第一节算法与程序设计概述
1.1 计算机解决问题的过程
①分析问题②设计算法③编写程序④调试程序⑤得到结果
1.2 算法
1.2.1概念：
算法是在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的规则。
1.2.2 特征
①输入：一个算法有零个或多个输入
②确定性：算法的每一个步骤必须要确切地定义
③有穷性：一个算法在执行有穷步之后必须结束
④输出：一个算法有一个或多个输出
⑤能行性：算法中有待执行的运算和操作必须是相当基本的。
例题1：已知m=112,n=64，利用辗转相除法，求它们的最小公倍数。
算法：① 112/64 余48
② 64/48 余16
③ 48/16 余0
④ 112*64/16 = 448（即为最小公倍数）
解析：m * n = 最大公约数* 最小公倍数
1.3 算法描述
1.3.1 自然语言
缺点：①由于自然语言的歧义性，容易导致算法执行的不确定性。
②算法太长，不简练。
③由于自然语言表示是按照步骤的标号顺序执行的，因此，当一个算法中循环和分支多时就
很难清晰地表示出来。
④不便翻译成计算机程序设计语言。
1.3.2 流程图
优点：①清晰简洁，容易表达选择结构
②不依赖于任何计算机和计算机程序设计语言，从而有利于不同环境的程序设计。
练习1：回顾数学课上所学的知识，依据辗转相除法画出求两个正整数m和n的最大公约数的流程图
开始
输入正整数m和n
r = m除以n 的余数
否
r = 0 m = n , n = r
是
输出n 的值
结束
1.3.3 伪代码
伪代码是介于自然语言和计算机语言之间的文字和符号来描述算法的工具。
优点：不用图形符号，因此，书写方便，格式紧凑，易于理解，便于向计算机程序设计语言过渡。
例题2：练习1算法的伪代码描述
INPUT m,n
r = m mod n
DO WHILE r≠0
m = n
n = r
r = m mod n
LOOP
PRINT n
1.4 算法在解决问题中的地位和作用
①算法是核心，灵魂。在运用计算机程序解决问题的过程中，算法设计是一个重要环节，不同的算法会产生不同的运行效果。
②对于一个问题，如果可以通过一个计算机程序，在有限的存储空间内运行有限长的时间，能得到正确的结果，则称这个问题的算法是可解的。
③算法≠程序。程序的编写依赖于算法的设计，程序的效率主要取决于算法的效率。
第一章： 1. 什么是操作系统？OS的基本特性是？主要功能是什么 OS是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理组织计算机工作原理以及方程用户的功能的集合。特性是：具有并发，共享，虚拟，异步的功能，其中最基本的是并发和共享。主要功能：处理机管理，存储器管理，设备管理，文件管理，提供用户接口。 2. 操作系统的目标是什么？作用是什么？ 目标是：有效性、方便性、可扩充性、开放性 作用是：提供用户和计算机硬件之间的接口，提供对计算机系统资源的管理，提供扩充机器 3. 什么是单道批处理系统？什么是多道批处理系统？ 系统对作业的处理是成批的进行的，且在内存中始终保持一道作业称此系统为单道批处理系统。 用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，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调入作业内存，使他们共享CPU和系统中的各种资源。 4 ?多道批处理系统的优缺点各是什么？ 优点：资源利用率高，系统吞吐量大。缺点：平均周转时间长，无交互能力。 引入多道程序技术的前提条件之一是系统具有终端功能，只有有中断功能才能并发。 5. 什么是分时系统？特征是什么？ 分时系统是指，在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互的方式使用计算机，共享主机中的资源。 特征：多路性、独立性、及时性、交互性 *有交互性的一般是分时操作系用，成批处理无交互性是批处理操作系统，用于实时控制或实时信息服务的是实时操作系统，对于分布式操作系统与网络操作系统，如计算机之间无主次之分就是分布式操作系统，因为网络一般有客户-服务器之分。 6. 什么是实时操作系统？ 实时系统：系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内处理完。按照截止时间可以分为1硬实时任务（必须在截止时间内完成）2软实时任务（不太严格要求截止时间） 7用户与操作系统的接口有哪三种？ 分为两大类：分别是用户接口、程序接口。 用户接口又分为：联机用户接口、脱机用户接口、图形用户接口。 8. 理解并发和并行？