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《全国计算机等级考试四级教程——操作系统原理2017版》第一章操作系统概论1、计算机系统计算机系统是一种可以按照用户的饿要求接收和存储信息，自动进行数据处理并输出结果信息的系统。
计算机系统包括硬件（子）系统、软件（子）系统。
硬件系统是计算机系统赖以工作的实体；软件系统是保障计算机系统按照用户指定的要求协商工作。
计算机系统的资源也包括：硬件资源和软件资源。
硬件系统：中央处理器（CPU）、内存储器、外存储器（硬盘、磁带等）以及各种类型的输入/输出设备（键盘、鼠标、显示器、打印机等）软件系统：各种程序和数据2、操作系统操作系统是集中了资源管理能力和控制程序执行能力的一种软件。
能够有效地组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机的工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务，使用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使得整个计算机系统能够高效地运行。
操作系统的任务：一是组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源。
二是想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借口，另一方面想使用计算机系统的用户提供接口，使用户能够灵活、方便、有效的使用计算机。
3、操作系统的特征（1）并发性。
计算机系统中同时存在若干个运行着的程序。
“并发性”体现在两个方面：用户程序与用户程序之间；用户程序与操作系统之间。
宏观角度并发，微观角度不一定是并发的，例如在单处理器环境下，这些程序实际是交替在中央处理器上运行。
（2）共享性。
指操作系统程序与多个用户程序公用系统中的各种资源。
一般有两种形式：互斥共享和同时共享。
互斥共享是在一段特定的时间内只能由某一个用户程序使用。
同时共享是在同一时间段内可以被多个程序同时访问。
（3）随机性。
操作系统的运行是在一种随机的环境下进行的。
操作系统正处于什么状态是无法确切的知道的。
4、操作系统的功能操作系统的功能主要可以分为进程管理（处理器管理）、存储管理、文件管理、作业管理和设备管理。
操作系统原理知识点《操作系统原理知识点大揭秘》嘿，大家好呀！今天咱就来聊聊这高深莫测又无处不在的操作系统原理知识点！你们说，这操作系统就像咱生活中的大管家，默默地在背后忙活着，让咱的电脑、手机啥的能顺顺溜溜地工作。
先来唠唠进程这个小家伙。
它就像是一个忙碌的小蜜蜂，在系统里到处飞，执行各种任务。
一会儿在这边采点花蜜（处理数据），一会儿又跑到那边嗡嗡叫（切换任务）。
有时候它们还会打架（资源竞争），这可就需要操作系统这个聪明的裁判来调解啦！不然它们打得不可开交，咱的电脑可就得卡得不行咯。
还有内存管理，这可是个大学问。
就像咱家里的衣柜，得把衣服（数据）整整齐齐地放好。
要是乱塞一气，找起来可就麻烦啦！操作系统得把内存安排得妥妥当当，让每个进程都有自己的小空间，还不能互相捣乱。
不然一个进程把另一个进程的衣服给弄乱了，那可不得了。
再来说说这调度算法。
它就像是个精明的老板，得安排好每个员工（进程）的工作。
啥时候该让这个员工上场，啥时候又让那个员工休息，都得算计好。
不能让某个员工累得半死，也不能让有的员工闲着没事干。
这可得有点手段，不然大家都不满意，工作可就没法干啦！然后就是文件系统，这可是个大宝藏啊！里面存着我们各种各样的宝贝（文件）。
操作系统就像个守宝库的卫士，得把这些宝贝保护好，还得让我们能轻松找到它们。
要是找个文件都像大海捞针一样，那可太要命啦！哎呀呀，说起这操作系统原理知识点，那真是又有趣又让人头疼。
有时候觉得它们怎么这么复杂呀，脑袋都要绕晕了。
但是细细一想，又觉得它们真的好神奇，能让我们的电子设备变得这么好用。
就好像我们的生活一样，虽然有时候会遇到一些麻烦和困难，但只要我们慢慢去理解、去适应，就能发现其中的乐趣和奥秘。
操作系统原理就是这样，只要我们用心去学，就能掌握这个神奇的世界。
怎么样？听我这么一说，是不是对操作系统原理知识点有了更深的认识呀？哈哈，那就赶紧去探索吧，相信你会发现更多好玩的东西呢！。
