操作系统原理及应用(杨承玉)
操作系统原理及应用陈敏版
操作系统原理及应用陈敏版操作系统原理及应用是一门计算机科学的基础课程，主要探讨了操作系统的架构、设计原理和实现技术等内容。
操作系统是计算机系统中的一种软件，负责管理计算机硬件资源，并提供一个良好的程序执行环境。
下面将详细介绍操作系统的原理及应用。
一、操作系统的原理1.1 进程管理操作系统通过进程管理来实现对计算机系统中各个进程的调度和管理。
进程是程序的一次执行过程，操作系统通过分时复用计算机资源，使得多个进程可以并发执行。
进程管理的主要任务包括进程创建、调度、同步和通信等。
1.2 内存管理内存管理是操作系统对计算机内存资源的分配与回收管理。
操作系统通过内存管理来为进程分配内存空间，并在进程间进行内存的共享。
内存管理的主要任务包括地址空间的划分、内存分配算法和页面置换机制等。
1.3 文件系统操作系统通过文件系统来管理计算机存储设备上的文件。
文件是计算机中对数据的逻辑组织方式，操作系统通过文件系统对文件进行组织、存储和检索，提供文件读写的接口，并保证文件的安全性和完整性。
1.4 设备管理设备管理是操作系统对计算机输入输出设备资源的管理。
操作系统通过设备管理来实现对设备的分配和共享，以满足多个进程对设备的并发操作。
设备管理的主要任务包括设备驱动程序的开发、设备分配算法和设备中断处理等。
二、操作系统的应用2.1 个人电脑操作系统个人电脑操作系统是指用于控制个人电脑硬件资源的操作系统，如Windows、macOS等。
个人电脑操作系统提供了图形用户界面、文件管理、网络连接等功能，使得用户可以方便地使用和管理个人电脑。
2.2 服务器操作系统服务器操作系统是指用于控制服务器硬件资源的操作系统，如Windows Server、Linux等。
服务器操作系统主要针对网络服务器的需求进行优化，提供高可靠性、高并发性和高安全性的服务，如Web服务器、数据库服务器等。
2.3 嵌入式操作系统嵌入式操作系统是指用于控制嵌入式设备硬件资源的操作系统，如嵌入式Linux、Android等。
操作系统原理与应用(第2版)课件第1章 操作系统概述课件
见P23 图1-7UNIX系统结构
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1.8 UNIX系统的特点和结构
3、UNIX的结构
trap 用户层
用户程序
程序库
系统调用程序接口
核
心
文件系统
层
缓冲区管理
进程 控制 系统
进程通信 进程调度
字符设备 块设备 设备驱动
内存管理
硬件层
硬件
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1.3 操作系统的结构 一、环境（外部结构）
OS的外部环境主要是指硬件、其他软件和用户（人）。 二、体系结构（内部结构） 在OS 的底层是对硬件的控制程序（即对资源的一些管理 程序），最上层是系统调用的接口程序。在OS内部还要 有进程、设备、存储、文件系统管理模块。
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1.4 操作系统的分类 一、多道批处理系统
三、执行系统 优点：提高了系统的安全性、提高了系统的效率 缺点：主机时间的浪费仍然很严重 四、多道程序系统阶段 多道程序系统---就是能够控制多道程序并行的系统。 基本思想：是在内存里同时存放若干道程序，它们可 以并行运行，也可以交替运行。 特点：多道程序并行
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1.2 什么是操作系统
一、概念 操作系统（OS）-----是管理计算机系统资源（硬件和软 件）的系统软件，它为用户使用计算机提供方便、有 效和安全可靠的工作环境。 补充说明: (1)从此定义上讲，操作系统是软件而不是硬件，但实 际上它是一个软、硬件结合的有机体。 (2)操作系统是系统软件而不是应用软件，但它与其他 系统软件不同。
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1.4 操作系统的分类 五、区别
（1）分时系统与实时系统的区别 分时系统的目标是提供一种随时可供多个用户使用的通用性很强的系 统，用户与系统之间具有较强的交互作用或会话能力；分时系统对响 应时间的要求一般是以人能接受的程度为依据的，其响应的数量级通 常为秒。 实时系统大多是具有特殊用途的专用系统，它仅允许终端操作员访问 有限数量的专用程序，而不能书写或修改程序。
操作系统的原理
操作系统的原理操作系统(Operating System)是一种最基本的系统软件，任何一种其它软件都必须在获得它的支持后才能进行操作。
