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第一章 操作系统引论一、单项选择题 1、操作系统是一种（B ）。
A.应用软件 B. 系统软件 C.通用软件 D. 工具软件 2、操作系统是一组（C ）。
A.文件管理程序 B.中断处理程序 C.资源管理程序 D.设备管理程序 3、 操作系统是计算机系统的核心软件。
按功能特征的不同，可把操作系统分为[B ]、[E ]、[C ]、个人机系统、网络操作系统和分布式操作系统等基本类型。
其中[B ]的主要目标是提高系统的吞吐率和效率，而[E ]是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，例如[D ]等。
供选择的答案： [1][2][3] A 、 单用户系统 B 、多道批处理系统 C 、分时系统 D 、微机操作系统 E 、实时系统 [4] 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 4、操作系统是为了提高计算机的[B ]和方便用户使用计算机而配置的基本软件。
它负责管理计算机系统中的[C ]，其中包括[F ]，[A ]，外部设备和系统中的数据。
操作系统中的[F ]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[B ]。
供选择的答案： [1] A 、速度 B 、利用率 C 、灵活性 D 、兼容性 [2] A 、程序 B 、功能 C 、资源 D 、进程 [3][4] A 、主存储器 B 、虚拟存储器 C 、运算器 D 、控制器 E 、微处理器 F 、处理机 [5] A 、数据库系统 B 、文件系统 C 、检索系统 D 、数据库 E 、数据存储系统 F 、数据结构 G 、数据库管理系统 5、现代操作系统的基本特征是（C ） 、资源共享和操作的异步性。
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 ）。
A. 充分利用CPU ，减少CPU 等待时间 B. 提高实时响应速度 C. 有利于代码共享，减少主、辅存信息交换量 D. 充分利用存储器 7、 并发性是指若干事件在（B ）发生。
第一章操作系统引论1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.1.1操作系统的目标1.1.2操作系统的作用1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.2操作系统的发展过程1.2.1无操作系统的计算机系统1.2.2单道批处理系统1.2.3多道批处理系统1.2.4分时系统1.2.5实时系统1.2.6微机操作系统的发展1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性进程管理1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.3操作系统的基本特性1.3.1并发性1.3.2共享性1.3.3虚拟技术1.3.4异步性1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.4操作系统的主要功能1.4.1处理机管理功能1.4.2存储器管理功能1.4.3设备管理功能1.4.4文件管理功能1.4.5操作系统与用户之间的接口1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构1.5OS结构设计1.5.1传统的操作系统结构1.5.2客户/服务器模式1.5.3面向对象的程序设计1.5.4微内核OS结构为此，系统应设置相应的数据结构，用于记录文件存储空间的使用情况，以供分配存储空间时参考；系统还应具有对存储空间进行分配和回收的功能。
操作系统原理第一章操作系统概论1.1操作系统的概念操作系统的特征：并发性，共享性，随机性。
研究操作系统的观点：软件的观点，资源管理的观点，进程的观点，虚拟机的观点，服务提供者的观点。
操作系统的功能：1.进程管理：进程控制，进程同步，进程间通信，调度。
2.存储管理：内存分配与回收，存储保护，内存扩充。
3.文件管理：文件存储空间管理，目录管理，文件系统安全性。
4.设备管理5.用户接口UNIX是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统。
1969年AT&T公司Kenneth L.Thompson 用汇编语言编写了Unix第一个版本V1，之后Unix用C语言编写，因此事可移植的。
