大学计算机操作系统第1章 计算机系统概述

第一章操作系统概述课后习题1. 硬件将处理机划分为两种状态，即管态和目态，这样做给操作系统设计带来什么好处 ? 答：便于设计安全可靠的操作系统。

管态和目态是计算机硬件为保护操作系统免受用户程序的干扰和破坏而引入的两种状态。

通常操作系统在管态下运行，可以执行所有机器指令；而用户程序在目态下运行，只能执行非特权指令。

如果用户程序企图在目态下执行特权指令，将会引起保护性中断，由操作系统终止该程序的执行，从而保护了操作系统。

2. 何为特权指令?举例说明之。

如果允许用户执行特权指令，会带来什么后果？答：只能在态下才能执行的指令称为特权指令。

如开关中断、置程序状态寄存器等。

如果允许用户执行特权指令，它将不仅影响当前运行的程序，而且还有可能影响操作系统的正常运行，甚至整个系统。

3. 中断向量在机器中的存储位置是由硬件确定的，还是由软件确定的 ? 答：中断向量在机器中的位置是由硬件确定的。

例如，在 INTEL 80x86 CPU 中，内存空间0x00000——0x003ff为中断向量空间。

4. 中断向量的内容是由操作系统程序确定的还是由用户程序确定的？答：中断向量的内容是由操作系统程序确定的。

向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字（中断处理程序运行环境），中断处理程序是由操作系统装入内存的，操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。

5. 中断向量内的处理机状态位应当标明是管态还是目态 ? 为什么? 答：应当标明是管态。

该状态由系统初试化程序设置，这样才能保证中断发生后进入操作系统规定的中断处理程序。

6. 中断和程序并发之间的关系是什么？答：中断是程序并发的必要条件。

如果没有中断，操作系统不能获得系统控制权，无法按调度算法对处机进行重新分配，一个程序将一直运行到结束而不会被打断。

7. 说明“栈”和“堆”的差别．答：栈是一块按后进先出（FIFO）规则访问的存储区域，用来实现中断嵌套和子程序调用的参数和返回断点。

操作系统第一章操作系统是计算机系统中的一个重要组成部分，它负责管理计算机系统的硬件和软件资源，为用户提供良好的使用环境。

本章将介绍操作系统的定义、发展历程、功能以及不同类型的操作系统。

一、操作系统的定义和发展历程操作系统是一种系统软件，它管理计算机系统的硬件和软件资源，为用户和应用程序提供各种功能和服务。

早期的计算机并没有操作系统，用户需要直接与计算机硬件打交道，操作繁琐且容易出错。

随着计算机技术的发展，操作系统逐渐出现并不断演化，为计算机系统的使用和管理带来了很大的便利。

二、操作系统的功能1. 资源管理：操作系统负责对计算机系统的硬件资源进行管理和分配，包括处理器、内存、磁盘、网络等资源的调度和分配，以提高系统的性能和效率。

2. 进程管理：操作系统负责管理和控制计算机系统中的进程，包括进程的创建、调度、同步和通信等操作，确保多个进程能够协调运行。

3. 内存管理：操作系统负责管理计算机系统中的内存资源，包括内存的分配、回收、物理地址映射等操作，以满足不同应用程序对内存的需求。

4. 文件管理：操作系统负责管理计算机系统中的文件系统，包括文件的创建、读写、保护和组织等操作，为用户和应用程序提供方便的文件访问接口。

5. 设备管理：操作系统负责管理计算机系统中的各类设备，包括输入输出设备、通信设备等，为用户和应用程序提供设备访问的接口和控制。

6. 用户接口：操作系统为用户提供友好的使用界面，包括命令行界面和图形用户界面等，使用户能够方便地操作计算机系统。

三、不同类型的操作系统1. 批处理操作系统：早期的计算机操作系统主要以批处理为主，用户通过提交批处理作业，由操作系统依次执行。

典型的批处理操作系统有IBM的OS/360和Unix的早期版本。

2. 分时操作系统：分时操作系统允许多个终端同时连接到计算机系统，每个用户可以独立地与计算机交互，并共享计算机的资源。

Unix是最早的分时操作系统之一。

3. 实时操作系统：实时操作系统对任务的执行时间有严格要求，主要用于控制和监控系统，例如工业自动化、航空航天等领域。

《计算机操作系统》第1章操作系统概述在当今数字化的时代，计算机已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。