并行（同一时刻）并发（同一时间间隔） 9. 操作系统的结构设计 1 ?无结构操作系统，又称为整体系统结构，结构混乱难以一节，调试困难，难以维护 2?模块化os结构，将os按功能划分为一定独立性和大小的模块。是os容易设计，维护, 增强os的可适应性，加速开发工程 3?分层式os结构，分层次实现，每层都仅使用它的底层所提供的功能 4. 微内核os结构，所有非基本部分从内核中移走，将它们当做系统程序或用户程序来实现，剩下的部分是实现os核心功能的小内核，便于扩张操作系统，拥有很好的可移植性。 第二章： 1 ?什么叫程序？程序顺序执行时的特点是什么？ 程序：为实现特殊目标或解决问题而用计算机语言编写的命令序列的集合特点：顺序性、封闭性、可再现性 2. 什么是前趋图？（要求会画前趋图）P35图2-2 前趋图是一个有向无循环图，记为DAG ,用于描述进程之间执行的前后关系。 3?程序并发执行时的特征是什么？ 特征：间断性、失去封闭性、不可再现性
第1章操作系统概述习题及解答 1.2 例题解析 例1.2.1 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1.2.2 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
1.操作系统概述 1.1操作系统概念 操作系统为应用程序提供与硬件交互的接口，为运行中的程序动态地分配可共享的系统资源，与之相关的研究主要涉及内存、进程及外设的管理和调度。相邻层次间的接口不断改变：一方面，原来由操作系统负责的部分功能被迁移到硬件中；另一方面，一些与应用程序解决的问题无关的程序化函数也被加入操作系统中。 1.2相关观点 1.2.1资源管理者 最经典的观点认为操作系统是资源管理者( resource manager)。从这个观点来看，操作系统负责系统的硬件。在这个角色中，操作系统接收来自应用程序对资源访问的请求，其可以授权访问或拒绝访问。当授予分配请求时，它必须谨慎地分配资源，使程序间不能相互干扰。 1.2.2服务提供者 我们可以想象，资源管理者的观点代表了系统拥有者需要确保资源能得到有效的使用。另一方面，我们可以应用程序或应用程序的程序员的观点来分析操作系统。从这个角来看，需要操作系统提供丰富的服务，使应用程序的工作变得更加轻松。并且应用程序特别希望，访问I/设备、分配内存等许多细节都由操作系统完成。当我们从服务提供者的角度来考虑操作系统时，经常说程序运行在操作系统之上(on)。 1.2.3虚拟机 最后一个观点是我们将操作系统作为虚拟机（virtual machine）进行分析。之所以从这个角度分析操作系统，是因为我们将操作系统作为应用程序和硬件之间的接口。通过想象应用程序在操作系统和硬件之上，我们可以获得这样的基本思想。在硬件简单而特性很少的计算机与硬件复杂而又特性很多的计算机之间，如果对这两种类型的计算机操作系统提供相同的特征，那么应用程序无法对两者进行区分。换言之，对应用程序而言，其就是运行在硬件和操作系统结合的“计算机”之上，我们称之为虚拟机操作系统( virtual machine operating system) 2.操作系统的功能2.1进程与线程 进程：在进程模型中，计算机上所有可运行的软件，通常也包括操作系统，被组织成若干
第1部分操作系统概论名词解释 脱机输入／输出 具体的输入／输出不需要在主计算机上进行的方式也称“脱机输入／输出” 批处理 作业是由操作系统成批地进行处理，操作系统能自动地从输入池读入下一个作业，并予以运行和输出，如此直到整批作业全部处理完毕。 SPOOLING 由操作系统将磁盘模拟为输入／输出设备的处理方式称为SPOOLING（Simultaneous Periph eral Operating On Line），即“并行的外部设备操作联机”，也称“假脱机”。SPOOLING系统是以磁盘为几乎无限巨大的缓冲区来解决低速的I/O设备与高速的CPU之间的速度匹配问题。 分时系统 为了降低交互式系统的等待时间和运行时间的比率，系统通过多台终端同时向很多用户提供运行环境，这种分时系统就能以合理的成本向用户提供交互式使用计算机的方便。 多路性 一台主机可连接多台终端，多个终端用户可以同时使用计算机，共享系统的硬软件资源。 交互性 用户能与系统进行对话。在一个多步骤作业的运行过程中，用户能通过键盘等设备输入数据或命令，系统获得用户的输入后做出响应，显示执行的状况或结果。 实时操作系统 是一种能在限定的时间内对输入进行快速处理并做出响应的计算机处理系统 多处理机系统 一个计算机系统中可具有多个CPU或处理机。一般用微处理器构成阵列系统，其运算速度可以达到上万亿次， 分布式操作系统 分布式系统是一种多计算机系统，这些计算机可以处于不同的地理位置和拥有不同的软硬件资源，并用通信线路连接起来，具有独立执行任务的能力。分布式系统具有一个统一的操作系统，它可以把一个大任务划分成很多可以并行执行的子任务，并按一定的调度策略将它们动态地分配给各个计算机执行，并控制管理各个计算机的资源分配、运行及计算机之间的通信，以协调任务的并行执行。以上所有的管理工作对用户都是透明的。 网络操作系统 计算机网络是指用数据通信系统把分散在不同地方的计算机群和各种计算机设备连接起来的集合，它主要用于数据通信和资源共享，特别是软件和信息共享。