操作系统原理课程教学大纲（Princip1esofOperatingSystems）学时数：72学时其中：实验学时：12学时课外学时：0学时学分数：4.5适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的和任务性质：本课程是高等院校计算机科学与技术专业本科的一门学科基础课程，是必修课。
目的：通过操作系统原理的学习，了解操作系统的发展过程及种类，掌握操作系统设计中的相关基本概念和原理，以及在操作系统的设计与构造中涉及的资源共享、提高系统资源利用率等各方面基本知识，了解并掌握操作系统在发展过程及将来引入的新技术与方法。
任务：阐述计算机系统的核心软件——操作系统的基本概念、基本原理和实现技术。
主要包括操作系统的用户界面、操作系统的资源管理功能等，其中资源管理还包括进程管理、处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、网络与安全等方面内容，并将操作系统的一般原理与实际操作系统的分析与设计有机地结合。
二、课程教学的基本要求（一）掌握操作系统的基本原理、概念及主要功能（-）掌握进程概念、进程的同步与互斥、思索的预防与检测（H）掌握处理机的调度层次划分与调度、调度方法评价以及调度基本策略（四）掌握存储管理目标与几种存储管理策略（五）掌握设备与处理之间的数据传送方式、缓冲技术以及设备管理基本手段（六）掌握文件系统的物理及逻辑设备的空间组织与管理、多级目录结构、文件东共享实现以及文件系统的安全与防护（七）了解并掌握操作系统的安全与防护基本知识，了解一些病毒与黑客的常用手段以及一些基本应对措施（八）了解网络操作系统的基本概念，了解网络操作系统必须实现的一些基本技术（九）通过实验环节具备一定系统软件和应用软件的开发技能三、课程的教学内容、重点和难点第一章操作系统概论（4学时）一、基本内容（一）操作系统概观（二）操作系统的形成与发展（H）操作系统提供的服务与用户接口（四）流行操作系统简介二、基本要求（一）掌握操作系统的基本概念。
第一章操作系统引论1．设计现代OS的主要目标是什么？答：〔1〕有效性〔2〕方便性〔3〕可扩大性〔4〕开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面？答：〔1〕OS作为用户及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．试说明推动多道批处理系统形成和开展的主要动力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求及技术开展：〔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〕计算机体系构造的不断开展。
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展的。
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展的。
6．试说明推动分时系统形成和开展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和开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，在用户能承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，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。
计算机专业课程系列——《操作系统》作业集西安交通大学网络教育学院贾晓琳编12016201201002,胡海林目录第一章操作系统的基本概念第二章进程管理第三章处理机调度与死锁第四章存储器管理第五章设备管理第六章文件管理模拟试题（一）模拟试题（二）参考答案第一章操作系统的基本概念本章要点：1.操作系统的发展和定义；2.操作系统的目标和作用；3.操作系统的功能；4.操作系统的分类；5.操作系统的特征；6.操作系统的结构；本章目标：1．熟悉操作系统作用和定义，一般了解操作系统的历史；2．了解二类计算机硬件系统结构，熟悉现代操作系统的硬件基础——通道和中断；3．熟练掌握多道程序设计技术的概念，掌握批处理系统、分时系统及实时系统三种操作系统基本类型，了解微机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统；4．掌握操作系统并发性、共享性、虚拟性和异步性等特征，了解现代操作系统特征，熟悉操作系统功能；本章重点：1．资源、资源管理的观点；2．重要的操作系统技术；3．操作系统分类（工作方式，特点，追求目标，与其它类型的区别，吞吐量，时间片）4．CPU状态，管态和目态，程序状态字5．操作系统、操作系统的主要特征。
