺页进程锁住,不让其换出,从而防止抖动发生;防止抖动发生的另一个办法是设置较大的内存工作区;第八章文件系统1.什么是文件、文件系统文件系统有哪些功能答：在计算机系统中,文件被解释为一组赋名的相关字符流的集合,或者是相关记录的集合;文件系统是操作系统中与管理文件有关的软件和数据;文件系统的功能是用户建立文件,撤销、读写修改和复制文件,以及完成对文件的按名存取和进行存取控制;2.文件系统一般按什么分类可以分为哪几类答：文件系统一般按性质、用途、组织形式、文件中的信息流向或文件的保护级别等分类;按文件的性质与用途可以分为系统文件、库文件和用户文件;按文件的组织形式可以分为普通文件、目录文件和特殊文件;按文件中的信息流向可以分为输入文件、输出文件和输入/输出文件;按文件的保护级别可以分为只读文件、读写文件、可执行文件和不保护文件;3.什么是文件的逻辑结构什么是记录答：文件的逻辑结构就是用户可见的结构,可分为字符流式的无结构文件和记录式的有结构文件两大类;记录是一个具有特定意义的信息单位,它由该记录在文件中的逻辑地址相对地址与记录名所对应的一组关键字、属性及其属性值所组成;7.文件的物理结构有哪几种为什么说串联文件结构不适于随机存取答：文件的物理结构是指文件在存储设备上的存放方法;常用的文件物理结构有连续文件、串联文件和索引文件3种;串联文件结构用非连续的物理块来存放文件信息,这些非连续的物理块之间没有顺序关系,链接成一个串联队列,搜索时只能按队列中的串联指针顺序搜索,存取方法应该是顺序存取的;否则,为了读取某个信息块而造成的磁头大幅度移动将花去较多的时间;因此,串联文件结构不适于随机存取11.什么是文件目录文件目录中包含哪些信息答:一个文件的文件名和对该文件实施控制管理的说明信息称为该文件的说明信息,又称为该文件的目录;文件目录中包含文件名、与文件名相对应的文件内部标识以及文件信息在文件存储设备上第一个物理块的地址等信息;另外还可能包含关于文件逻辑结构、物理结构、存取控制和管理等信息;第九章外部设备管理1. 设备管理的目标和功能是什么答：设备管理的目标是：选择和分配输入／输出设备以便进行数据传输操作；控制输入／输出设备和CPU或内存之间交换数据,为用户提供一个友好的透明接口,提高设备和设备之间、CPU和设备之间,以及进程和进程之间的并行操作,以使操作系统获得最佳效率;设备管理的功能是：提供和进程管理系统的接口；进行设备分配；实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作；进行缓冲区管理;4．什么是中断什么叫中断处理什么叫中断响应答：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事件,使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序,待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行的过程;CPU转去执行相应的事件处理程序的过程称为中断处理;CPU收到中断请求后转到相应的事件处理程序称为中断响应;5．什么叫关中断什么叫开中断什么叫中断屏蔽答：把CPU内部的处理机状态字PSW的中断允许位清除从而不允许CPU响应中断叫做关中断;设置CPU内部的处理机状态字PSW的中断允许位从而允许CPU响应中断叫做开中断;中断屏蔽是指在中断请求产生之后,系统用软件方式有选择地封锁部分中断而允许其余部分的中断仍能得到响应;6．什么是陷阱什么是软中断试述中断、陷阱和软中断之间异同;答：陷阱指处理机和内存内部产生的中断,它包括程序运算引起的各种错误,如地址非法、校验错、页面失效;存取访问控制错、从用户态到核心态的切换等都是陷阱的例子;软中断是通信进程之间用来模拟硬中断的一种信号通信方式;7．描述中断控制方式时的CPU动作过程;答：1首先,CPU检查响应中断的条件是否满足;如果中断响应条件不满足,则中断处理无法进行;2如果CPU响应中断,则CPU关中断; 3保存被中断进程现场;4分析中断原因,调用中断处理子程序;5执行中断处理子程序;6退出中断,恢复被中断进程的现场或调度新进程占据处理机;7开中断,CPU继续执行;8．什么是缓冲为什么要引入缓冲答：缓冲即是使用专用硬件缓冲器或在内存中划出一个区域用来暂时存放输入输出数据的器件;引入缓冲是为了匹配外设和CPU之间的处理速度,减少中断次数和CPU的中断处理时间,同时解决DMA或通道方式时的数据传输瓶颈问题;。
操作系统第1章-第4章(华中科技大学版)_OK
2. 实时处理的类型
(1) 实时控制(必须物理实时) 如生产过程控制、作战指挥等。
(2) 实时信息处理(可以逻辑实时)
3. 实如时订操票作系系统统、的情报特检点索等。
• 及时响应 • 高可靠性和安全性 • 系统的整体性强 ★
22
操作系统的进一步发展
手工操 作阶段
联机 批处理
脱机 批处理
批处理
传输数据)： 便将另一道程序投入运行。
★
12
(2) 多道运行的特征 • 多道 • 宏观上并行 • 微观上串行 执行系统采用多道程序设计技术后，就形成
了操作系统。
★
13
手工操 作阶段
联机 批处理
脱机 批处理
批处理
执行 系统
多道程序系统 多道批 分时 处理系统 系统 实时系统 操作系统形成
问题：只有一个CPU，在内存中运行的每一个程序 如何才能得到CPU 、并保持对其的占有的呢？ ★
40
二、微机存储器的结构
速度快 成本高 容量小
指令 CACHE
数据
CACHE
ห้องสมุดไป่ตู้
内存
★
外存
CPU
41
CASH与内存的分组数据交换
块号
0 512B 1 512B
…… 31 512B
·· ··
m 5·12·B m+1 512B
块号
512B 0
512B 1
CPU
……
512B 31
CACHE
问题：在CPU上执行的有
因此，也称为交互式系统。
3. 分时操作系统的特点 • 多路调制性 (一台主机与多个用户终端设备相连接) • 独占性 • 交互性 ★