操作系统概论 1.计算机硬件主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种输入输出设备组成；计算机系统包 括硬件子系统和软件子系统。 2.操作系统三种基本类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。 3.输入输出控制系统管理外围设备与主存储器之间的信息传送。 4.操作系统的功能可以分为处理管理、存储管理、设备管理和文件管理 5.进程：一个进程在一个数据集上的一次执行。程序是一组指令的有序集合，是一个静态实体。进程是 一个动态实体，有自己的生命周期一个进程可以对应很多程序。进程三种基本状态：运行、就绪、等待态。 6.进程控制块包含四类信息：①标识信息：用于标识一个进程包括进程名。②说明信息：用于说明进程 情况，包括进程状态等待原因进程程序和数据存放位置。③现场信息：用于保留进程存放在cup中的信息，包括通用、控制和程序状态字寄存器的内容。④管理信息：用于进程调度包括进程优先数队列指针。 7.中断：由于某些时间的出现，中止现行进程的运行，而转去处理出现的事件内，待适当的时候让被中 止的进程继续运行，这个过程就是中断。 8.中断处理程序：对出现的事件进行处理的程序.是操作系统的组成部分 9.中断响应：通常在cup执行完一条指令后，硬件的中断装置立即检查有无中断事件发生，若有则暂停 运行进程的运行而让操作系统中的中断处理程序占用cpu. 10.单用户连续存储管理和固定分区存储管理都为静态重定位。 11.移动的条件：移动一道作业时，应先判定它是否在与外围设备交换信息。若是则暂不能移动该作业必 须等待信息交换结束后才可移动。 12.快表：把存放的高速缓冲存储器中的部分页表称为快表 13.什么是虚拟存储器：对分页式存储器实现虚拟存储器只需将作业的全部信息作为副本存放在磁盘上， 作业呗调度投入到运行时，至少把作业的第一页信息装入主存中，在作业执行过程中访问到不在主存储器中的页时，再把它们装入 14.逻辑文件类型：流式文件、记录式文件。 15.文件存储结构：顺序文件、链接文件、索引文件。存取方式：顺序存取、随机存取。 16.文件安全性包括：文件保护和保密 17.读一个文件一次调用：打开文件、读文件、关闭文件；写一个文件:建立文件、写文件、关闭文件。用 户可调用删除操作要求删除一个有权删除的文件但删除一个文件前应先关闭 18.传输一次信息传输操作所花的时间有三部分：①寻找时间：把移动臂移到指定的柱面所花的时间，机 械操作，花费时间较长。②延迟时间：等待指定的扇区旋转到磁头位置下所花时间。这个与扇区的位置有关。③传送时间：指定的磁头把磁道上的信息读到主存或把主存的信息写到磁道上所花的时间。 19.缓冲技术：操作系统中利用缓冲区来缓解处理与外围设备之间工作速度不匹配的矛盾而采用的技术， 包括：单缓冲技术、双缓冲技术和缓冲池技术。 20.操作系统中实现联机同时外围设备操作功能部分也称为斯普令系统，它由三个部分组成(1)预输入程序 (2)井管理程序(3)缓输出程序 21.进程的互斥与同步（1）进程的互斥：指当有若干个进程都要使用一个公共资源时，任何时刻最多只允 许一个进程去使用该资源，其他要使用它的进程必须等待，直到该资源的占用者释放了该资源（2）进程的同步：指在并发进程之间存在一种制约关系，一个进程的执行依赖另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，直到消息到达才被唤醒 22.通信原语 Send(N,M) 把信件M送到指定的信箱N中. Receive(N,Z) 从指定信箱N取出一封信，存 到指定的地址Z中
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。