一、单项选择题：1、在设计分时操作系统时，首先要考虑的是（A）；在设计实时操作系统时，首先要考虑的是（B）；在设计批处理系统时，首先要考虑的是（C）。
A、B、C：答：（A2, B4, C3）(1)灵活性和可适应性；(2)交互性和响应时间；(3)周转时间和系统吞吐量；(4)实时性和可靠性。
2、操作系统的主要性能参数： A 指的是单位时间内系统处理的作业量。
B 指的是从作业或命令的输入到其结束的间隔时间，在分析性能时常用其倒数。
C 指的是在一个给定的时间内，系统的一个指定成份被使用的时间比例。
A，B，C：答：(A6, B1, C4)(1)周转时间；(2)处理时间；(3)消逝时间；(4)利用率； (5)生产率；(6)吞吐量。
3、关于操作系统的叙述(D )是不正确的。
A，管理资源的程序 B，管理用户程序执行的程序C，能使系统资源提高效率的程序 D，能方便用户编程的程序4、用户程序中的输入，输出操作实际上是由（C ）完成。
A，程序设计语言 B，编译系统C，操作系统 D，标准库程序5、当操作系统退出执行，让用户执行时，系统会（C ）A，继续保持管态B，继续保持目态C，从管态变为目态D，从目态变为管态6、系统调用也称为访管指令，它是（A ）A，只能在用户态下执行的指令B，只能在管态下执行的指令C，既能在管态下，也能在用户态下执行的指令二、填空题：1、操作系统的五大功能是_处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口____。
2、如果一个OS兼有批处理、分时处理、实时处理OS三者中的两者，这样的OS称为__通用操作系统___。
3、多道程序设计是利用了 CPU 和 I/O 的并行工作能力来提高系统效率的。
4、如果OS具有很强的交互性，它可供多个用户使用，但时间响应不太及时，则属于分时操作系统类型；如果OS可靠，时间响应及时但仅有简单的交互能力，则属于实时操作系统类型；如果OS在用户提交作业后不提供交互能力，只提供作业流程的自动化，则属于批处理操作系统类型。
5、实时系统应具有两个基本特征：实时性和可靠性。
6、衡量计算机系统性能指标的参数有吞吐量、资源利用率、和周转时间。
7、某程序运行时经常需打印中间结果。
计算时，该进程处于用户状态，打印时处于系统状态，打印结束时进程处于用户状态。
8、分时系统追求的目标是___交互性__。
9、实时系统应具有两个基本特征: ___及时性___和__可靠性____。
10、两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始和结束之间的状态, 这就称为__多道程序设计___。
11、用户程序通过__系统调用___向操作系统提出各种资源要求和服务请求。
12、在操作系统中，不可中断执行的操作称为__原语操作___操作。
13、用户与操作系统之间的接口主要分为___命令图形和__系统调用_____两类。
14、分时操作系统采用的分时技术是，将____处理机时间_____划分为很短的时间片，系统将时间片轮流地分配给各联机用户使用。
15、在系统内核中必须包括的处理模块有进程调度、原语管理和__中断处理__.16、用户进程从目态(常态)转换为管态(特态)的唯一途径是__系统调用__.三、判断题：1、并发是并行的不同表述，其原理相同。
（错）2、所谓多道程序设计，即指每一时刻可以有若干个进程在进行。
（错）3、操作系统的所有程序都必须常驻内存。
（错）4、用户程序有时也可以在核心态下运行。
（错）5、进程在运行中，可以自行修改自己的进程控制块。
（错）6、执行系统调用时可以被中断。
（错）7、分时系统一定是多道系统，多道系统也一定是分时系统。
（错）8、从用户态到核心态的变换是由硬件机构自动完成的。
（错）9、操作系统内的系统进程与系统共存亡，而用户进程是动态产生与消亡的。
（错）四、名词解释：1.操作系统答：是一组控制和管理计算机系统中的各种软硬件资源，合理地组织计算机系统的工作流程，方便用户使用的程序的集合。
2.虚拟机答：虚拟机是指“虚拟”的计算机，是由软件模拟实现出来的计算机，实际上它是将本地主机上的硬盘和内存划分出一部分或几部分，虚拟成一台或多台子机。
这些虚拟出的新计算机拥有独立的硬盘、软驱、光驱和操作系统，可以像使用普通计算机一样使用它们，如同时运行多个不同的操作系统等，对真实的计算机不会产生任何的影响。
3.分时系统答：分时是指多个用户分享使用同一台计算机。
多个程序分时共享硬件和软件资源。