计算机操作系统习题及答案(1)
第1章绪论1）选择题(1）在计算机系统中，操作系统是__ B _。
A。
一般应用软件 B. 核心系统软件C. 用户应用软件D。
硬件(2）实时操作系统必须在_ B _内处理来自外部的事件。
A. 一个机器周期B. 被控制对象规定时间C。
周转时间D。
时间片（3）操作系统提供给编程人员的接口是__C___.A. 库函数B。
高级语言C. 系统调用D。
子程序（4）操作系统中最基本的两个特征是__ B___。
A。
并发和不确定B。
并发和共享C. 共享和虚拟D. 虚拟和不确定（5)下述关于并发性的叙述中正确的是_C____。
A。
并发性是指若干事件在同一时刻发生B. 并发性是指若干事件在不同时刻发生C. 并发性是指若干事件在同一时间间隔内发生D。
并发性是指若干事件在不同时间间隔内发生（6）一个多道批处理系统，提高了计算机系统的资源利用率,同时__B___。
A。
减少各个作业的执行时间B。
增加了单位时间内作业的吞吐量C. 减少了部分作业的执行时间D。
减少单位时间内作业的吞吐量（7）分时系统追求的目标是_ B___。
A。
充分利用I/O设备 B. 快速响应用户C。
提供系统吞吐率D。
充分利用内存(8）批处理系统的主要缺点是__D___。
A. 系统吞吐量小B. CPU利用率不高C. 资源利用率低D. 无交互能力（9）从用户的观点看，操作系统是_A_。
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. 由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体D。
合理地组织计算机工作流程的软件(10）所谓__B__是指将一个以上的作业放入内存,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资源。
A。
多重处理 B. 多道程序设计C。
实时处理 D. 共行执行2）填空题（1）操作系统是计算机系统中的一个系统软件,它管理和控制计算机系统中的资源。
(2）如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统称为通用操作系统。
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
第1章 linux操作系统概述
微内核模型：内核中大部分模块都是独
立的进程，并在一定的特权状态下运行， 各模块之间通过消息传递进行通信。这 种机制的系统核心称为微内核。
大内核模型：整个核心模块可分为若干个子模
块，但在核心运行时，它是一个独立的二进制 映象，模块间的通信是直接调用其他模块中的 函数实现的。这种机制的系统核心称为大内核。
操作系统的设计目标
面向用户的设计目标：
1. 使用户方便使用计算机系统并容易学习。 2. 计算机系统对用户可靠、安全和高效。
面向系统设计目标：
1. 使操作系统容易设计，实现。
2. 使系统维护方便、灵活并可靠。
操作系统的功能
资源分配器：管理和分配软硬件资源。 控制器：控制用户程序执行，并对I/O设
资源共享。 加速计算—均分负载。 可靠性和通信。
分布式系统(续）
网络操作系统：
提供文件共享。 提供通信协议。 与网络相连接的各个计算机都是独立运行的。
分布式操作系统：
相互连接的各个计算机几乎没有自主权。 提供控制这个网络的单一操作系统映象。
手持系统
个人数据助理。 移动电话。 存在的问题：
实用程序及应 用软件 用户1 用户2 用户3 用户n
编译器
操作系统 汇编器 文本编辑器 ┅ 数据库系统 （内核） 系统和实用程序
操作系统 计算机硬件
机器指令系统 CPU、内存和 I/O接口
对系统层次框图的说明
硬件：CPU、内存、I/O接口。CPU中的指令系统是软 硬件的接口。 操作系统：控制和协调硬件资源执行多个应用程序 的程序。由于操作系统处在软硬件中心位置，故此 也称为核心或内核。 实用程序：由计算机系统提供的用以解决用户计算 问题的一组系统软件和应用软件。例如系统软件有： 编译器、汇编器、文本编辑器等等。应用软件有： 数据库系统，视频游戏以及税收系统等等。 用户：使用计算机的对象，包括人、机器以及与该 计算机相连接的其他计算机。
《计算机操作系统教程》第三版答案
第一章操作系统概述课后习题1. 硬件将处理机划分为两种状态，即管态和目态，这样做给操作系统设计带来什么好处 ? 答：便于设计安全可靠的操作系统。
管态和目态是计算机硬件为保护操作系统免受用户程序的干扰和破坏而引入的两种状态。
通常操作系统在管态下运行，可以执行所有机器指令；而用户程序在目态下运行，只能执行非特权指令。
如果用户程序企图在目态下执行特权指令，将会引起保护性中断，由操作系统终止该程序的执行，从而保护了操作系统。
2. 何为特权指令?举例说明之。
如果允许用户执行特权指令，会带来什么后果？答：只能在态下才能执行的指令称为特权指令。
如开关中断、置程序状态寄存器等。
如果允许用户执行特权指令，它将不仅影响当前运行的程序，而且还有可能影响操作系统的正常运行，甚至整个系统。
3. 中断向量在机器中的存储位置是由硬件确定的，还是由软件确定的 ? 答：中断向量在机器中的位置是由硬件确定的。
例如，在 INTEL 80x86 CPU 中，内存空间0x00000——0x003ff为中断向量空间。
4. 中断向量的内容是由操作系统程序确定的还是由用户程序确定的？答：中断向量的内容是由操作系统程序确定的。
向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字（中断处理程序运行环境），中断处理程序是由操作系统装入内存的，操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。
5. 中断向量内的处理机状态位应当标明是管态还是目态 ? 为什么? 答：应当标明是管态。