1.3操作系统分类1.批处理操作系统：优点是作业流程自动化较高，资源利用率较高，作业吞吐量大，从而提高了整个系统的效率。
缺点是用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序。
2.分时系统：特点是多路性，交互性，独占性，及时性。
3.实时操作系统4.嵌入式操作系统5.个人计算机操作系统6.网络操作系统7.分布式操作系统8.智能卡操作系统1.4操作系统结构1.整体式结构2.层次结构3.微内核（客户机/服务器）结构：①可靠，②灵活（便于操作系统增加新的服务功能），③适宜分布式处理的计算机环境第二章操作系统运行机制2.1中央处理器寄存器：用户可见寄存器：数据寄存器（通用寄存器），地址寄存器，条件码寄存器。
控制和状态寄存器：程序计数器，指令寄存器，程序状态字。
目态到管态的转换唯一途径是通过终端和异常。
管态到目态的转换可以通过设置PSW指令（修改程序状态字）实现。
PSW包括：①CPU的工作状态代码②条件码③中断屏蔽码2.2存储体系存储器设计：容量，速度，成本存储保护：①界地址寄存器（界限寄存器）：产生程序中断-越界中断或存储保护中断②存储键2.3中断与异常机制分类：中断：时钟中断，输入输出（I/O）中断，控制台中断，硬件故障中断异常：程序性中断，访管指令异常2.4系统调用系统调用程序被看成是一个低级的过程，只能由汇编语言直接访问。
第一章操作系统引论在我们日常使用电脑、手机等电子设备时，操作系统是那个默默在背后工作，却对我们的体验起着至关重要作用的“幕后英雄”。
那么，操作系统到底是什么？它又是如何影响我们的生活和工作的呢？让我们一起来揭开操作系统的神秘面纱。
操作系统，简单来说，就是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石。
它负责协调和控制计算机系统中各种硬件和软件组件的运行，为用户和应用程序提供一个方便、高效、稳定和安全的工作环境。
想象一下，如果我们的电脑没有操作系统，那会是怎样一番混乱的景象？每次我们想要运行一个程序，都需要自己去了解硬件的各种细节，手动配置各种参数，这简直是不可想象的。
而有了操作系统，这一切都变得简单起来。
它就像是一个尽职尽责的管家，把计算机系统中的各种资源管理得井井有条。
操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面：首先是处理器管理。
计算机的中央处理器（CPU）是其核心部件，但在同一时间内，只能执行一个程序。
操作系统通过合理地分配 CPU时间，让多个程序能够并发执行，从而提高了 CPU 的利用率和系统的效率。
这就好比在一个繁忙的餐厅里，服务员合理地安排客人的座位，让更多的人能够享受到服务。
其次是内存管理。
内存是计算机用于存储正在运行的程序和数据的地方。
操作系统需要确保不同的程序能够安全、有效地共享内存资源，避免出现内存泄漏和冲突等问题。
它就像一个精明的仓库管理员，合理地安排货物的存放位置，确保仓库的空间得到充分利用，同时货物也能被快速找到和取出。
然后是设备管理。
计算机系统中有各种各样的外部设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
操作系统要负责管理这些设备的驱动程序，协调它们与 CPU 的工作，使得用户能够方便地使用这些设备。
这就像是一个交通警察，指挥着不同的车辆有序地行驶，确保道路的畅通。
再就是文件管理。
我们在计算机中存储了大量的文件和数据，操作系统需要提供一个有效的文件系统，方便我们对文件进行创建、删除、读取、写入和搜索等操作。
Unit 1 操作系统概论操作系统也可以看成一个层次结构，其最底层为操作系统对象，中间层为对对象进行管理的软件集合，最高层为操作系统提供给用户使用的借口。
操作系统作用：人机交互接口（计算机应用角度）、软件开发基础（软件设计和开发）、第一道安全防线（计算机安全角度）、虚拟机和扩展机（计算机系统发展）操作系统的特征：1、并发性：在多道程序环境下，并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
2、共享性：共享之系统中的资源可供多个并发执行的进程使用。
涉及资源：中央处理器、内存储器、外存储器、外部设备。
共享方式：互斥共享、同时共享。
3、随机性:也称异步性，不确定性，是指在多到程序下，允许多个进程并发执行。
操作系统的功能：1、进程管理（进程控制、进程同步、进程间通信、调度）2、存储管理（内存的分配与回收、存储保护、内存扩充）3、文件管理（文件存储空间的管理、目录管理、文件系统的安全性）4、设备管理（缓冲管理、设备分配、设备处理）5、用户接口（命令接口、程序接口、图形接口）操作系统分类：按照用户界面的使用环境和功能特征，分为三种：批处理系统、分时系统、实时系统。