那么，接下来店铺就来为大家解析一下关于操作系统各方面问题吧!操作系统的种类操作系统的种类很多，有简单的也有复杂的。
按照应用对象分，可分为桌面操作系统、服务器操作系统和嵌入式操作系统这三大类。
若再缩小范围来分的话，还可分为智能卡操作系统、传感器节点操作系统、个人计算机操作系统、实时操作系统、网络操作系统、多处理器操作系统、大型机操作系统等。
操作系统的原理操作系统主要利用驱动程序、内核、接口库、外围四部分的完美结合，来管理系统资源和控制应用程序，它是整个机体中不可缺少的重要系统软件，所有其他软件都必须以它为基础才能顺利运行。
操作系统的组成部分1.驱动程序：它是操作系统中最底端的一部分，主要用来控制和监视系统中各种硬件。
2.内核：内核一般在最高级处运行，它主要作用是提供基础性结构功能。
3.接口库：也是程序库，它非常靠近应用程序，它的主要作用就是把系统内的各种基本服务转变成编程接口，然后让应用程序能够使用。
4.外围：操作系统中，除了驱动程序、内核和接口库外，剩余部分都属于外围，外围主要功能是提供高级服务。
常见的操作系统至目前为止，我们常见的操作系统有四种：Android系统、iOS 系统、Windows系统、Linux系统。
1.Android系统，我们现在所使用的智能手机大部分都是采用这种系统，其实大家对Android应该都挺熟悉的，它的图标就是一只“绿色机器人”。
2.iOS系统就据局限于部分电子产品，它只应用于苹果系列产品，如：iPhone手机、ipod touch、iPad、apple TV。
3.Windows操作系统也称为“视窗”操作系统，我们最常在电脑设备上见到Windows窗口。
4.Linux操作系统支持免费使用和自由传播，像目前世界上最快速的超级电脑所采用的操作系统就是Linux。
操作系统原理与实训教程
操作系统原理与实训教程
“哇，这电脑咋又卡了呢？”我嘟囔着。
旁边的小伙伴凑过来：“嘿，你知道不？电脑卡可能是操作系统出问题啦。
”
咱先说说啥是操作系统原理呗。
这操作系统就像一个大管家，管着电脑里的各种事儿。
它有好多关键部件呢，就像大脑有不同区域负责不同功能一样。
比如说有内核，这内核就像是心脏，给整个系统提供动力。
还有文件系统，那文件系统就像个大仓库，把咱的照片、文档啥的都好好放着。
那操作系统是咋工作的呢？它就像个指挥家，指挥着电脑里的各个程序。
当你打开一个软件的时候，操作系统就会给它分配资源，让它能顺利运行。
比如说内存呀、CPU 时间啥的。
这就好比老师给同学们分任务，让大家都能有事干。
那这操作系统在生活中有啥用呢？就说有一天，我和爸爸妈妈一起想找出去旅游的照片。
这时候操作系统的文件系统就派上用场啦。
我们很容易就找到了那些照片，回忆起了美好的时光。
要是没有操作系统，那找照片可就像大海捞针一样难喽！
操作系统真的太重要啦！它就像我们生活中的小助手，让我们的电脑生活变得更加方便。
没有它，电脑可就没法好好工作啦。
所以说，咱可得
好好爱护这个大管家。
“操作系统原理”理论与实践课教学研究
硬 件及 用户 都有 着密 切 的交互 ； （ ）教 学实 践 性 强 ， ２ 与实 际运 行 着 的各 类 操 作 系
统有 着 密切 的联 系 ；
（ ）计 算 机 技 术 发 展 迅 速 。 ３
这些 问题 一 直 困扰 着 从 事 操 作 系统 教 学 的教 师 ， 国内相关 高校 就 此 问题 进 行 了一 系列 研 究 ¨。针 对 这些 问题 和难 点 ， 本课 程 组 通 过 对 操 作 系统 原 理 与 课 程设 计 的教 学进 行改 革 ， 与教 师 自己所从 事 的软 件 并
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第 二届高校计算机 实践教 学论坛推荐论文
的 理 论 与 实 践 教 学 。经 过 若 干 届 学 生 的 实 践 推 广 ， 明 这 些 措 施 能 够 有 效 地 扩 展 学 生 的 计 算 机 基 础 理 论 知 证
识 ， 而增 强其 分 析 问 题 和 编 程 的 能 力 。 进
关 键 词 ： 作 系统 原 理 ； 践 教 学 ；教 学 改 革 操 实
Ｉ ＳＮ １００２ Ｓ
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实
验
技
术
与
管
理
第 ２卷 ７
“操作系统原理”课程实验教学的研究与实践
“操作系统原理”课程实验教学的研究与实践摘要:本文提出了以教学操作系统OS Lab为实验教学平台,利用Virtual PC模拟器调试和编译,让学生实际参与操作系统部分功能的设计,使学生能更好的理解操作系统的理论,从而达到更好的教学效果。
关键词:操作系统原理;实验教学;教学操作系统;OS Lab1操作系统原理课程实验现状操作系统是高等院校计算机专业的一门重要基础课,也是众所周知的教学难度很大的一门课,其难点主要在于实验教学环节。
