1操作系统引论

第1章操作系统引论1操作系统概述

第1章操作系统引论 1.1操作系统概述 一、操作系统的概念、特征、功能和提供的服务 1. 操作系统的概念 操作系统介于计算机硬件系统和其他所有软件系统之间，为所有软件系统使用计算机硬件提供各项服务。操作系统是一组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以及方便用户的程序集合。 操作系统追求的基本目标是用户使用计算机的方便性，以及计算机硬件的高效率运行。操作系统主要有两方面重要的作用。 (1) 操作系统管理系统中的各种资源，包括硬件及软件资源。 在计算机系统中，所有硬件部件（如CPU、存储器和输入/输出设备等）均称作硬件资源，而程序和数据等信息称作软件资源。因此，从微观上看，使用计算机系统就是使用各种硬件资源和软件资源。特别是在多用户和多道程序的系统中，同时有多个程序在运行，这些程序在执行的过程中可能会要求使用系统中的各种资源。操作系统就是资源的管理者和仲裁者，由它负责在各个程序之间调度和分配资源，保证系统中的各种资源得以有效地利用。 (2) 操作系统要为用户提供的良好的界面。 一般来说，使用操作系统的用户有两类：一类是最终用户,另一类是系统用户。最终用户只关心自己的应用需求是否被满足，而不在意其他情况。至于操作系统的效率是否高，所有的计算机设备是否正常，只要不影响他们的使用，他们则一律不去关心，而后面这些问题则是系统用户所关心的。 操作系统必须为最终用户和系统用户这两类用户的各种工作提供良好的界面，以方便用户的工作。典型的操作系统界面有两类：一类是命令行界面，如UNIX、Linux等；另一类则是图形化的操作系统界面，如Windows、Linux等。 2. 操作系统特征 多道程序设计技术可以极大地提高计算机资源的利用率，但它也改变了程序的工作环境，使程序由顺序执行变成并发执行，因此带来一些新的复杂问题，使得现代操作系统具有如下一些特征： （1）并发性（Concurrence）。这种标题要缩进两个字 并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生；并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生。在多道程序环境下，并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时执行。但在单处理机系统中，每一个时刻仅能执行一道程序，微观上，这些程序是在交替执行。 （2）共享性（Sharing）。 共享是指系统中的所有资源（如CPU、内存、I/O设备及软件资源）不再为一个程序所独占，而是供同时存在于系统中的多道程序共同使用。根据资源属性不同，可有互斥共享和同时共享两种不同的共享方式。 （3）虚拟性（Virtual）。 虚拟是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的，是实的；逻辑物体是用户感觉到的，是虚拟的。例如在单CPU多道分时系统中，通过多道程序技术和分时技术可以把一个物理CPU虚拟为多台逻辑上的CPU，使每个终端用户都认为有一台“独立”的CPU为它运行，用户感觉的CPU是虚拟CPU。

第1章 操作系统引论

目的及要求： 1.了解操作系统的目标、作用和模型 2.领会和理解操作系统的发展过程 3.初步了解和领会操作系统的特征和服务 4.领会和掌握操作系统的功能 5.了解操作系统的进一步发展 注：需了解的→知识点若在选项中出现，知道对错即可需掌握的→必须深刻掌握！！！ 重点： 1.批处理操作系统 2.分时操作系统 3.操作系统的特征 4.操作系统的功能 难点： 1.多道程序设计的基本概念 2.多道批处理系统的特征 内容 §1.1 操作系统的目标和作用（2个重要问题：（1）OS的定义（或者说作用、功能），（2）OS的目标）§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 §1.6 常见的OS §1.1 操作系统的目标和作用 一、OS的定义 （一）、你用过哪些OS？ Windows；Unix；Linux；Dos （二）、OS能做什么？ 各种命令：dir copy del format 启动、结束用户程序 系统调用：例如INT指令 UNIX 等提供多任务、多用户环境 结论： os为你完成所有“硬件相关、应用无关”的工作，以给你方便、效率、安全 （三）、OS不能做什么？ 不做天气预报 不做房屋设计 不是编译程序… … 总之，OS不直接解决最终具体应用问题，也不负责编译源程序... ?（四）、OS是什么？（也叫OS的定义？）3点 OS是（1）、直接控制和管理计算机硬件、软件资源，（2）、合理地对各类作业进行调度，（3）、以方便用户使用的程序集合（补充——作业的概念：一次上机需要完成的任务（意图）的集合） 补充——OS的开发过程： 需求（功能）P16 →设计（用到DS和算法（用自然语言描述算法即可））→编码→测试

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

第1章 操作系统引论

第一章操作系统引论 (一)问答题 1. 设计现代OS的主要目标是什么？ 答：设计现代OS的主要目标是： （1）方便性 （2）有效性 （3）可扩充性 （4）开放性 2. OS的作用可表现在哪几个方面？ 答： （1）从一般用户的观点，可把OS看作是用户与计算机硬件系统之间的接口；（2）从资源管理观点，可把OS视为计算机系统资源的管理者； （3）OS还可用做扩充机器。 3.为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？ 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。值得说明的是，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？ 答：推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是提高资源利用率和系统吞吐量。 5. 何为脱机I/O和联机I/O？ 答：为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾，上世纪50年代出现了脱机输入输出技术。该技术是事先将装有用户程序和数据的纸带（卡片）装入纸带输入机（卡片机），在一台外围机的控制下，把纸带（卡片）上的数据（程序）输入到磁带上。当CPU需要这些程序和数据时，再从磁带上将其高速调入内存。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。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；反之，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：推动分时系统形成和发展的主要动力是用户的需要。

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。用户可继续键入下一条命令，此即人-机交互。应强调指出，即使有多个用户同时通过自己的键盘键入命令，系统也应能全部地及时接收并处理这些命令。1、及时接收；2、及时处理； 8、为什么要引入实时OS？P11 答：实时系统是指系统能及时（或即时）响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。1、应用需求； 2、实时任务； 9、什么是硬实时任务和软实时任务？试举例说明。P12 答：硬实时任务是系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。软实时任务是它也联系着一个截止时间，但并不严格，若偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响也不会太大。举例说明：硬实时任务为订车票、工业；软实时任务为网页更新；

第1章操作系统引论-填空题

第1章操作系统引论-填空题 1．如果一个操作系统兼有批处理、分时处理和实时处理操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统称为( )。 2．分时操作系统的特征有四个，即( )、( )、( )和( )。 3．实时操作系统与分时操作系统的主要区别是( )。 4．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。 5．( )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。 6．操作系统的主要性能参数有( )和( )等。( )指的是单位时间内系统处理的作业量。( )指的是在一个给定的时间内，系统的一个指定成分被使用的时间比例。 7．操作系统为用户提供三种类型的使用接口，它们是( )、( )和( )。 8．操作系统提供给编程人员的唯一接口是( )。 9．在操作系统中的异步性主要是指( )。 10．现代操作系统的特征是( )、( )、( )和( )。 11．用户要求计算机系统所做的工作的集合称为( )。 12．设计现代OS的主要目标是( )和( )。 13．单道批处理系统是在解决( )和( )的矛盾中发展起来的。 14．在单处理机环境下的多道程序设计具有( )、( )和( )的特点。 15．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，而且采用了( )模式和( )技术。 16．从资源管理的角度看，操作系统具有四大功能: ( )、( )、( )和( )，而为了方便用户，操作系统还必须提供( )。

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 一、选择题 1．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 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*．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*．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（）。 A. 增强计算机系统的功能 B. 提高系统资源的利用率 C.提高系统的运行速度 D.合理组织系统的工作流程，以提高系统吞吐量 14．在OS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