该状态由系统初试化程序设置，这样才能保证中断发生后进入操作系统规定的中断处理程序。
6. 中断和程序并发之间的关系是什么？答：中断是程序并发的必要条件。
如果没有中断，操作系统不能获得系统控制权，无法按调度算法对处机进行重新分配，一个程序将一直运行到结束而不会被打断。
7. 说明“栈”和“堆”的差别．答：栈是一块按后进先出（FIFO）规则访问的存储区域，用来实现中断嵌套和子程序调用的参数和返回断点。
第1-3章计算机组成原理课后习题答案
第1章计算机系统概论1.1 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外设等。
软件是看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序、资料、数据集合。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
1.2 如何理解计算机系统的层次结构？解：（1）第一级：实际机器M1 (机器语言机器)，机器语言程序直接在M1上执行；（2）第二级：虚拟机器M2（汇编语言机器），将汇编语言程序先翻译成机器语言程序，再在M1-上执行；（3）第三级：虚拟机器M3(高级语言机器)，将高级语言程序先翻译成汇编语言程序，再在M2、M1（或直接到M1）上执行；（4）第零级：微程序机器M0（微指令系统），由硬件直接执行微指令。
（5）实际上，实际机器M1和虚拟机器M2之间还有一级虚拟机，它是由操作系统软件构成，该级虚拟机用机器语言解释操作系统。
（6）虚拟机器M3还可以向上延伸，构成应用语言虚拟系统。
1.3 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及联系。
解：机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。
用机器语言编写程序时要求程序员对他们所使用的计算机硬件及其指令系统十分熟悉，编写程序难度很大，操作过程也极易出错。
汇编语言是符号式的程序设计语言，汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令。
用汇编语言编写的汇编语言程序必须先被翻译成机器语言程序，才能被机器接受并自动运行。
汇编语言的每一条语句都与机器语言的某一条语句（0、1代码）一一对应。
高级语言是面向用户的语言，与具体的计算机指令系统无关、对问题的描述更接近于人们习惯，且易于掌握和书写。
它具有较强的通用性，程序员完全不必了解、掌握实际机器M1的机型、内部的具体组成及其指令系统，只要掌握这类高级语言的语法和语义，便可直接用这种高级语言来编程，给程序员带来了极大的方便。
蒲晓蓉_操作系统第1章课件_操作系统概述
分时系统—联机系统
服务器
终端1 终端2 终端3
终端n
分时系统实例
• 第一个分时系统：MIT的兼容分时系统CTSS • 它是一个单道分时系统。在该系统中，每次只 能将一道程序（作业）装入并驻留内存。 • 时间片 • 为了减少磁盘I/O，只将新装入的程序需要覆 盖的那部分用户数据写出到磁盘。 • 假设有4个交互用户，其存储需求如下： JOB1(15000)，JOB2(20000)，JOB3(5000)， JOB4(10000) • 内存的0-5000区域被监控程序占用
操作系统的定义
操作系统是计算机系统中的一个系统软件, 管理和控制计算机系统中的硬件和软件 资源,合理地组织计算机的工作流程,以便 有效利用这些资源为用户提供一个功能 强、使用方便的工作环境 ,从而在计算机 与用户之间起到接口的作用。
1.3 操作系统的形成与发展
操作系统的简历
• 50 年代中期，第一个简单批处理操作系 统 • 60年代中期，多道程序批处理系统 • 不久，分时系统、实时系统 • 80年代，微机及网络操作系统
单道批处理系统，早期操作系统
• 程序员首先将命令、程序和数据用汇编 语言或FORTRAN语言写在纸上,然后用 穿孔机制成卡片,最后将这些卡片交给操 作员
$END $RUN $FORTRAN $JOB 9000 John
图1.2 作业卡片示意图
• 批处理程序 (又称为监督程序，或管理程序 ),管 理应用程序的运行。 • 操作步骤： 1.收集一批作业 (卡 ),用专用 I/O计算机将作 业逐个读到磁带上保存起来。 2. 批处理程序将磁带上的第一个作业读入 计算机，运算结束后将结果输出到输出磁带上。 3.自动读入下一个作业,并运行。 4. 当一批作业全部执行结束后 , 取下输入磁 带和输出磁带 , 用输入磁带录入下一批作业 , 将 输出磁带送到专用输出计算机,进行脱机打 印。
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。
《操作系统》习题集：第1章 引论
第1章引论习题集一、选择题1.操作系统是对（）进程管理的软件。
【＊，联考1.1】A. 软件B. 硬件C. 计算机资源D. 应用程序2.操作系统是提供了处理机管理、（）管理、设备管理和文件管理的软件。
【＊，★，联考1.1】A. 存储器B. 用户C. 软件D. 数据3.从用户的观点看，操作系统是（）。
【＊，联考】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.以下选项中，（）不是操作系统关心的主要问题。
【＊，★，联考1.1】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5.以下不属于操作系统管理范畴的是（）。
【＊，联考1.1】A. CPUB. 编写程序C. 主存D. 中断6.配置了操作系统的计算机是一台比原来的物理计算机功能更强的计算机，这样的一台计算机只是一台逻辑上的计算机，称为（）计算机。
【＊＊，★，联考】A. 并行B. 真实C. 虚拟D. 共享7.在操作系统中，对系统中的信息进行管理的部分通常称为（）。