1. 操作系统概述 1.2例题解析 例1.2.1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1.2.2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。IBM的OS/2已经退出竞争的舞台。虽然有PC版的UNIX，如SUN的Solaris和SCO的Unix ware及Open Server ，但在办公自动化、字处理等大宗应用领域远不如Windows来得普及。Linux 系统虽然是免费产品，是唯一从PC到巨型机（包括MPP）系统上全谱系（即可伸缩性强）可运行的系统，其可靠性、稳定性、可扩充性、可伸缩性都是世人称道的。但是大多数普通用户使用PC的目的是为了字处理、办公自动化、上网浏览、玩游戏，Linux在这方面的软件产品逊色得多，而这正好是Windows的强项。 （6）操作系统与软件是相互促进的。好的操作系统下可以开发出更多的软件，而丰富的软件资源有助于操作系统的竞争和生存。
李建伟版实用操作系统第二版最新习题 1 操作系统概述 一、选择题 题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案B D C D C D A C D D 题号11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案B C C C B D B B B A 二、综合题 1、答： 并发性和并行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。、 在单处理器系统中只有一条指令流水线，一个多功能的操作部件，某时刻处理机只能执行一个进程，进程与进程之间不能并行执行，只能并发执行。但在各种I/O 控制技术的帮助下，处理机、通道和设备之间都能进行并发。 （1）处理机和设备之间的并行，能够发生。 （2）处理机和通道之间的并行，能够发生。 （3）通道和通道之间的并行，能够发生。 （4）设备和设备之间的并行，能够发生。 2、答： 以多道程序技术为基础的现代操作系统具有4 个基本特征： （1）并发性：多个程序并发执行，宏观并行，微观串行。 （2）共享性：多个程序共享系统中的所有资源 （3）虚拟性：操作系统为每个进程都虚拟出了一整套其所需的软硬件资源，让进程所属的用户感觉到自己独占整个系统。操作系统通过进程状态转换实现虚拟性。当进程被切换出去运行态时，它的运行环境被操作系统保存，当把再次被调度程序选中切换到运行态时恢复其运行环境继续上次运行状态继续运行。 （4）异步性：并发执行的各个进程之间运行时间、运行顺序具有不确定性，即异步性，程序执行已经失去的封闭性和可再现性。操作系统通过同步机制保证多个进程能够正确的执行。 3、答： 多道程序设计技术是指同时把多个程序放入内存并允许交替执行和共享系统中的各类 资源，当一个程序因某种原因（如I/O 请求）而暂停执行时，CPU 立即转去执行另一个程序。操作系统在引入多道程序设计技术后，使得系统内有了多个程序（进程），它们宏观上看同时执行，微观上看仍然是串行。 多道程序设计技术的优点：多道程序交替穿插执行，提高了CPU、内存和I/O 设备的利 用率；在保持CPU、I/O 设备不断工作的同时，导致系统吞吐量的上升。 4、答： 推动批处理系统形成和发展的主要动力是“不断提高系统资源利用率”和“提高系统吞 吐量”。这主要表现在：脱机输入/输出技术的应用和作业的自动过渡大大地提高了I/O 的速 实用操作系统教程（第2 版）课后习题参考答案 2 度及I/O 设备与CPU 并行工作的程度，减少了主机CPU 的空闲时间;多道程序设计技术的应用更进一步提高了CPU、内存和I/O 设备的利用率及系统的吞吐率。
操作系统概述 组织教学：清点人数，开始上课。 复习： 多媒体系统的组成 授新： 一、操作系统的基本概念 操作系统是为了方便用户和提高计算机的利用率，而对计算机系统资源进行组织和管理的程序集合。用户是一个广义的概念，包括一般用户和软件开发人员等；资源包括处理器、存储器、输入/输出设备等硬件资源，以及程序、数据等软件资源。 二、操作系统的主要特性 1.并发（concurrence） 并行性与并发性这两个概念是既相似又区别的两个概念。并行性是指两个或者多个事件在同一时刻发生，这是一个具有微观意义的概念，即在物理上这些事件是同时发生的；而并发性是指两个或者多个事件在同一时间的间隔内发生，它是一个较为宏观的概念。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内有多道程序在同时运行，但在单处理机的系统中，每一时刻仅能执行一道程序，故微观上这些程序是在交替执行的。 2.共享(sharing) 所谓共享是指，系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。由于资源的属性不同，故多个进程对资源的共享方式也不同，可以分为：互斥共享方式和同时访问方式 3.虚拟(virtual)