而在计算机的运行中，操作系统扮演着至关重要的角色，就如同一位默默付出的幕后英雄，掌控着计算机的各项资源，为用户和应用程序提供了一个稳定、高效的运行环境。

那么，究竟什么是计算机操作系统呢？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。

它负责控制和协调计算机的各种活动，使得计算机能够正常、高效地运行。

操作系统的主要功能可以概括为以下几个方面。

首先是进程管理。

进程就像是计算机中的一个个“任务”，操作系统需要合理地分配 CPU时间，让各个进程能够有序地执行，避免出现混乱和冲突。

通过进程调度算法，操作系统决定哪个进程先运行，哪个进程等待，从而确保计算机的资源得到充分利用。

其次是内存管理。

内存是计算机存储数据和程序的重要场所，操作系统要负责合理地分配内存空间，确保各个程序都能得到足够的内存来运行，同时还要防止内存泄漏和非法访问等问题。

它会采用分页、分段等技术，有效地管理内存，提高内存的使用效率。

然后是文件管理。

我们在计算机中存储的各种文档、图片、视频等都以文件的形式存在。

操作系统负责组织和管理这些文件，包括创建、删除、读取、写入等操作。

它为用户提供了一个方便、直观的文件系统，使得用户能够轻松地找到和操作自己需要的文件。

设备管理也是操作系统的重要职责之一。

计算机中的各种硬件设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等，都需要操作系统来进行管理和控制。

操作系统要为设备驱动程序提供接口，使得设备能够正常工作，并且要处理设备之间的资源竞争和协调问题。

除此之外，操作系统还提供了用户接口。

这包括命令行接口和图形用户接口。

命令行接口适合专业人员进行高效的操作，而图形用户接口则更加直观、易用，适合普通用户进行日常的操作。

操作系统的种类繁多，常见的有 Windows、Mac OS、Linux 等。

复习题答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。

主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。

1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。

用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。

对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。

1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。

数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。

控制：某些指令可以改变执行顺序。

1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。

1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。

1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。

1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。

1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。

可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。

中断驱动I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O模块中断。

复习题答案第1章计算机系统概述1、1 列出并简要地定义计算机得四个主要组成部分。

主存储器,存储数据与程序;算术逻辑单元,能处理二进制数据;控制单元,解读存储器中得指令并且使她们得到执行;输入/输出设备,由控制单元管理。

1、2 定义处理器寄存器得两种主要类别。

用户可见寄存器:优先使用这些寄存器,可以使机器语言或者汇编语言得程序员减少对主存储器得访问次数。

对高级语言而言,由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言,如C语言,允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制与状态寄存器:用以控制处理器得操作,且主要被具有特权得操作系统例程使用,以控制程序得执行。

1、3 一般而言,一条机器指令能指定得四种不同操作就是什么？处理器－寄存器:数据可以从处理器传送到存储器,或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O:通过处理器与I/O模块间得数据传送,数据可以输出到外部设备,或者从外部设备输入数据。

数据处理:处理器可以执行很多关于数据得算术操作或逻辑操作。

控制:某些指令可以改变执行顺序。

1、4 什么就是中断？中断:其她模块(I/O,存储器)中断处理器正常处理过程得机制。

1、5 多中断得处理方式就是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法就是当正在处理一个中断时,禁止再发生中断。

第二种方法就是定义中断优先级,允许高优先级得中断打断低优先级得中断处理器得运行。

1、6 内存层次得各个元素间得特征就是什么？存储器得三个重要特性就是:价格,容量与访问时间。

1、7 什么就是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器就是比主存小而快得存储器,用以协调主存跟处理器,作为最近储存地址得缓冲区。

1、8 列出并简要地定义I/O操作得三种技术。

可编程I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关得指令时,它给相应得I/O模块发布命令(用以执行这个指令);在进一步得动作之前,处理器处于繁忙得等待中,直到该操作已经完成。

中断驱动I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关得指令时,它给相应得I/O模块发布命令,并继续执行后续指令,直到后者完成,它将被I/O模块中断。

