操作系统第1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。

OS课程重点第一章操作系统引论操作系统的目标:方便性，有效性，可扩充性，开放性。

操作系统的作用有：作为用户与计算机硬件系统之间的接口，作为计算机系统资源的管理者，用作扩充机器。

用户使用计算机的三种方式：命令方式，系统调用方式，图形、窗口方式。

资源分为四种：处理器，存储器，I/O设备，信息（数据和程序）。

推动操作系统发展的主要动力有：不断提高计算机资源利用率，方便用户，器件的不断更新换代，计算机体系结构的不断发展。

操作系统同计算机系统发展的几个阶段：无操作系统的计算机系统，单道批处理系统，多道批处理系统，分时系统，实时系统。

操作系统:一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。

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，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。

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。

实时任务可分为:周期性实时任务和非周期性实时任务，也可分为硬实时任务和软实时任务。

操作系统都具有四个基本特征：（程序）并发，（资源）共享，虚拟和异步。

并行性指:两个或多个事件在同一时间发生，并发性指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

共享指:系统中地资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）共同使用，可分为互斥共享方式和同时访问方式。

虚拟指:通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。

如果n是某物理设备所对应的虚拟的逻辑设备数，则虚拟设备的平均速度必然是物理设备速度的1/n。

操作系统的功能：处理机管理，存储器管理，设备管理和文件管理。

处理器管理包括：进程控制，进程同步，进程通信，调度。

存储器管理包括：内存分配，内存保护，地址映射，内存扩充。

设备管理包括：缓冲管理，设备分配，设备处理。

文件管理包括：文件存储空间管理，目录管理，文件的读写管理和保护。

操作系统概念课后习题答案操作系统概念课后习题答案第一章：引论1.操作系统的定义：操作系统是计算机系统中的一个软件层，它管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供接口和服务。

2.操作系统的功能：处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户界面等。

第二章：进程管理1.进程的概念：进程是一个正在执行的程序的实例，它由代码、数据和执行环境组成。

2.进程状态：就绪、运行和阻塞。

3.进程调度算法：先来先服务、最短作业优先、时间片轮转和优先级调度等。

第三章：线程管理1.线程的概念：线程是进程的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程。

2.线程与进程的区别：线程共享相同的地质空间和文件描述符，而进程拥有独立的地质空间和文件描述符。

3.线程模型：用户级线程模型和内核级线程模型。

第四章：内存管理1.内存管理的目标：实现内存的分配与回收、内存的保护和共享。

2.内存分配的概念：连续分配、非连续分配和虚拟内存分配。

3.地质转换：逻辑地质到物理地质的转换过程，包括分段、分页和段页式等。

第五章：存储器管理1.存储器的层次结构：主存储器、辅助存储器和高速缓存。

2.页面置换算法：最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用算法和时钟置换算法等。

3.虚拟内存的概念：将存储器抽象成一组连续的地质空间，实现大容量存储和地质共享。

第六章：设备管理1.设备管理的功能：设备分配、设备驱动程序和设备中断处理等。

2.设备分配算法：先来先服务、最短作业优先和轮转法等。

3.磁盘调度算法：先来先服务、最短寻道时间优先和扫描算法等。

第七章：文件管理1.文件的概念：文件是命名的、有序的数据集合，它是操作系统中最基本的数据组织方式。

2.文件系统的组织结构：层次式文件系统、索引式文件系统和线性文件系统等。

3.文件共享与保护：文件锁机制、权限控制和访问控制列表等。

第八章：I/O系统1.I/O系统的组成部分：I/O设备、I/O控制器和设备驱动程序等。

2.I/O操作的方式：程序控制I/O和中断驱动I/O。

操作系统期末复习操作系统期末复习第⼀章操作系统引论1.什么是操作系统？牢固掌握操作系统定义：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运⾏的系统软件（或程序集合），是⽤户与计算机之间的接⼝。

2.操作系统在系统中所出的地位？了解操作系统是裸机上的第⼀层软件，是建⽴其他所有软件的基础。

3.操作系统的主要功能？牢固掌握操作系统五⼤主要功能：存储器管理、处理机管理、设备管理、⽂件管理、⽤户接⼝管理。

4.操作系统的基本特征？.记住操作系统的基本特征：并发、共享和异步性。

理解：并发性是指两个或多个活动在同⼀给定的时间间隔中进⾏，类似⼤家都前进了；共享性是指计算机系统中的资源被多个任务所共享，类似⼀件东西⼤家⽤；异步性类似于你⾛我停。

5.操作系统的主要类型？记住并理解操作系统的主要类型：多道批处理系统、分时系统、实时系统、个⼈机系统、⽹络系统和分布式系统。

UNIX系统是著名的分时系统。

6.分时的概念？理解分时系统概念：主要是指若⼲并发程序对CPU时间的共享。

即CPU时间分成⼀个⼀个的时间⽚，操作系统轮流地把每个时间⽚分给各个并发程序，每道程序⼀次只可运⾏⼀个时间⽚。

7.现代操作系统的三种⽤户界⾯？了解现代操作系统为⽤户提供的三种使⽤界⾯：命令界⾯、图形界⾯、系统调⽤界⾯。

8.8UNIX命令的⼀般格式？记住并明⽩UNIX命令⾏的⼀般格式：命令名[选项][参数]。

第⼆章进程管理1.多道程序设计的概念？理解多道程序设计的概念和优点：多道程序设计是多个程序同时在内存并且运⾏；多道程序设计具有提⾼系统资源利⽤率和增加作业吞吐量的优点。

2.什么是进程？进程与程序的区别？1)了解为什么要引⼊进程：因程序这⼀“静态”概念⽆法描述“并发执⾏”的动态性质；2)牢固掌握进程的概念：进程是程序在并发环境中的执⾏过程。

3)掌握进程与程序的主要区别：进程是动态的、程序是静态的；进程是独⽴的，能并发执⾏、程序不能并发执⾏；两者⽆⼀⼀对应关系；进程异步运⾏，会相互制约、承袭不具有此特性。

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。