【＊，联考1.1】A. 数据库系统B. 软件系统C. 文件系统D. 检索系统8.在操作系统中，并发性是指若干事件（）发生。
【＊＊，★，联考】A. 在同一时刻B. 一定在不同时刻C. 某一时间间隔内D. 依次在不同时间间隔内9.下面（）不是程序在并发系统内执行的特点。
【＊＊，联考1.1】A. 程序执行的间断性B. 相互通信的可能性C. 产生死锁的必然性D. 资源分配的动态性10.操作系统的不确定性是指（）。
【＊＊，★，联考】A. 程序运行结果的不确定性B. 程序运行次序的不确定性C. 程序多次运行时间的不确定性D. B和C11.在操作系统中，（）负责对进程的调度。
【＊，联考】A. 处理机管理B. 作业管理C. 高级调度管理D. 存储和设备管理12.以下不属于衡量操作系统性能指标的是（）。
计算机操作系统课后习题答案解析张尧学
第一章绪论1．什么是操作系统的基本功能?答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。
操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）和用户接口等。
2．什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征?答：批处理系统（batchprocessingsystem）：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序（monitor）自动依次处理。
其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。
分时系统（timesharingoperationsystem）：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。
其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。
实时系统（realtimesystem）：在被控对象允许时间范围内作出响应。
其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。
3．多道程序（multiprogramming）和多重处理（multiprocessing）有何区别?答；多道程序（multiprogramming）是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正地同时值行多个作业；而多重处理（multiprocessing）系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。
要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。
6.设计计算机操作系统时与那些硬件器件有关运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备第二章作业管理和用户接口2．作业由哪几部分组成?各有什么功能?答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。
程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图。
3．作业的输入方式有哪几种?各有何特点答：作业的输入方式有5种：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING（Simultaneous Peripheral OperationsOnline）系统和网络输入方式，各有如下特点：（1）联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业。
操作系统教案
第一章操作系统概论（一）具体知识点1.操作系统概念2.操作系统的形成与发展3.操作系统的功能（二）学习要求了解什么是操作系统，操作系统在计算机中的作用，操作系统具体做什么，以及各类操作系统的特点。
（三）本章节体系1．操作系统概念操作系统既是计算机系统资源的管理员，又是计算机系统用户的服务员。
资源管理以提高资源利用率为目标，给用户服务以尽可能多的服务项目和最大的方便为宗旨。
管理与服务的功能用一组程序来描述，这组程序通过事件驱动以并发的执行方式发挥作用。
人们把这组程序称为操作系统，它是计算机系统中极为重要的系统软件。
2.操作系统类型单用户操作系统多道批处理系统分时系统实时系统网络操作系统3.操作系统运行环境计算机硬件所提供的支持构成现代操作系统的硬件环境，其中最为重要的是中断机构。
事件引发中断，中断必须加以处理，操作系统由此被驱动。
操作系统是一个众多程序模块的集合。
根据运行环境，这些模块大致分为3类：第1类是在系统初启时便与用户程序一起主动参与并发运行的，如作业管理程序、输入输出程序等。
它们由时钟中断、外设中断所驱动。
第2类是直接面对用户态(亦称常态、或目态)程序的，这是一些“被动”地为用户服务的程序。
这类程序的每一个模块都与一条系统调用指令对应，仅当用户执行系统调用指令时，对应的程序模块才被调用、被执行。
系统调用指令的执行是经过陷入中断机构处理的。
因此从这个意义上说，第2类程序也是由中断驱动的。
第3类是那些既不主动运行也不直接面对用户程序的、隐藏在操作系统内部的、由前2类程序调用的模块。
既然前2类程序是由中断驱动的，那么第3类程序也是由中断驱动的。
应当注意，操作系统本身的代码运行在核心态(亦称管态、特态)。
从用户态进入核心态的唯一途径是中断。
UNIX中的trap指令是专供用户程序进入UNIX核心而设置的。
4.操作系统启动过程操作系统的初启是比较复杂的，随着版本或计算机类型而不同。
大体上说，有以下过程：首先执行ROM中的自举程序，然后操作系统本身的引导程序取得控制权。