它是指通过技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。在操作系统中虚拟的实现主要是通过分时的使用方法。 4.异步(asynchronism) 在多道程序设计环境下，允许多个进程并发执行，由于资源等因素的限制，通常，进程的执行并非“一气呵成”，而是以“走走停停”的方式运行。 三、操作系统的分类 操作系统有各种分类方法，通常按其系统功能、运行环境及服务对象来分类。尽管分类方法不同，迄今为止的各种操作系统均属于这些操作系统之一或它们的组合：单用户操作系统、批量处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、分布式操作系统和并行操作系统等。 1．批处理操作系统 批处理操作系统中，用户的作业分批提交并处理，即系统将作业成批输入系统并暂存在外存中，组成后备作业队列，每次按一定的调度原则从后备作业中选择一个或多个装入主存进行处理，作业完成后退出。这些操作由系统自动实现，在系统中形成了一个自动转接的作业流，当一批作业运行完毕，输出结果后，系统便接收下一批作业。 在批处理系统中，用户不能直接干预作业的运行过程，而是将其对作业的控制意图在作业提交前用作业控制语言编制成作业说明书或作业控制卡，这些控制意图可以是作业运行时的资源请求，或是对可能产生的运行错误的相应处理等。作业说明书或作业控制卡在提交作业时，与程序和数据一起提交给系统，由作业控制程序或命令解释程序解释执行，并且提供相应的服务。 批处理操作系统，又分单道批处理系统和多道批处理系统。单道批处理系统比较简单，相当于单用户操作系统。在批处理系统中引入多道程序设计技术后，具有以下的特征。
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。 6．根据服务对象不同，常用的单处理机OS可以分为如下三种类型： 允许多个用户在其终端上同时交互地使用计算机的OS称为①，它通常采用②策略为用户服务； 允许用户把若干个作业提交计算机系统集中处理的OS，称为③，衡量这种系统性能的一个主要指标是系统的④； 在⑤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作出响应。设计这种系统时，应首先考虑系统的⑥。 【答案】①分时OS，②时间片轮转，③批处理OS，④吞吐率，⑤实时OS，⑥实时性和可靠性 【解析】分时操作系统、批处理操作系统和实时操作系统是操作系统的三种基本类型。分时系统一般采用时间片轮转的办法，使一台计算机同时为多个终端用户服务，对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话能力；批处理系统则是把用户提交的作业（包括程序、数据和处理步骤）成批输入计算机，然后由作业调度程序自动选择作业运行，从而缩短了作业之间的交接时间，减少了处理机的空闲等待，提高了系统效率；实时系统是操作系统的另一种类型，要求对外部输入的信息能以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内作出快速响应，其响应时间要求特别高。由于实时系统大部分是为特殊的实时任务设计的，这类任务对系统的可靠性和安全性要求很高。 7．实时系统通常采用方法来提高可靠性。 【答案】双工体制 【解析】在实时系统中，为了追求高可靠性，最一般的方法是采用硬件的冗余技术。所谓双工体制，就是采用性能完全一样的两套设备并让它们同步工作。 二、单项选择题 1．计算机的操作系统是一种。 （A）应用软件（B）系统软件 （C）工具软件（D）字表处理软件 【答案】（B）
第一章： 1.什么是操作系统？os的基本特性是？主要功能是什么 OS是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理组织计算机工作原理以及方程用户的功能的集合。 特性是：具有并发，共享，虚拟，异步的功能，其中最基本的是并发和共享。 主要功能：处理机管理，存储器管理，设备管理，文件管理，提供用户接口。 2.操作系统的目标是什么？作用是什么？ 目标是：有效性、方便性、可扩充性、开放性 作用是：提供用户和计算机硬件之间的接口，提供对计算机系统资源的管理，提供扩充机 器 3.什么是单道批处理系统？什么是多道批处理系统？ 系统对作业的处理是成批的进行的，且在内存中始终保持一道作业称此系统为单道批处理 系统。 用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，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调入作业内存，使他们共享ＣＰＵ和系统中的各种资源。 4．多道批处理系统的优缺点各是什么? 