国内高校因为师资力量、实验环境及学生自身程序设计能力等因素的不同,对“操作系统”课程实验教学环节的要求也不一样,有的要求运行操作系统观察某些特定现象;有的要求对课程的一些重要算法进行模拟实现,以加深对操作系统原理的理解;有的要求学生合作完成一个小型操作系统的设计的;有的要求学生剖析具体操作系统(如Linux)的实现机理,替换一些功能模块。
各高校在讲授操作系统原理课程时,一般都会设置有8～24个学时同步进行的实验。
经过对多所高校的学习访问,总结归纳出操作系统原理课程的实验方式目前主要分为以下几种类型:(1) 观察与体验这是最简单的实验方式。
即选择一个实际的操作系统作为实验环境,学生通过观察操作系统某些特定的具体运行现象来体会操作系统原理的设计内容。
这种实验教学过程几乎不需要编写程序代码,对真正理解操作系统内在原理效果不明显。
(2) 算法模拟这是部分高校采用的实验方式。
任课老师选取课程中的一些典型算法,如FCFS算法、读者写者问题等等,让学生编写程序来模拟实现操作系统的功能。
这种方式与程序设计课程的实验环节基本类似,有利于加深学生对操作系统理论的理解,但达不到培养学生掌握操作系统的整体设计思想的目的。
(3) 替换功能模块这是有一定难度的实验方式。
一般是以Linux操作系统为实验平台,让学生首先阅读相关系统代码,在理解部分操作系统功能的实现原理后,再要求学生用自己设计的功能模块替换其中相应的功能。
操作系统原理与应用(第2版)清大版第2章习题参考答案
1、进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
在程序并发执行时已不再具有封闭性，而且产生了许多新的特性和新的活动规律。
程序这一静态概念已不足以描述程序的并发执行的特性。
为了适应这一新情况，引入了一个能反应程序并行执行特点的新概念——进程（process）。
有的系统也称为任务（task）。
2、进程：是程序的一次执行，是动态概念；一个进程可以同时包括多个程序；进程是暂时的，是动态地产生和消亡的。
程序：是一组有序的静态指令，是静态概念；一个程序可以是多个进程的一部分；程序可以作为资料长期保存。
3、能够看到。
进程控制块PCB表示进程的存在。
为进程的实体为：程序部分描述了进程所要完成的功能，它通常可以由若干个进程所共享。
数据部分包括程序运行时所需要的数据和工作区，它通常是各个进程专有的。
4、可再现性：程序重复执行时，必将获得相同的结果。
即对于程序A来说，第一次运行得到一结果，第二次运行时若中间有停顿，但最后的结果必将与第一次一样。
封闭性：程序一旦开始运行，其计算结果和系统内资源的状态不受外界因素的影响。
5、1）运行状态：进程正占用CPU，其程序正在CPU上执行。
处于这种状态的进程的个数不能大于CPU的数目。
在单CPU机制中，任何时刻处于运行状态的进程至多是一个。
2）就绪状态：进程已具备除CPU以外的一切运行条件，只要一分得CPU马上就可以运行（万事具备，只欠东风）。
在操作系统中，处于就绪状态的进程数目可以是多个。
为了便于管理，系统要将这多个处于就绪状态的进程组成队列，此队列称为就绪队列。
3）封锁状态：进程因等待某一事件的到来而暂时不能运行的状态。
此时，即使将CPU 分配给它，也不能运行，故也称为不可运行状态或挂起状态。
系统中处于这种状态的进程可以是多个。
同样，为了便于管理，系统要将它们组成队列，称为封锁队列。
封锁队列可以是一个，也可以按封锁原因形成多个封锁队列。
6、（1）1---分到CPU，2---时间片到，3---等待某一事件的发生，4---所等待事件已发生。
操作系统原理研究与应用
操作系统原理研究与应用操作系统是计算机系统中最重要的软件之一，它负责管理和协调计算机硬件资源，为用户和应用程序提供一个良好的使用环境。
了解操作系统的原理，并能够应用这些原理进行问题解决和优化，对于计算机科学与技术领域的学习和实践都具有重要意义。
本文将从操作系统的原理研究和应用方面进行论述。
一、操作系统的原理研究1.1 操作系统的概念和功能操作系统是一种系统软件，它通过管理和分配计算机资源，提供用户与计算机硬件之间的接口，实现用户的需求。
操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理等。
研究操作系统的原理，需要深入理解这些功能的实现原理以及它们之间的关系。
1.2 进程管理原理进程是程序在计算机中的一次执行过程，是操作系统进行资源管理和调度的最小单位。
研究进程管理的原理，需要了解进程的创建、调度、同步和通信等方面的知识。
此外，还需要掌握进程状态转换、死锁处理等相关概念和算法。
1.3 内存管理原理内存管理是操作系统的重要功能之一，它负责管理计算机的物理内存和虚拟内存。
