最新操作系统第一章
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 ★
操作系统第三版（孟庆昌）第一章习题答案
操作系统第三版（孟庆昌）第⼀章习题答案1. 计算机系统主要由哪些部分组成？计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。
硬件系统主要由中央处理器、存储器、输⼊输出控制系统和各种外部设备组成。
软件分为系统软件、⽀撑软件和应⽤软件。
系统软件由操作系统、实⽤程序、编译程序等组成。
⽀撑软件有接⼝软件、⼯具软件、环境数据库等，它能⽀持⽤机的环境，提供软件研制⼯具。
⽀撑软件也可认为是系统软件的⼀部分。
应⽤软件是⽤户按其需要⾃⾏编写的专⽤程序，它借助系统软件和⽀援软件来运⾏，是软件系统的最外层。
2. 什么是操作系统（OS）？它的主要功能是什么？操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基⽯。
操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输⼊与输出设备、操作⽹络与管理⽂件系统等基本事务，提供⼀个让⽤户与系统交互的操作界⾯。
操作系统的功能有：进程管理：中央处理器，在宏内核的情况下多进程只是简单迅速地切换各进程，让每个进程都能够运⾏，在多内核或多处理器的情况下，所有进程透过许多协同技术在各处理器或内核上转换。
内存管理：有许多进程存储于记忆设备上，操作系统必须防⽌它们互相⼲扰对⽅的存储器内容，除⾮透过某些协议在可控制的范围下操作，并限制可访问的存储器范围。
⽂件系统：通常指称管理磁盘数据的系统，可将数据以⽬录或⽂件的型式存储。
每个⽂件系统都有⾃⼰的特殊格式与功能，例如⽇志管理或不需磁盘重整。
⽹络通信：操作系统都具备操作主流⽹上通信协议TCP/IP的能⼒，可以进⼊⽹上世界，并且与其他系统分享诸如⽂件、打印机与扫描仪等资源。
安全机制：操作系统提供外界直接或间接访问数种资源的管道，并有能⼒认证资源访问的请求。
⽤户界⾯：操作系统允许⽤户安装或创造任何他们喜欢的图形⽤户界⾯，改变诸如菜单风格或颜⾊配置等部分。
驱动程序：操作系统通常会主动制订每种设备该有的操作⽅式，⽽驱动程序功能则是将那些操作系统制订的⾏为描述，转译为可让设备了解的⾃定义操作⼿法。
操作系统_第一章 操作系统引论
操作系统_第一章操作系统引论在我们日常使用的电脑和各种智能设备中，操作系统扮演着至关重要的角色。
它就像是一个幕后的大管家，默默地协调着硬件和软件的资源，为我们提供了一个稳定、高效、便捷的计算环境。
那么，操作系统到底是什么？它是如何工作的？又有哪些重要的功能和特点呢？让我们一起来揭开操作系统的神秘面纱。
首先，我们来谈谈操作系统的定义。
简单来说，操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。
它负责控制和管理计算机的硬件设备，如处理器、内存、硬盘、输入输出设备等，同时为应用程序提供一个稳定、安全、高效的运行环境。
操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面：进程管理是操作系统的核心功能之一。
在计算机中，多个程序可以同时运行，而操作系统需要合理地分配处理器资源，让每个程序都能得到适当的执行时间。
它通过进程调度算法，决定哪个进程先执行，哪个进程后执行，以及如何在多个进程之间切换，以确保系统的高效运行。
内存管理也至关重要。
计算机的内存是有限的，而操作系统需要合理地分配和管理内存空间，确保每个程序都能得到所需的内存，并且避免内存泄漏和内存冲突等问题。
它采用了虚拟内存技术，让程序看起来拥有比实际物理内存更大的内存空间。
文件管理是操作系统的另一个重要功能。
它负责管理计算机中的文件和目录，包括文件的创建、删除、读取、写入、存储等操作。
通过文件系统，我们可以方便地组织和管理数据，并且可以对文件进行权限设置，保护数据的安全性。
设备管理则负责管理计算机的各种输入输出设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
操作系统需要为设备驱动程序提供接口，使得设备能够正常工作，并且能够处理设备的中断和错误情况。
除了以上这些功能，操作系统还提供了用户接口，让用户能够方便地与计算机进行交互。
比如，图形用户界面（GUI）让我们可以通过点击图标和菜单来操作计算机，而命令行界面则适合那些熟悉计算机命令的用户。
接下来，让我们了解一下操作系统的分类。
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
操作系统第一章基本概念
学习目的
建立计算机系统的完整概念 学习计算机系统的分析方法和设计方法 了解计算机系统的最新研究成果
与其它学科的交叉
学科交叉：计算机组成、计算机操作系统、汇编语 言、微计算机技术、计算机网络…… 新内容：超标量处理机、超流水线处理机、VLIW处 理机、向量处理机、并行处理机、多处理机、互联 网络……
软件和硬件组成
由人员、数据、设备、程序和规程组成
1.2 计算机系统的发展
1.2.1 冯· 诺依曼结构 1.2.2 器件发展的影响 1.2.3 应用发展的影响 1.2.4 改进算法的影响
1.2.1 冯· 诺依曼结构
Van Nenmann 基本思想与1936年至1946年期 间形成，有冯· 诺依曼等人与1946年提出
芯片可靠性达到108小时，连续使用一万年以上
1.2.3 应用发展的影响
应用需求
高结构化数值计算：气象模型、流体流动、有限元分析 非结构化的数值计算：蒙特卡洛模拟、稀疏矩阵 实时多因素问题：语音识别、图像处理、计算机视觉 海量存储和输入输出密集问题：数据库、事物处理 图形学和设计系统：计算机辅助设计
集成度迅速提高:每四年提高一个数量级 每0.25平方英寸1010个晶体管 单芯片内可做大于1Gb存储器，单芯片内 可以集成2个CPU+全部Cache 还远没有达到集成度的极限 速度已接近极限 速度提高的余地很小 依靠系统结构的发展，关键是并行编译和 并行算法 价格直线下降：CPU价格每年下降大于80% 可靠性越来越高
第一章 导论
1.1 计算机系统的基本概念 1.2 计算机系统的发展 1.3 计算机系统的层次结构 1.4 计算机系统的设计方法 1.5 现代计算机系统的分类
(汤小丹)计算机操作系统第一章课后答案(完整版)
第一章1．设计现代OS的主要目标是什么？答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面？答：（1）OS作为用户与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发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与技术发展：（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）计算机体系结构的不断发展。
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行的。
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行的。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发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，在用户能接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。
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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)
10.(1)对批处理作业，必须提供相应的作业控制信息。
11.(2)对于分时系统，不一定全部提供人机交互功能。
12.(3)从响应角度看，分时系统与实时系统的要求相似。
13.(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。
14.(5)从交互角度看，分时系统与实时系统相似
15.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。
16.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
17.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
18.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。
19.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。
20.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
21.并发性是指若干事件在同一时间间隔内发生。
22.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
23.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。
24.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。
25.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
26.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 。
27.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。
28.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。
29.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
30.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
31.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。
32.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。
33.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。
34.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
35.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
36.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。
37.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
38.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。
39.分时系统的基本特征是: 多路性、独立性、交互性、及时性
40.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。
41.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
42.为了使实时系统高度可靠和安全，通常不强求资源利用率。
43.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。
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