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( )。
操作系统原理最全课后答案
第一章操作系统引论1．设计现代OS的主要目标是什么？答：〔1〕有效性〔2〕方便性〔3〕可扩大性〔4〕开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面？答：〔1〕OS作为用户及计算机硬件系统之间的接口〔2〕OS作为计算机系统资源的管理者〔3〕OS实现了对计算机资源的抽象3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4．试说明推动多道批处理系统形成和开展的主要动力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求及技术开展：〔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〕计算机体系构造的不断开展。
5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进展的。
而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进展的。
6．试说明推动分时系统形成和开展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和开展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是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，在用户能承受的时延内将结果返回给用户。
解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。
操作系统第01讲操作系统的基本概念PPT课件
操作系统作用1：自顶向下的观点
机器语言：提供最原始的操作指令
内存和CPU寄存器之间的数据拷贝指令；算术运算指令；根据 比较结果执行指定地址的跳转指令
硬件操作方式差异很大，直接用机器语言操作硬件非常繁琐。
解决方法：对底层硬件能好的操作接口
应用程序：my.c
count=read(file, buffer, nbytes) ➢file:文件标识符，指向要读取的文件； ➢buffer：内存地址，指向数据缓冲区； ➢nbytes：要读取的字节数 ➢count：返回读取到的字节数
库文件:stdlib.o ssize_t read(file, buffer, nbytes) { …… //传递系统调用的编号 INT //中断指令 }
为什么系统调用不做成库函数形式？
某些原始操作系统就是一个函数库，供应用程序直接调用
IC卡操作系统
问题：绕过操作系统，自己编写代码直接对硬件操作
严重的安全隐患：一个应用程序出现错误，可能导致整个计算 机系统崩溃
只能由OS系统对硬件操作，不允许应用程序直接操作硬件
有哪些操作系统？
手机操作系统：Google的Android、苹果IPhone、操IPa作d的系IO统S操在作系信统；微
软的Winows Phone；Nokia的Symbian；
息社会中无处
PC操作系统：微软的Dos、WinXP、Win7；苹果的Mac不OS;在
服务器操作系统：IBM AIX、HP-UX、Solaris等UNIX系统；开源的Linux 系统；微软的windows 2003；
教材
Modern Operating Systems（英文第三版）Andrew S. Tanenbaum
Linux内核的设计与开发(中文第二版） Robert Lover
操作系统原理习题解析
第1章 引 论
一. 单项选择题解析 1. A。2. C。3. D。4. A。5. A。6. C。7. C。8. C。9. C。10. D。11. D。12. D。13. C。14. D。 15. B。16. C。17. D。18. D。19. C。20. B。21. C。22. B。 二. 判断题解析 1. 错误 2. 错误 3. 错误 4. 错误 5. 错误 6. 错误 7. 正确。8. 错误。9. 错误。10. 错误。 11. 正确。12. 错误。13. 正确。14. 错误。15. 错误 16. 正确。17. 错误。18. 错误 19. 正 确。20. 正确。21. 正确。 三. 简答题解析 1. 操作系统具有以下 4 个基本特征： （1）并发性。并发性是指两个或两个以上的事件或活动在同一时间间隔内发生。也即， 宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行，微观上这些程序是在交替执行。 （2）共享性。因程序的并发执行而使系统中的软、硬件资源不再为某个程序所独占，而 是由多个程序共同使用（共享） 。 （3）虚拟性。多道程序设计技术把一台物理计算机虚拟为多台逻辑上的计算机，使得每 个用户都感觉是“独占”计算机。 （4）不确定性。多道程序系统中各程序之间存在着直接或间接的联系，并且受资源等因 素的限制，程序的推进速度受到其他程序的影响。这样，程序运行的顺序、程序完成的时间 以及程序运行的结果都是不确定的。 2 多道程序设计技术是指把多个程序同时存入内存并允许它们交替执行和共享系统中的 各类资源；当一道程序因某种原因（如 I/O 请求）而暂停执行时，CPU 立即转去执行另一道 程序。多道程序设计技术的主要特点是：多道、宏观上并行、微观上串行。多道是指计算机 内存中同时存放多道相互独立的程序； 宏观上并行是指同时进入系统中的多道程序都处于运 行的过程中； 微观上串行是指在单 CPU 环境中， 内存中的多道程序轮流占用 CPU 交替执行。 3. 要保证多道程序的正常运行，在技术上需要解决如下问题： （1）在多道程序之间应如何分配 CPU，使得 CPU 既能满足各程序运行的需要，又能有 较高的利用率。此外，一旦将 CPU 分配给某程序后，应何时回收。 （2）如何为每道程序分配必要的内存空间，使它们各得其所但又不会因相互重叠而丢失 信息；此外，还要防止因某道程序出现异常情况而破坏其他程序。 （3）系统中可能有多种类型的 I/O 设备供多道程序共享，应如何分配这些 I/O 设备，如 何做到既方便用户对设备的使用，又能提高设备的利用率。 （4）在现代计算机系统中通常都存放着大量的程序和数据，应如何组织它们才便于用户 使用并保证数据的安全性和一致性。 （5）系统中的各种应用程序有的属于计算型、有的属于 I/O 型，有些既重要又紧迫、有 些又要求系统能及时响应，这时系统应如何组织这些程序（作业）的工作流程。 实际上，这些问题的全体就是操作系统的核心内容。 4. 在单道程序环境下，由于程序独占全机软、硬件资源且完全是在一个封闭环境中运行， 所以如果使用相同的输入，则多次运行的结果必然相同。 引入多道程序技术后，由于多道程序共享全机软、硬件资源，即各程序之间存在着直接 或间接的联系，并受资源等因素的制约；此时程序的运行就不是在一个封闭的环境下，而要 受到其他程序和系统资源的影响， 这会引起程序运行的结果、 程序执行的顺序和完成的时间 都不确定。此外，在多道程序环境下，外部设备的中断、输入输出的请求等出现的时间都是 不确定的。 这些不确定因素给操作系统设计带来了很大的复杂性。 对于程序执行结果的不确 定是绝对不允许的， 这是操作系统必须解决的主要问题； 而程序执行顺序及完成时间的不确
计算机操作系统教程（第三版）_答案
1 第一章绪论1什么是操作系统的基本功能答操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源合理地组织计算机工作流程并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。
操作系统的基本功能包括处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理文件系统管理和用户接口等。
2什么是批处理、分时和实时系统各有什么特征答批处理系统batchprocessingsystem操作员把用户提交的作业分类把一批作业编成一个作业执行序列由专门编制的监督程序monitor自动依次处理。
其主要特征是用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。
分时系统timesharingoperationsystem把处理机的运行时间分成很短的时间片按时间片轮转的方式把处理机分配给各进程使用。
其主要特征是交互性、多用户同时性、独立性。
实时系统realtimesystem在被控对象允许时间范围内作出响应。
其主要特征是对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。
3多道程序multiprogramming和多重处理multiprocessing有何区别答多道程序multiprogramming是作业之间自动调度执行、共享系统资源并不是真正地同时值行多个作业而多重处理multiprocessing系统配置多个CPU能真正同时执行多道程序。
要有效使用多重处理必须采用多道程序设计技术而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。
4讨论操作系统可以从哪些角度出发如何把它们统一起来答讨论操作系统可以从以下角度出发1操作系统是计算机资源的管理者2操作系统为用户提供使用计算机的界面3用进程管理观点研究操作系统即围绕进程运行过程来讨论操作系统。
上述这些观点彼此并不矛盾只不过代表了同一事物操作系统站在不同的角度来看待。
每一种观点都有助于理解、分析和设计操作系统。
第二章作业管理和用户接口1. 什么是作业作业步答把在一次应用业务处理过程中从输入开始到输出结束用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作称为一个作业。
计算机操作系统原理
计算机操作系统原理计算机操作系统是计算机系统中最重要的一部分，它是一种系统软件，用于管理计算机硬件和软件资源，为用户和应用程序提供服务。
操作系统的设计和实现涉及到多个领域，包括计算机结构、算法、数据结构、网络技术等。
本文将从操作系统的概念、功能、结构和实现等方面进行介绍和分析。
一、操作系统的概念操作系统是一种软件系统，它是计算机硬件和应用软件之间的中介，为用户提供一个友好、高效、安全的计算环境。
操作系统的主要任务包括管理计算机硬件资源、提供用户接口、管理进程和文件系统、保护系统安全等方面。
操作系统的设计和实现需要考虑多种因素，包括计算机硬件的特性、用户需求、应用程序的特点等。
二、操作系统的功能操作系统的主要功能包括：1. 管理计算机硬件资源：操作系统需要管理计算机的CPU、内存、输入输出设备等硬件资源，为应用程序提供资源分配和调度服务。
操作系统需要实现进程管理、内存管理、设备管理等功能。
2. 提供用户接口：操作系统需要提供用户接口，为用户提供方便、高效的操作环境。
用户接口可以包括命令行界面、图形用户界面等形式。
3. 管理进程和文件系统：操作系统需要管理计算机的进程和文件系统，为应用程序提供进程调度、进程通信、文件管理等服务。
操作系统需要实现进程控制块、文件控制块等数据结构。
4. 保护系统安全：操作系统需要保护系统安全，防止恶意软件、病毒等攻击。
操作系统需要实现安全机制，包括访问控制、身份认证等功能。
三、操作系统的结构操作系统的结构可以分为单体结构、分层结构、微内核结构、客户机-服务器结构等多种形式。
不同的结构有不同的优缺点，需要根据实际应用需求进行选择。
1. 单体结构：单体结构是最早的操作系统结构，它将操作系统的所有功能都集中在一个程序中。
单体结构的优点是简单、高效，但缺点是可靠性差、扩展性差。
2. 分层结构：分层结构将操作系统划分为若干层次，每一层都提供一些特定的功能。