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。

国家开放大学《操作系统》章节测试参考答案第1章操作系统概述一、单项选择题1．操作系统的基本职能是（）。

A. 提供用户界面，方便用户使用B. 提供方便的可视化编辑程序C. 提供功能强大的网络管理工具D. 控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运行2．按照所起的作用和需要的运行环境，操作系统属于（）。

A. 应用软件B. 系统软件C. 支撑软件D. 用户软件3．在计算机系统中，操作系统是（）。

A. 处于裸机之上的第一层软件B. 处于系统软件之上的用户软件C. 处于应用软件之上的系统软件D. 处于硬件之下的低层软件4．现代操作系统的基本特征是（）、资源共享和操作的异步性。

A. 程序的并发执行B. 实现分时与实时处理C. 多道程序设计D. 中断处理5．以下不属于操作系统具备的主要功能的是（）。

A. 中断处理B. CPU调度C. 内存管理D. 文档编辑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. 存储管理B. 作业管理C. 文件管理D. 处理器管理7．操作系统对缓冲区的管理属于（）的功能。

A. 设备管理B. 存储器管理C. 文件管理D. 处理器管理8．操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口是（）。

A. shell命令B. C语言函数C. 图形界面D. 系统调用9．系统调用是由操作系统提供的内部调用，它（）。

A. 与系统的命令一样B. 直接通过键盘交互方式使用C. 是命令接口中的命令D. 只能通过用户程序间接使用10．在下列操作系统中，强调吞吐能力的是（）。

A. 多道批处理系统B. 实时系统C. 网络系统D. 分时系统11．批处理系统的主要缺点是（）。

A. CPU的利用率不高B. 系统吞吐量小C. 不具备并行性D. 失去了交互性12．为了使系统中所有的用户都能得到及时的响应，该操作系统应该是（）。

A. 分时系统B. 网络系统C. 实时系统D. 多道批处理系统13．下面不属于分时系统特征的是（）。

操作系统第1章操作系统概述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辛勤工作的“大管家”。

它负责管理和协调硬件资源，为我们提供一个方便、高效的工作和娱乐环境。

那么，操作系统到底是什么？它又有哪些重要的功能和特点呢？接下来，让我们一起走进操作系统的世界。

首先，我们来明确一下操作系统的定义。

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。

它就像是一个指挥中心，掌控着计算机的一切活动，确保各个部件能够协同工作，以满足用户的需求。

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任务之一。

在计算机中，多个程序可能同时运行，操作系统需要合理地分配 CPU 时间，让每个程序都能得到执行的机会，避免某个程序独占资源而导致其他程序无法运行。

这就好比在一个繁忙的十字路口，交警要指挥车辆有序通行，避免交通堵塞。

内存管理也至关重要。

计算机的内存是有限的，而运行的程序和数据都需要占用内存空间。

操作系统要负责为程序分配内存，并在程序不再使用时及时回收，以确保内存的高效利用。

想象一下，内存就像是一个仓库，操作系统要决定哪些货物（程序和数据）存放在哪里，以及什么时候把不需要的货物清理出去，为新的货物腾出空间。

文件管理是操作系统的另一个重要功能。

我们在计算机中存储了大量的文件，操作系统需要对这些文件进行组织、存储和检索。

它要建立文件目录结构，方便用户查找和访问文件，同时还要确保文件的安全性和完整性。

设备管理也是操作系统不可缺少的一部分。

计算机连接着各种各样的外部设备，如键盘、鼠标、打印机等。

操作系统要负责这些设备的驱动和管理，使它们能够正常工作，并协调设备之间的资源分配。

除了上述主要功能，操作系统还提供了用户接口，方便用户与计算机进行交互。

用户接口可以分为命令行接口和图形用户接口。