批处理优点：批量处理用户作业、系统资源利用率高、作业吞吐率高。
缺点：用户不能直接与计算机交互。
随着计算机体系结构的发展，出现的多类型操作系统：个人操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统假脱机技术（SPOOLing）：是操作系统中的一项将独占设备改为共享设备的技术。
假脱机技术由输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程和输出进程、请求打印队列组成。
假脱机技术特点：1、提高了输入输出速度。
2、将独占设备改造为共享设备。
3、实现了虚拟设备功能。
分时系统的特点：多路性、交互性、独占性、及时性。
实时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性、和可靠性。
嵌入式系统的特点：系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性、多任务的操作系统。
网络操作系统的类型：客户/服务器模式（C/S），对等模式。
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( )。
第一章操作系统引论1.1操作系统的目标和作用1.1.1操作系统的目标1、计算机硬件上配置的OS的目标有：1）、方便性2）、有效性3）、可扩充性4）、开放性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作为用户与计算机硬件系统之间接口的含义是：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。
应注意，OS是一个系统软件，因而这种接口是软件接口。
图1-1 OS作为接口的示意图(1) 命令方式。
这是指由OS提供了一组联机命令(语言)，用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。
(2) 系统调用方式。
OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵计算机。
(3) 图形、窗口方式。
用户通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
2. OS作为计算机系统资源的管理者在一个计算机系统中，可将各种的硬件和软件资源分为四类：处理器、存储器、I/O 设备以及信息(数据和程序)。
OS的主要功能也正是针对这四类资源进行有效的管理。
3.*OS用作扩充机器对于一台完全无软件的计算机系统(即裸机)，即使其功能再强，也必定是难于使用的。
如果我们在裸机上覆盖上一层I/O设备管理软件，用户便可利用它所提供的I/O命令，来进行数据输入和打印输出。
此时用户所看到的机器，将是一台比裸机功能更强、使用更方便的机器。
通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚机器。
1.1.3推动操作系统发展的主要动力1.不断提高计算机资源利用率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.不断提出新的应用需求1.2操作系统的发展过程1.2.1 无操作系统的计算机系统1. 人工操作方式从第一台计算机诞生(1945年)到50年代中期的计算机，属于第一代，这时还未出现OS。
人工操作方式有以下两方面的缺点：(1)用户独占全机。
操作系统引论一、操作系统的发展过程在学习每个科目是，都要了解它的发展过程，这个对我们掌握它的研究过程和将来发展方向和理解它有好处。
操作系统的发展过程主要有四个阶段。
1、第一代(1946年-1955年)：无操作系统这个时期包括手工操作方式和脱机输入输出方式计算机处于人工操作时代。
如下图图3 两位女士正在操作ENIAC这个时期，人在计算机里工作。
工作过程是：程序员将程序先用打孔机打在纸带上，然后装入纸带输入机，将程序和数据输入计算机，再启动计算机运行。
运行结果也是打在纸带上。
只有当一个程序运行完成，下一个用户才能上机。
特点：（1）一个用户独占资源。
（2）CPU等待人工操作。
手工的慢速和计算机的高速之间形成矛盾。
为了解决这个矛盾，引入了脱机输入输出方式。
（3）串行工作。
必须一个任务完成才能进行下一个任务。
脱机输入输出方式50年代末，出现脱机输入输出方式技术。
程序的输入和输出都是在外围机的控制下完成，是脱离主机的，因此称为脱机输入输出。