优点：资源利用率高，系统吞吐量大。缺点：平均周转时间长，无交互能力。 引入多道程序技术的前提条件之一是系统具有终端功能，只有有中断功能才能并发。 5.什么是分时系统？特征是什么？ 分时系统是指，在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通 过自己的终端，以交互的方式使用计算机，共享主机中的资源。 特征：多路性、独立性、及时性、交互性 *有交互性的一般是分时操作系用，成批处理无交互性是批处理操作系统，用于实时控制或实时信息服务的是实时操作系统，对于分布式操作系统与网络操作系统，如计算机之间无 主次之分就是分布式操作系统，因为网络一般有客户-服务器之分。 6.什么是实时操作系统？ 实时系统：系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内处理完。按照截止时间可以 分为1硬实时任务（必须在截止时间内完成）2软实时任务（不太严格要求截止时间） 7.用户与操作系统的接口有哪三种？ 分为两大类：分别是用户接口、程序接口。 用户接口又分为：联机用户接口、脱机用户接口、图形用户接口。 8.理解并发和并行？并行（同一时刻）并发（同一时间间隔） 9.操作系统的结构设计 1．无结构操作系统，又称为整体系统结构，结构混乱难以一节，调试困难，难以维护2．模块化os结构，将os按功能划分为一定独立性和大小的模块。是os容易设计，维护，增强os的可适应性，加速开发工程 3．分层式os结构，分层次实现，每层都仅使用它的底层所提供的功能 4.微内核os结构，所有非基本部分从内核中移走，将它们当做系统程序或用户程序来实现，剩下的部分是实现os核心功能的小内核，便于扩张操作系统，拥有很好的可移植性。 第二章： 1．什么叫程序？程序顺序执行时的特点是什么？ 程序：为实现特殊目标或解决问题而用计算机语言编写的命令序列的集合 特点：顺序性、封闭性、可再现性 2.什么是前趋图？（要求会画前趋图）P35图2-2
操作系统概述概念（了解） 特征 并发：区别并发和并行 共享：互斥共享与分时共享 虚拟 虚拟处理器：并发和分时复用 虚拟存储器：空分复用 虚拟设备：SPOOLing 异步：进程以不可知的速度向前推进，但必须保证多次运行都获得相同的结果 功能 处理器管理：即进程管理 存储器管理：提高内存利用率 文件管理 设备管理 服务 命令接口 联机命令接口：用于分时或实时系统，通过终端输入命令进行交互 脱机命令接口：用于批处理系统 GUI 程序接口 通过系统调用执行，系统调用也称访管指令，属于核心态指令 发展 手工操作阶段 脱机输入输出：减少CPU等待时间，提高IO速度 批处理 单道批处理 内存中始终保持一道作业 特性 自动性：作业自动载入 顺序性：磁道上的作业顺序进入内存 单道性：内存中只有一道程序 多道批处理 内存中同时存放几道相互独立的程序，宏观上并行，微观上串行 优点：资源利用率高，吞吐量大，CPU始终处于繁忙状态 缺点：响应时间长，缺乏交互 分时操作系统 时间片轮转法 特性 同时性：多个终端同时使用一台计算机 交互性：人机交互 独立性：多个用户彼此独立，互不干扰 及时性：用户请求及时响应 实时操作系统 严格的时间限制内处理完请求 特点 及时性 可靠性 网络与分布式系统 资源共享与计算机间通信 分布性和并行性 运行环境 特权指令：如IO指令，置中断指令等 内核 时钟管理：计时以及通过时钟中断实现进程切换 中断机制 原语：最接近硬件的原子性操作，调用频繁。定义原语的直接方法是关中断 系统控制的数据结构：PCB，FCB等 用户态核心态 核心态指令包括系统调用，时钟中断和原语操作指令 用户态转向核心态 系统调用 发生中断 用户程序产生错误状态 企图调用特权指令 由核心态返回用户态也是特权指令 中断异常 中断或异常发生时，用户态立刻进入核心态，这是通过硬件实现的。 中断也称外中断，参考组原中断机制 异常也称内中断，来自CPU内部，不能被屏蔽。 系统调用 体系结构 无结构OS 模块化OS：易于设计维护 分层式OS：易于构造和调试 微内核 足够小的内核，采用CS模式，采用面向对象技术 优点 高可扩展 高可靠性 可移植性 融入面向对象技术 缺点：将很多服务集中到用户态，服务间使用进程通信交换信息，影响系统效率 操作系统概述.mmap - 2012/11/23 - Mindjet