分层结构的优点是模块化、可扩展，但缺点是过多的层次会导致性能下降。
操作系统原理-第一章绪论1
主观题 5分
要求同学一周之内提交学习操作系统原理课程计 划。
正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂
作答
第一章
绪论
单选题 2分
当今个人PC端使用最为广泛的操作系统是（ ）
A Linux B Windows C Unix D MAC OS
提交
单选题 1分
Android操作系统来源于（ ）操作系统。
*** 操作系统的历史
（2）脱机批处理：增加一台不与主机直接相连而专 门于I/O设备交换信息的卫星机
卡片机
输入带
执行带系统带
纸带机 打印机
卫星机
输出带
主机
日志
输入设备通过它将作业输入到输入带 输出带通过它将结果输出到输出设备
*** 操作系统的历史
卡片
卡 片
磁
阅
带
读 机
机
IBM 1401
系统 输入 磁带 磁带
*** 操作系统概念
4 操作系统定义
（1）科普观点：操作系统是计算机系统的管理指挥机构 和控制中心； （2）功能观点：操作系统计算机资源管理系统，负责对 计算机的全部软、硬件资源进行分配、控制、调度和回 收； （3）用户观点：操作系统是用户使用计算机的一个界面；
*** 操作系统概念
4 操作系统定义
a) 实践性强（从实践总结出原理）； b) 涉及面广（并行程序，性能问题，结构问
题，程序方法论，软件工程等等）； c) 错综复杂，纵横交错。
前言
四、课程任务和要求
1. 任务 掌握操作系统的基本概念、设计原理及实施技 术,具有初步分析操作系统和设计、实现、开发实 际操作系统的能力、对操作系统的安全有个初步 的认识。
时，从微观上也是并行的
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系统输入输出控制程序和中断 处理程序永驻内存成为执行程序 （或监督程序、控制程序）。通 过时钟记时中断防止程序死循环； 非法操作也会产生中断通知系统。 图1.4给出了此时内存空间
控制语言和命令解释器 作业序列号 执行/监控 程序
输入输出控制程序 中断处理程序
图1.4 常驻监控程序内容
清华大学出版社
1.3 操作系统的发展历程
清华大学出版社
1.3 操作系统的发展历程
1.3.1 操作系统的形成
批处理阶段（20世纪50年代末）
输入输出标准程序和程序库；手工操作阶段，所有输入输 出指令都是程序员直接写在程序中的。采用脱机输入输出后， 系统就必须提供一套标准输入输出程序供用户调用，这样导 致了程序库建立（包括汇编程序、编译程序、装配程序等）。 库程序放在磁带上，只有监督程序放在内存。
1.4.1多道批处理操作系统
多道批处理操作系统的工作原理
体现两个特征，一是“多道”，二是“成批”。如 图1.5
处理器
磁盘 （输入井） 磁盘 （输出井）
作业1 1 作业2 2
结束
作业
卡片机
后备 作业
┇ 作业n n
完成 作业
打印机
OS
内存
图1.5 多道批处理系统工作原理
清华大学出版社
1.4 操作系统的分类
图1.6 给出了单道与多道程序运行示意图。 清华大学出版社
CPU
用户程序 监督程序 I/O操作
I/O中断 启动I/O 请求
I/O完成中断
CPU空闲I/O中断 处理结束I/O中断请求启动I/O 空闲
（a）单道情形：t1 t2
t3 t4
t5 t6
t7 t8
下 一 步
CPU I/O设备
程序A 程序B 监督程序 绘图仪 打印机
1.2 操作系统的目标和功能
1.2.2 操作系统的功能（之五）
用户接口
命令界面；系统提供一套命令，每个命令都由 系统的命令解释程序所接收、分析，然后调用相 应模块完成命令所需求功能。 图形界面；考虑用户使用计算机的方便性，现 代操作系统都提供了图形用户界面。它也是一种 交互形式，只不过将命令形式改成了图形提示和 鼠标点击。 程序界面；也称系统调用界面，是程序级上用 户与操作系统打交道的方式。 清华大学出版社
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1.1 什么是操作系统
人机交互的观点—OS作为机器与用户之间的接口
最初的计算机在没有操作系统的情况下，在使用计 算机时用户需要进行大量的手工操作。例如，选择何种 输入设备进行输入，在什么地址上启动相应的编译程序 进行编译，编译的结果（目的代码）再重新在指定的输 入设备上进行输入，指定具体的启动地址启动运行等。 在有了操作系统之后，原来由人工所进行的许许多 多烦琐而费时的操作就由操作系统来代替完成。现在的 操作系统都配备了丰富的命令、鼠标方式以及各种图标 方便用户与计算机进行交互和操作，因此，也可以说现 在的操作系统是人——机交互的界面与接口，用户与计 算机进行的一切活动都是要经过操作系统。
进入执行系统阶段 清华大学出版社
1.3 操作系统的发展历程
1.3.1 操作系统的形成
执行系统阶段（20世纪60年代初期）
这个时期硬件获得了两个重要进展，一是通道，二是 中断。对整个计算机体系来说都是极为重要的。有了中断 和通道就实现了两个方面的功能：
主机与输入输出的并行操作
用户程序 ┇
用户程序 区域
1.2 操作系统的目标和功能
1.2.2 操作系统的功能（之四）
文件管理功能
文件存储空间的管理；包括：记录空闲空间、 为新文件分配必要的外存空间，回收释放的文件 空间，提高外存的利用率等。 目录管理；目录文件的组织、及实现用户对文件 的“按名存取”、目录的快速查询和文件共享等。 文件的读写管理和存取控制；根据用户请求， 读取或写入外存。并防止未授权用户的存取或破 坏，对各文件（包括目录文件）进行存取控制。 清华大学出版社
命令解释程序、语言编译程序、汇编程序 数据库系统、网络软件等
系统软件 核心 裸机
能力扩展
操作系统
机器指令系统 内存、I/O接口
CPU
图1.1 计算机系统层次，每一层的扩充都为向上虚拟