具体看课本什么是脱机、联机？是指输入输出设备是否和主机相连。
为什么要产生脱机技术？主要是解决CPU和外围设备之间速度不匹配的矛盾，CPU快，外围设备慢，读盘写盘都是机械方式慢。
因此把外围设备的输入输出处理和主机脱离，这样使得主机不用等待外围设备的输入输出。
特点：减少处理机的空闲时间（因为处理机不管输入输出只负责数据处理）。
提高了输入输出速度（因为专门有一个外围机负责输入输出了）。
2、第二代(1955年-1965年)：批处理系统什么是批处理技术？答：批处理技术就是计算机对一批作业进行处理。
详细说就是把一批作业编成一个作业执行序列。
每一批作业将有专门编程的监督程序自动依次处理。
单道批处理工作过程及单道批处理的概念监督程序将磁带（外存）上的第一个作业装入内存，把运行控制权交给该作业。
当作业处理完毕，又将控制权交给监督程序，再由监督程序把磁带（外存）上的第二个作业调入内存。
由于内存中始终只有一道作业。
第一章操作系统引论
1.设计现代的操作系统的主要目标是提高资源的利用率和方便用户。
2.单批道处理系统是在解决人机矛盾和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾中发展起来的。
3.在单道处理机系统下的多道程序设计具有多道，宏观上同时运行和微观上交替运行的特点。
4.现在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。
5.从资源管理角度看，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；为了方便用户，操作系统还必须提供友好的用户接口。
6.操作系统的基本类型主要有批处理系统，分时系统和实时系统。
7.批处理系统的主要有点是资源利用率高和系统吞吐量大；主要的缺点是无交互作业能力和作业平均周转时间长。
8.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。
9.分时系统的基本特征是：多路性，独立性，交互性，及时性。
10.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。
11.实时系统可分为实时信息处理系统和实时控制系统；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属于实时控制系统。
12.为了使实时系统高度可靠和安全，通常不强求资源利用率。
13.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。
操作系统第一章 操作系统概论操作系统的概念 计算机系统计算机系统包括硬件系统，软件系统,计算机系统的资源包括两大类硬件资源和软件资源==硬件系统：中央处理器，内存储器，外存储器，以及各种类型的输入输出设备（键盘，鼠标显示器，打印机）==软件系统：各种程序和数据软件系统又分为：应用软件，支撑软件（数据库，网络，多媒体），系统软件（操作系统，编译器） 操作系统的定义集中了资源管理功能和控制程序执行功能的一种软件称为操作系统。
操作系统的任务：==组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源。
==向用户提供各种服务功能（一方面向程序开发和设计人员提供高效的程序设计接口，另一方面向使用计算机系统的用户提供接口）。
操作系统的特征：并发性、共享性、随机性、操作系统的功能：进程管理、存储管理、文件管理、设备管理、作业管理、用户与计算机之间接口、操作系统的发展1.手工制作2.早期批处理3.多道批处理4.分时系统5.UNIX 通用操作系统C 语言编写，多用户，多任务，分时操作系统，树形文件系统 6.个人计算机操作系统20世纪70年代微软MS DOS 单用户单任务 1984年苹果操作系统1992 微软交互式操作系统WINDOWS 3.1 1995 window951991 linux 遵循UNIX 标准POSIX ，继承UNIX 全部优点 7.安卓系统linux2.6内核2007.11.5操作系统分类按用户界面的使用环境和功能特征批处理操作系统，分时操作系统，实时操作系统，随后的发展多了个人操作系统，网络操作系统，分布式操作系统，嵌入式操作系统。
1批处理操作系统 特点：成批处理。
分类：简单批处理、多道批处理 目标：系统资源利用率高，作业吞吐率高（单位时间内计算机系统处理作业的个数）。
缺点：不能直接与计算机交互不适合调试程序一般指令和特权指令：=运行模式：用户模式，特权模式=人们把为用户服务的用户模式，称作为目态。
为系统专用的特权模式，称为管态。