习题 1 操作系统概述 一、选择题 题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案B D C D C D A C D D 题号11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案B C C C B D B B B A 二、综合题 1、答： 并发性和并行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。、 在单处理器系统中只有一条指令流水线，一个多功能的操作部件，某时刻处理机只能执行一个进程，进程与进程之间不能并行执行，只能并发执行。但在各种I/O 控制技术的帮助下，处理机、通道和设备之间都能进行并发。 （1）处理机和设备之间的并行，能够发生。 （2）处理机和通道之间的并行，能够发生。 （3）通道和通道之间的并行，能够发生。 （4）设备和设备之间的并行，能够发生。 2、答： 以多道程序技术为基础的现代操作系统具有4 个基本特征： （1）并发性：多个程序并发执行，宏观并行，微观串行。 （2）共享性：多个程序共享系统中的所有资源 （3）虚拟性：操作系统为每个进程都虚拟出了一整套其所需的软硬件资源，让进程所属的用户感觉到自己独占整个系统。操作系统通过进程状态转换实现虚拟性。当进程被切换出去运行态时，它的运行环境被操作系统保存，当把再次被调度程序选中切换到运行态时恢复其运行环境继续上次运行状态继续运行。 （4）异步性：并发执行的各个进程之间运行时间、运行顺序具有不确定性，即异步性，程序执行已经失去的封闭性和可再现性。操作系统通过同步机制保证多个进程能够正确的执行。 3、答： 多道程序设计技术是指同时把多个程序放入内存并允许交替执行和共享系统中的各类 资源，当一个程序因某种原因（如I/O 请求）而暂停执行时，CPU 立即转去执行另一个程序。操作系统在引入多道程序设计技术后，使得系统内有了多个程序（进程），它们宏观上看同时执行，微观上看仍然是串行。 多道程序设计技术的优点：多道程序交替穿插执行，提高了CPU、内存和I/O 设备的利 用率；在保持CPU、I/O 设备不断工作的同时，导致系统吞吐量的上升。 4、答： 推动批处理系统形成和发展的主要动力是“不断提高系统资源利用率”和“提高系统吞 吐量”。这主要表现在：脱机输入/输出技术的应用和作业的自动过渡大大地提高了I/O 的速 实用操作系统教程（第2 版）课后习题参考答案 2 度及I/O 设备与CPU 并行工作的程度，减少了主机CPU 的空闲时间;多道程序设计技术的应用更进一步提高了CPU、内存和I/O 设备的利用率及系统的吞吐率。
第一章计算机操作系统概述 1、教材中介绍了学习“操作系统”要记住最精髓的两句话，是什么？ 2、单项选择题： （1）操作系统负责管理计算机系统的（），其中包括处理机、存储器、设备和文件。 a.程序 b.文件 c.资源 d.进程 （2）没有下列（）设备计算机无法工作。 a.硬盘 b.软盘 c.内存 d.打印机 3、分时系统和实时系统有什么不同？ 4、多用户操作系统离开了多终端的硬件支持，能否安装和使用？ 5、多用户操作系统和网络操作系统有什么区别？ 第二章作业管理 1、spooling的含义是什么？试述spooling系统的特点、功能以及控制过程。 2、单项选择题： 系统调用是（）。 a.一条机器指令 b.中断子程序 c.用户子程序 d.提供编程人员的接口 3、作业调度和进程调度有什么区别？ 4、操作系统用户接口中包含哪几种接口？它们分别提供给谁使用？ 第三章文件管理 1、一个文件系统能否管理两个以上物理硬盘？ 2、对文件的主要操作使用内容是什么？它的系统调用内容是什么？ 3、填空题： （1）文件的三种物理结构是、和。 （2）从用户观点看，unix或lunix操作系统将文件分为如下三类：、
和。 4、试说明文件系统中对文件操作的系统调用处理功能。 第四章存储管理 1、存储管理的主要功能是什么？ 2、解释下列与存储管理有关的名词： （1）地址空间与存储空间 （2）逻辑地址与物理地址 （3）虚地址与实地址 （4）地址再定位 （5）虚拟存储器 3、什么是请求页式管理？能满足用户哪些需要？ 4、简述什么是内存的覆盖和交换技术？两者有什么区别？ 5、分页式和分段式内存管理有什么区别？怎样才能实现共享和保护？ 第五章输入输出设备管理 1、spooling技术如何使一台打印机虚拟成多台打印机？ 2、按资源分配管理技术，输入输出设备类型可分为哪三类？ 3、设备驱动程序是什么？为什么要有设备驱动程序？用户进程怎样使用驱动程序？ 4、unix系统中将设备分为块设备和字符设备，它们各有什么特点？ 5、什么叫通道技术？通道的作用是什么？ 第六章进程及处理机管理 1、什么是进程？ 2、进程的互斥和同步有什么异同点？ 3、一个进程入睡时其断点落在何处？它被唤醒后从何处继续原来的执行？
