OS_04_存储器管理

有关计算机操作系统及应用的参考论文(2)有关计算机操作系统及应用的参考论文篇二《计算机操作系统探讨》摘要：21世纪是信息化时代，计算机的应用将更加广泛，为了更好的使用计算机，应该对操作系统基本了解，因此本文主要对操作系统的概念和发展史进行探讨，并对Windows，UNIX和Linux操作系统做了简单的介绍，使广大读者加深对计算机操作系统的理解。

关键词：计算机操作系统;Windows;UNIX;Linux中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2014) 04-0000-01当今现代，人们学习、生活等都已经不能离开计算机，计算机由硬件和软件组成，在计算机系统软件中最重要的软件就是操作系统。

操作系统如同指挥官一样，指挥着计算机里的所有部件，并指挥它们按照某个计划协同工作。

计算机系统越复杂，操作系统的作用和地位就越重要。

一、操作系统概述操作系统，负责管理计算机硬件资源和软件资源，并通过这种管理为用户提供服务，成为计算机和用户之间的接口。

操作系统的主要功能是：(1)处理机管理;(2)存储器管理;(3)文件管理;(4)设备管理;(5)用户接口。

基本上所有的操作系统都具有如下的特征：(1)并发性;(2)共享性;(3)虚拟性;(5)不确定性。

二、操作系统发展史操作系统的产生迄今已有70年的时间，最早期的操作系统诞生于20世纪50年代中期，只是简单的单道批处理操作系统;接着演变成了多道程序批处理系统，与此同时，实时操作系统也应运而生;最后伴随着微型机、多处理机和计算机网络的发展，与之相对应的微机OS、多处理机OS和网络OS也随之迅速发展。

(一)串行处理系统世界上最早的计算机诞生之时，并没有操作系统，当时程序员直接和硬件打交道，具体流程是：首先程序员将已经穿孔的纸带(或卡片)装入内存，接着通过控制台或开关启动程序运行，最后当程序全部运行完毕，取出纸带(或卡片)和运算结果。

该系统严重地降低了计算机资源的利用率，形成了所谓的人机矛盾。

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．试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么？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．试说明推劢分时系统形成和収展的主要劢力是什么？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，可以在系统中设臵多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配臵缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。

通常将软件分为：系统软件和应用软件。

系统软件通常包括：操作系统、语言处理程序、各种实用程序。

4.1 操作系统4.1.1 操作系统概述1)什么是操作系统①操作系统是最基本的系统软件，是管理和控制计算机中所有软、硬件资源的一组程序。

（什么是操作系统）②操作系统是计算机硬件与其它软件的接口，也是用户和计算机的接口：操作系统直接运行在裸机之上，是对计算机硬件系统的第一次扩充，在操作系统的支持下，计算机才能运行其他的软件。

从用户的角度看，操作系统加上计算机硬件系统形成了一台虚拟机（广义上的计算机），它为用户构成了一个方便、有效、友好的使用环境。

③操作系统作为计算机系统资源的管理者，它的主要功能是对系统所有的软、硬件资源进行合理而有效地管理和调度，提高计算机系统的整体性能。

具体地说，操作系统具有处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理等功能。

④引入操作系统的两个目的：第一，从用户角度来看，操作系统将裸机改造成一台功能更强、服务质量更高、用户使用起来更加灵活方便、更加安全可靠的虚拟机，以使用户无需了解许多有关硬件和软件的细节就能使用计算机，从而提高了用户的工作效率。

第二，为了合理的使用系统内包含的各种软、硬件资源，提高整个系统的使用效率。

2)操作系统分类①按与用户对话的界面分类：命令行界面操作系统（MS DOS，Novell等）和图形用户界面操作系统（Windows，Mac OS）；②按能够支持的用户数为标准分为：单用户操作系统（MS DOS，Windows）、多用户操作系统（UNIX，Xenix）；③按是否能够运行多个任务为标准分为：单任务操作系统（MSDOS）和多任务操作系统（Windows，UNIX，Novell Netware）④按操作系统的功能为标准分类：批处理系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统。

a)批处理系统：主要特点是允许用户将由程序、数据以及说明如何运行该作业的操作说明书组成的作业一批批地提交系统，然后不再与作业发生交互作用，直到作业运行完毕后，才能根据输出结构分析作业运行情况，确定是否需要适当修改再次上级。

操作系统定义、功能、特征、分类介绍现代计算机系统由⼀个或多个处理器、主存、磁盘、打印机、键盘、⿏标、显⽰器、⽹络接⼝以及各种其他输⼊/输出设备组成软件与操作系统底层是硬件。