命令行接口通过输入命令来操作计算机，对于专业人员来说可能更加高效；而图形用户接口则以直观的图形和图标展示信息，更适合普通用户使用。

《操作系统》第一章：计算机操作系统概述操作系统（Operating System）是一种管理计算机硬件和软件资源的系统软件，是计算机系统中最基本的软件之一。

它为应用程序提供了一个运行环境，负责管理计算机的硬件资源和提供各种系统服务，同时也是用户与计算机硬件之间的接口。

本文将对计算机操作系统进行概述，包括其定义、功能、分类以及发展历程等方面的内容。

一、操作系统的定义操作系统是指控制和管理计算机硬件、软件资源，并协调各种应用程序运行的系统软件。

它是计算机系统的核心组成部分，能够管理计算机的内存、文件系统、进程和设备等资源，并提供各种系统服务，如文件管理、进程调度、内存管理等。

二、操作系统的功能1、资源管理：操作系统负责管理计算机的硬件资源，包括内存、磁盘、CPU、设备等，并为各个应用程序分配合适的资源。

2、进程管理：操作系统能够创建、调度和控制进程，确保它们能够按照既定的顺序和时间进行运行，并提供进程间的通信和同步机制。

3、文件管理：操作系统提供文件系统，负责管理计算机中的文件和目录，并提供对它们的访问控制和操作。

4、设备管理：操作系统管理计算机的各种设备，包括输入输出设备、存储设备和通信设备，并提供设备的驱动程序和控制机制。

5、用户接口：操作系统为用户提供了一种与计算机交互的方式，如命令行界面、图形用户界面等，使用户能够方便地使用计算机。

三、操作系统的分类1、批处理操作系统：这种操作系统主要用于处理大量的批处理作业，自动化地执行一系列的任务，如批量打印、批量处理数据等。

2、分时操作系统：分时操作系统允许多个用户同时使用计算机系统，每个用户都可以独享计算机的一部分资源，在不同的终端上执行任务。

3、实时操作系统：实时操作系统主要用于对时间要求比较严格的实时应用，如控制系统、嵌入式系统等。

它能够按照既定的时间要求快速响应外部事件。

四、操作系统的发展历程1、手工操作阶段：在计算机发展初期，人们需要手工操作计算机的开关和装载程序，存在效率低下和易出错的问题。

《计算机操作系统》复习要点及习题第一章操作系统概述1、操作系统的定义及特征2、操作系统分类：批处理、分时、实时；三种系统的特点；3、理解并发与并行第二章进程管理1、进程的概念2、进程的结构、三种基本状态及状态之间的转换和转换条件3、进程与程序的联系与差别4、进程的并发执行使进程失去顺序性，可能产生与时间有关的错误。

5、共享变量、临界区、临界资源的概念6、进程互斥的概念7、重点：信号量机制——定义整形变量如S表示信号量，S的初值、S>0表示有S个资源可用、S<0则| S |表示S等待队列中的进程个数、S=0表示无资源可用的含义。

P(S)、V(S)操作的含义。

使用信号量机制实现进程互斥、同步问题。

P(S) 表示申请一个资源、V(S) 表示释放一个资源。

P.V操作必须成对出现，有一个P操作就一定有一个V操作。

当为互斥操作时，它们同处于同一进程；当为同步操作时，则不在同一进程中出现。

8、生产者-消费者问题第三章处理机调度与死锁1、重点：处理机调度算法（必须有完整的计算过程，只有结果无过程不能给满分）（1）、先到先服务算法（FIFO）（2）、短作业优先算法（SJF）给定一作业，假定它们同时到达，并且在一台处理机上按单道方式执行，则短作业优先调度算法平均周转时间为最短。

（3）、高响应比优先调度算法（4）、最高优先数算法（5）、循环轮转/时间片轮转算法(RR)2、死锁的概念——一组进程中的每一个进程，均无限期地等待此组进程中某个其他进程占有的，因而永远无法得到的资源，这种现象称为进程死锁。

3、死锁四个必要条件：资源独占、保持申请、不可剥夺、循环等待4、死锁四种处理方法：死锁预防、死锁避免、死锁检测、死锁恢复5、死锁预防的两种方法：预先分配策略、有序分配策略6、死锁避免：进程提出资源请求，系统在分配之前进行安全性检测，若使进程进入不安全状态，则拒绝分配。

重点：银行家算法（必须有完整的计算过程，只有结果无过程不能给满分）6、死锁恢复四种方式：重新启动、终止进程、剥夺资源、进程回退第四章内存管理1、分区分配策略——最先适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。