第1章操作系统概述 1.2 例题解析 例1.2.1 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： 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。 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1.2.2 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： 操作系统是每台计算机必备的系统软件。 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。 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。 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。 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。IBM的OS/2已经退出竞争的舞台。虽然有PC版的UNIX，如SUN的Solaris和SCO的Unix ware及Open Server ，但在办公自动化、字处理等大宗应用领域远不如Windows来得普及。Linux系统虽然是免费产品，是唯一从PC到巨型机（包括MPP）系统上全谱系（即可伸缩性强）可运行的系统，其可靠性、稳定性、可扩充性、可伸缩性都是世人称道的。但是大多数普通用户使用PC的目的是为了字处理、办公自动化、上网浏览、玩游戏，Linux在这方面的软件产品逊色得多，而这正好是Windows的强项。 （6）操作系统与软件是相互促进的。好的操作系统下可以开发出更多的软件，而丰富的软件资源有助于操作系统的竞争和生存。 例1.2.3 说明操作系统与计算机硬件的关系。 解 操作系统的运行需要硬件的支持，如特权指令、中断机构和通道机构等；操作系统性能的发挥受硬件条件的影响，如内存的容量会影响Windows系统的运行速度。 操作系统决定了硬件是否能被用户使用，决定了硬件的功能是否能发挥出来。 操作系统与硬件的发展是相互促进的。操作系统的重要任务之一是管理计算机的硬件。操作系统的运行需要硬件的强有力的支持。为了能使操作系统高效地运行，硬件系统的组织结构
操作系统概论同步练习之--文件管理（习题） 第4章文件管理 1．C 2．B 3．B 4．D 5．A 6．B 7．C 8．D 9．C 10．A 11．A 12．C 13．D 14．B 15．D 一、单项选择题 C1．逻辑文件的组织结构是由（）确定的。 A．操作系统 B．存储容量 C．用户 D．文件长度 B2．逻辑文件存放到存储介质上时，采用的结构形式是与（）有关的。 A．文件的逻辑结构 B．存储介质的性质 C．存储空间管理方式 D．逻辑文件长度 B3．实现按名存取后，允许用户对记录式文件进行存取的最小单位是（）。 A．文件 B．记录 C．数据项 D．字符串 D 4．（）结构的文件最适合于随机存取的应用场合。 A．流式 B．顺序 C．链接 D．索引 A 5．物理文件的组织形式是与（）无关的。 A．文件长度 B．文件的存取方法 C．存储介质特性 D．文件系统采用的管理方式 B6．在文件管理中可以利用位示图来实现（）。 A．磁盘的驱动调度 B．磁盘空间的管理 C．文件的存取 D．文件目录的查找 C7．文件系统采用多级目录结构可以（）。 A．减少系统开销 B．节省存储空间 C．解决命名冲突 D．缩短信息传送时间 D8．同一文件在不同存储介质上（）的组织形式。
A. 可采用用户指定 B．应该用相同 C．必定采用不同 D．可以采用不同 C9．为了允许不同的用户可以使用相同的文件名，通常在文件系统中采用（）。 A．重名转换机制 B．存取控制方式 C．多级目录结构 D．标识符对照表 A10．采用多级的系统中，允许多个用户共享某些文件。因此，各用户（）文件名访问共享文件。 A．可以按自定义的 B．必须用系统规定的 C．应该用相同的 D．只能用不同的 A11．用户要求访问一个存放在存储介质上的文件时，首先要调用操作系统提供的（）文件操作。 A．打开 B．建立 C．读 D．关闭 C12．用户可以调用（）文件操作来归还文件的使用权。 A．打开 B．建立 C．关闭 D．删除 D13．用户可以要求文件系统删除一个不再需要使用的文件，但提出删除要求前应先调用（）文件操作。 A．写 B．打开 C．建立 D. 关闭 B14．为防止系统故障造成文件被破坏，通常可采用（）方法来保护。 A．存取控制矩阵 B．定时转储文件 C．设置口令 D．密码转换 D 15．为防止用户使用共享文件时可能造成文件被破坏，通常可采用（）方法来保护文件。 A．建立多个副本 B．定时转储文件 C．设置口令 D．规定使用权限 二、多项选择题 1．若把用户要求顺序存取的文件保存到磁盘上，则文件系统可把该文件组织成（）结构。 A．顺序