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1.1 什么是操作系统
资源管理的观点—OS作为系统资源管理者
四大类：处理机、存储器、外设及信息（程序和数据等）
_________________________________________
记录资源使用状态；使用或未使用，谁使用等 资源分配原则；确定如何分配(策略)，何时分配 执行分配；根据分配的策略进行资源分配。 资源回收；在某些用户，或程序不再需要资源时， 系统应及时回收(修改记录)，以便进行再分配。
虚拟机的观点——操作系统作为扩展机器 如果仅仅是裸机（图1.1底层阴影部分）， 则仅有机器语言可供用户利用，关于内存、 文件、外设等的操作是相当麻烦和晦涩的。
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1.1 什么是操作系统
用户1 用户2
……
用户n
应用软件
财务管理系统、航空定票系统、CAD系统、税务 系统、银行帐务系统、铁路定票系统、保险系统、 人事管理系统等
第1章 操作系统概述
1.1 什么是操作系统
1.2 操作系统的目标和功能
1.3 操作系统的发展历程
1.4 操作系统的分类
1.5 支持操作系统的硬件环境
1.6 操作系统的特征和服务
1.7 典型的现代操作系统
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1.1 什么是操作系统
正如计算机科学中许多其它的技术名词都没有 统一的定义一样，操作系统也没有唯一的一种定义 与解释。如何看待一个操作系统，人们从不同的角 度出发有不同的观点，通常有下面三种观点：
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1.2 操作系统的目标和功能
1.2.2 操作系统的功能（之一）
存储器管理功能 内存分配；记录整个内存，按照某种策略 实施分配，或回收释放的内存空间。 地址映射；硬件支持下解决地址映射，即 逻辑到物理地址转换。 内存保护；保证各程序空间不受“进 犯” 。 内存扩充；通过虚拟存储器技术虚拟成 比实际内存大的多的空间来满足实际运行 的需要。
1.3 操作系统的发展历程
1.3.1 操作系统的形成
手工操作阶段:
批处理阶段: 执行系统阶段:
用户上机完全手工操 作, 用户干预整个过程 实现用户之间转接自 动化, 无需用户干预
由于中断和通道的产 生, 使得监督有了控制 能力, 有了管理者.
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1.3 操作系统的发展历程
1.3.2 操作系统的完善
1.3 操作系统的发展历程
1.3.1 操作系统的形成
批处理阶段（20世纪50年代末）
从一个作业到另一个作业的过度摆脱人工干预， 使其自动化，这就出现了批处理（这是系统追求资 源利用率），而批处理也经历了两个阶段：
早期的联机批处理；操作员将若干个作业合成一批，依 次放在卡片读入机上，监督程序负责输入到磁带上，然后 监督程序再开始自动地处理各个作业（包括读入内存、汇 编或编译、连接装配），并启动程序运行。
1.2 操作系统的目标和功能
1.2.1 操作系统的目标
方便性；通过命令，或鼠标等便可完成所 希望的要求(包括网上信息查询)。 有效性；如实现CPU、I/O设备的并行操作、 对内外存中存放的信息进行统一管理避免无 序和空间的浪费。 可扩展性；允许在不妨碍服务前提下，开 发、测试和引进新的系统功能。如高性能芯 片出现控制寄存器硬件机制后，操作系统经 过扩展就实现了页式存储分配机制等。
覆盖技术；将程序和数据分成若干块，其中某些 块放在辅存上，运行时调入内存覆盖已执行完程序， 或数据。 运行日志和记帐；负责记录系统资源的使用日志。
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1.3 操作系统的发展历程
1.3.1 操作系统的形成
批处理系统的问题： 虽然成批处理系统缩短了手工操作的时间，促进 了软件的发展，但仍存在不少缺点： 监督程序、系统程序和用户程序之间是通过相 互调用的方法来实现转移的。因此，若执行了一 条非法指令，则整个系统就会停顿下来；若陷入 死循环，则整个系统也无法向前推进。 无法防止用户程序会冲掉一部分监督程序，因而 可能使整个系统混乱。
脱机批处理：在主机之外另设一台功能较为简 单的小型卫星机，如图1.3所示。 清华大学出版社
批处理阶段
卡片输入机 输入带 执行带 系统带
打印机
调入 作业
卫星机
主机
日志
输出结果
输出带
结束
图1.3 脱机成批处理
批处理系统是形成后来操作系统的雏形。它的产生 促进了其它软件的发展，其主要有以下几个方面：
计算机系统
存储器
I/O控制器
外部设备
打印机、
I/O控制器
操作系 统软件
键盘等
用户程序 和数据集
I/O控制器
处理器
存储设备
操作系统 程序 数据 .…
图1.2 操作系统作为资源管理器 清华大学出版社
1.1 什么是操作系统
资源管理的目的在于：为用户提供一种简单、 有效使用资源的方法，充分发挥各种资源利用 率，为此，对每种资源管理，要研究如下几方 面的内容：
以上3个阶段可以看成是操作系统的产 生过程，由多道批处理和多道程序设计概念 的发展开始了操作系统趋于完善的又一发展 历程。 多道批处理系统最大的问题就是不支持 交互，为了克服这一弱点，又很快就产生了 分时系统等不同类型的操作系统。多道和分 时的出现标志着较为完善的操作系统形成。
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1.4 操作系统的分类
1.4.1多道批处理操作系统
图1.5 中输入井和输出井分别为磁盘或磁鼓上的两 个区域，是系统特别划分出来用于输入输出的区域。 设置输入井和输出井的目的有两个： 协调输入/输出设备速度与处理机速度的差异。 为作业调度提供条件。