硬件包括芯⽚、电路板、磁盘、键盘、显⽰器以及类似的设备。

在硬件的顶部是软件。

计算机运⾏模式：内核态和⽤户态。

核⼼模式和⽤户模式（管态和⽬态）核⼼模式⼀般指操作系统管理程序运⾏的状态，具有较⾼的特权级别。

⽤户模式⼀般指⽤户程序运⾏时的状态，具有较低的特权级别。

处理器处于管态时全部指令（包括特权指令）可以执⾏，可使⽤所有资源，并具有改变处理器状态的能⼒。

当处理器处于⽤户模式时，就只能执⾏⾮特权指令。

特权级别不同，可运⾏指令集合也不同。

特权级别越⾼，可以运⾏指令集合越⼤。

⾼特权级别对应的可运⾏指令集合包含低特权级的。

核⼼模式到⽤户模式的唯⼀途径是通过中断。

软件中最基础的部分是操作系统，它运⾏在内核态。

在这个模式中，操作系统具有对所有硬件的完全访问权，可以执⾏机器能够运⾏的任何指令。

软件的其余部分运⾏在⽤户态下。

在⽤户态下，只使⽤了机器指令中的⼀个⼦集。

特别地，那些会影响机器的控制或可进⾏I/O（输⼊/输出）操作的指令，在⽤户态中的程序⾥是禁⽌的。

操作系统的⽤户接⼝程序(shell或者GUI)，处于⽤户态程序中的最低层次。

允许⽤户运⾏其他软件程序，如Web浏览器、电⼦邮件阅读器或⾳乐播放器等。

操作系统运⾏在裸机之上，为所有其他软件提供基础的运⾏环境。

什么是操作系统?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。

1) OS是什么：是系统软件（⼀整套程序组成，如UNIX由上千个模块组成）2) 管什么：控制和管理系统资源（记录和调度）操作系统和普通软件（⽤户态）之间的主要区别：如果⽤户不喜欢某个特定的电⼦邮件阅读器，他可以⾃由选择另⼀个，或者选择⾃⼰写⼀个，但是他不能⾃⾏写⼀个属于操作系统⼀部分的时钟中断处理程序。

存储器管理的四个基本功能
1. 内存分配：内存分配根据操作系统的内存使用模式，使用户的程序以一种有效的方式使用存储空间。

2. 内存替换：内存替换可以在无需停止或中断正在运行的程序的情况下，将内存中不需要的数据替换成新数据，以释放更多的存储空间。

3. 内存协调：内存协调能够允许操作系统与应用程序之间的相互协作，以实现最佳的内存利用率。

4. 内存保护：内存保护能够阻止未经授权访问，防止未经授权或恶意软件访问存储空间，保护数据安全和系统的完整性。

计算机操作系统考试题第二部分计算机操作系统一、操作系统概述一、考试大纲（一）操作系统的概念、特征、功能和提供的服务（二）操作系统的发展与分类（三）操作系统的运行环境二、知识点归纳（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、目标和作用一个完整的计算机系统由两大部分组成：计算机硬件和计算机软件。

硬件是所有软件运行的物质基础；软件能充分发挥硬件潜能和扩充硬件功能，完成各种系统及应用任务，两者互相促进、相辅相成、缺一不可。

计算机硬件是指计算机物理装置本身，由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。

计算机软件是指由计算机硬件执行以完成一定任务的程序及其数据。

计算机软件包括系统软件和应用软件。

系统软件包括操作系统、编译程序、连接装入程序、数据库管理系统等；应用软件是为各种应用目的而编制的程序。

在计算机上配置操作系统的目的有以下几点：①方便用户使用。

操作系统应该使计算机系统使用起来十分方便。

②有效性。

OS能够有效管理好系统中的各种硬件软件资源，并通过合理地组织计算机的工作流程，进一步改善资源的利用率及提高系统的吞吐量。

③可扩充性。

OS必须具有很好的可扩充性，应采用层次化结构，以便于增加新的功能层次和模块，并修改老的功能层次和模块。

④构筑开放环境。

OS应该构筑出一个开放环境，主要是指：遵循有关国际标准；支持体系结构的可伸缩性和可扩展性；支持应用程序在不同平台上的可移植性和可互操作性。

操作系统主要由以下的作用：①OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口：为了使用户能灵活、方便地使用计算机和操作系统，操作系统提供了一组友好的用户接口，包括：1）程序接口；2）命令接口；3）图形接口。

②OS作为计算机系统资源的管理者：资源包括两大类：硬件资源和软件资源。

归纳起来资源分为四类：处理机、存储器、I/O设备以及信息（数据和程序），OS的主要功能是对这四类资源进行管理，即处理机管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理。