研究内存管理的原理，需要了解内存分配、内存保护、内存地址转换等相关知识。
同时，还需要掌握虚拟内存技术的原理和应用，以及页面置换算法等内容。
1.4 文件系统管理原理文件系统管理是操作系统提供给用户和应用程序的一种接口，它负责文件的存储、组织和管理。
研究文件系统管理的原理，需要掌握文件的物理结构和逻辑结构，了解文件的打开、关闭、读写等操作的实现原理。
此外，还需要了解文件系统的管理算法，如文件分配、文件索引等。
1.5 设备管理原理设备管理是操作系统进行计算机硬件资源管理的主要手段，它负责管理计算机的各种外设和输入输出(I/O)设备。
研究设备管理的原理，需要了解设备的分类、设备的分配和调度、设备的中断处理等内容。
此外，还需要了解设备驱动程序的开发和设备控制的原理。
二、操作系统的应用2.1 操作系统在计算机科学中的应用操作系统是计算机科学与技术领域的核心内容之一，在计算机系统、并行计算、网络通信、数据库等方面都有广泛的应用。
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2014～2015 学年第 1 学期
班级 学号 姓名 考试科目 操作系统原理及应用 A卷 闭卷 共 4 页
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 密· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·封· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·线· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 学生答题不得超过此线
题号 分数
一
二
三
四
总分
总分人
一、填空题（20 分，每空 1 分）
得分 评卷人
1、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、
2、
二、选择题（15 分，每题 1 分）
得分 评卷人
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
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三、简答题（15 分，每题 5 分）
三、简答题（15 分，5 分/题）
1、何谓死锁，产生死锁的原因和必要条件是什么。 2、请简述分页与分段存储管理方式的异同。 3、请简述系统调度的三个层次及其内容。
四、综合题（50 分）
1、 （10 分）设在采用非抢占式调度算法的系统中，有两个优先级相同的进程 P1 和 P2 如下。信号量 S1 和 S2 的初值均为 0，试写出 P1、P2 并发执
四、综合题（50 分）
得分 评卷人
-4-
-2-
重庆理工大学考试答题卷
2014～2015 学年第 1 学期
班级 学号 姓名 考试科目 操作系统原理及应用 A卷 闭卷 共 4 页
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 密· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·封· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·线· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 学生答题不得超过此线
行结束后 x=?，y=?，z=? 写出可能的代码执行序列 〈进程 P1〉 〈进程 P2〉 y:=1; x:=1; y:=y+2; x:=x+1; V(S1); P(S1); z:=y+1; x:=x+y; P(S2)； V(S2)； y:=z+y; z:=x+z;
2、 （10 分）某理发店里有 10 个理发师，假设一个理发师只能为某一个顾客服务结束后才能为下一顾客服务，当理发店中少于 10 个顾客时，则店外 的顾客可立即进入，否则需在外面等待。若把一个顾客看作一个进程，请回答下列问题： (1) 用 P、V 操作管理这些并发进程时，应怎样定义信号量？写出信号量的初值以及信号量各种取值(大于 0、等于 0、小于 0)分别代表的含义。 (2) 以下是顾客进程的基本操作，把应执行的 P、V 操作插入下述程序中，以保证顾客进程能够正确地并发执行。 顾客 { 进入理发店 ； 接受理发服务； 离开理发店； } 3、 （10 分）分别应用轮转调度(RR)(时间片长度：5) 和短进程优先(SPN)调度算法，给出以下进程 在单 CPU 系统中的执行序列 进程 A B C D E 到达时间 0 2 4 6 10 服务时间 3 6 4 7 2
）个进程在等待资源。
D、文件读写管理
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重庆理工大学考试试卷
2014～2015 学年第 1 学期
班级 学号 姓名 考试科目 操作系统原理及应用 A卷 闭卷 共 4 页
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4、（10 分）在某请求分页管理系统中，一个作业共 5 页，作业执行时依次访问如下页面：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5，若分给该作业 的主存块数为 4，分别采用 OPT（最佳） ，FIFO（先进先出） ，LRU（最近最少使用）页面置换算法，求缺页次数和缺页率。请写出分析过程。
5、（10 分）假定一磁盘有 200 个柱面，编号为 0--199，磁头刚刚完成了 12 号柱面的服务请求，当前存取磁头的位置在 25 号柱面上，如果存在以 下的请求序列：35、45、12、68、110、180、170、195，求下列各算法的磁道服务序列及平均寻道长度：先来先服务（FCFS） ，最短寻道时间优先 （SSTF） ，扫描（SCAN）算法。
3、对于记录型信号量，在执行一次 wait 操作时，信号量的值应当（ 4、以下哪项不是程序并发执行时具有的特征（） 。 5、磁盘调度的 SSTF 算法的缺点是（） 。 A．平均寻道距离较大 B．存在进程饥饿现象 6、进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构，一个进程（ A、 可以有多个进程控制块 A. BIOS A．0 B. ROM B．1 C．2 B．轮转 7、计算机开后 ，操作系统最终被加载到（ ） 。 C. EPROM D．3 ) 。 C．最高响应比优先 )时进行的。 D．修改 C. 处理机 D．均衡调度 D. RAM
得分 评卷人
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重庆理工大学考试答题卷
2014～2015 学年第 1 学期
班级 学号 姓名 考试科目 操作系统原理及应用 A卷 闭卷 共 4 页
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7、在基本分页系统中，若页面存在于内存中，则需要进行
方式没有实现 CPU 与 I/O 设备的并行工作。
二、选择题（15 分，每题 1 分）
1、允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统称为( A．批处理操作系统 A．就绪->执行 A、不变 A．间断性 B．分时操作系统 2、下列进程状态转换过程中，绝对不会发生的是（ B．执行->阻塞 B、加 1 B．失去封闭性 C．就绪->阻塞 C、减 1 C．可再现性 ） 。 D．执行->就绪 ） 。 D、加指定数值 D．不可再现性 C．实现复杂 D．不适应多道程序 ） 。 C、可以没有进程控制块 D、只能有惟一的进程控制块。 )。 D．微机操作系统 C．实时操作系统
B、可以和其他进程共用一个进程控制块
8、在使用信号量进行互斥访问时，若信号量的初值为 2，当前值为 1，表示有（ 9、一种既有利于短小作业又兼顾到长作业的作业调度算法是( A．先来先服务 A． 执行 A. I/O 设备 10、动态重定位的地址变换是在作业( B．装入 C．编译 11、通道是一种特殊的()。 B. 设备控制器 D.I/O 控制器 12、选择 FIFO 算法，当分配的内存块增加，缺页率将（）。 A. 增加 B. 减少 C. 无影响 D. 可增加可减少 13、下列关于虚拟存储的叙述中，正确的是（） 。 A. 虚拟存储只能基于连续分配技术 C. 虚拟存储容量只受外存容量的限制 14、文件系统的按名存取主要是通过（ A、目录管理 B、文件存储空间 B. 虚拟存储只能基于非连续分配技术 D. 虚拟存储容量只受内存容量的限制 ）实现的。 C、文件安全性管理
注意：所有答案请填写在答题卷上 一、填空题（20 分， 1 分/空）
1、现代操作系统中（支持线程）资源分配的基本单位是 2、在 linux 系统中通过系统调用 来进行进程的创建。 ，调度的基本单位是 。
3、若干个事件在同一时刻发生称为________，若干个事件在同一时间间隔内发生称为_______。 4、所有同步机制都应遵循的四条准则是： 5、在首次适应算法中，空闲区应当以 6、程序执行前需要进行编辑、 8、操作系统的主要功能包括 9、I/O 控制方式中，其中 、 、 、 、 、 。 则应该以 次序排列。 的次序排列，在最佳适应算法中空闲分区 、 、 几个步骤 次访存操作。 、 及提供友好的用户接口五个方面。