分时系统的特点：人机交互性好。
在调试和运行程序时由用户自己操作。
享主机：多个用户同时使用。
用户独立性：对每个用户而言好象独占主机。
4.实时系统答：用于工业过程控制、军事实时控制、金融等领域，包括实时控制、实时信息处理要求：响应时间短，在一定范围之内；系统可靠性高5.多道程序设计答：在内存中同时存放多道用户作业,使它们都处于执行的开始点和结束点之间。
6.系统调用答：操作系统提供服务的接口之一7.特权指令答：只能由操作系统使用的指令8.中断响应答：中断响应是当中央处理机发现已有中断请求时，中止，保存现行程序执行，并自动引出中断处理程序的过程。
五、简答题：1、OS为实现并发、共享的特性，必须解决哪些问题？答:为使程序能并发执行,系统必须为每个程序建立进程,进程是系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位,它是一个活动的实体.多个进程之间可以并发执行和交换信息,有效改善了系统的资源利用率和吞吐率.但是进程的引入增加了OS的复杂性,OS必须具备控制和管理各种并发活动的能力. 为使并发进程能共享系统资源,OS必须针对不同属性的资源提供不同的共享方式,即互斥共享和同时共享.另外,还要实现互斥访问方式中进程间的同步2、什么叫虚机器？利用虚机器的概念设计OS有什么好处？答:覆盖了软件的机器叫作虚机器.使用了虚机器的概念后,可以使用户在使用计算机时不涉及硬件细节,为用户使用计算机提供了方便.另外,OS使用虚机器概念来设计,每当在计算机系统上覆盖了一层软件后,系统功能便增强一级. OS本身包含若干层,所以当在裸机上覆盖OS后,便获得了一台功能显著增强、使用极为方便的虚拟机.3、为保证多道程序的正确运行，在技术上要解决哪些基本问题？答：存储管理。
在多道程序设计环境下，在主存中的几道程序共享同一主存，硬件必须提供必要的手段，防止各道程序相互侵犯，同时要保证程序在主存中能随机移动。
处理机管理和调度。
由于多道作业共享CPU，所以需对CPU进行管理，合理调度，以提高其利用率。
资源的管理和分配。
对系统中的资源进行合理有效的管理，以利于多道程序共享。
4、简述批处理系统、分时系统、实时系统各自的特点。
答：单道批处理的特点：自动性、顺序性、单道性。
多道批处理的特点：多道性、无序性、调度性。
分时系统的特点：多路性、独立性、及时性、交互性。
实时系统的特点：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性。
5、OS中采用多道程序设计技术，带来什么好处答：提高了CPU的利用率。
提高了内存和I/O设备的利用率。
增加了系统的吞吐量。
第二章进程管理本章要点：1．多道程序设计；2．进程的概念；3．进程间的同步与互斥；4．进程间的通信；5．线程本章目标：1．熟悉进程间制约关系，掌握临界资源和临界区概念，掌握进程同步和进程同步机制，熟悉利用软件方法和硬件技术解决进程同步机制；2．熟练掌握信号量和P、V操作的概念、定义和实质，熟练掌握利用信号量实现进程互斥和同步，熟悉用信号量描述前趋关系；3．掌握利用信号量解生产者-消费者问题、熟悉利用信号量解读者-写者问题等经典同步问题，掌握进程同步分析方法；4．了解用AND型信号集机制、一般信号集机制和管程解经典同步问题；5．熟悉进程通讯的概念和共享存储器系统、消息传送系统、管道通信系统三类高级通讯机制，掌握消息缓冲队列通信机制；6．掌握线程及多线程的概念本章重点：1．进程控制；2．进程同步与互斥，信号量及P、V操作、原语，用P、V操作解决进程间互斥同步问题；3．进程通信（共享内存、消息传递[消息缓冲、信箱]、管道文件）；4．线程、线程与进程的比较、线程的属性、线程的优点（为什么引入线程）本章难点一、单项选择题：1、进程在处理器上执行时（D ）A，进程之间是无关的，具有封闭性；B，进程之间是有交往的，相互依赖、相互制约，具有并发性；C，具有并发性，即同时执行的特性；D，进程之间可能是无关的，但也可能是有交往的。
2、在下列的进程状态变换中，（ C）是不可能发生的。
A，执行——等待 B，执行——就绪C，等待——执行 D，等待——就绪3、（ C）是一种只能进行P、V操作的特殊变量。
A，同步 B，互斥 C，信号量 D，管程4、设有三个作业J1，J2，J3同时到达，运行时间分别为T，T2，T3，且T≤T2 ≤ T3。
若它们在一台处理机上按单道运行，采用短作业优先算法，则平均周转时间为（ C）。
A，T1+T2+T3 B，1/3（ T1+T2+T3 ）C， T1+ 2/3T2 + 1/3T3 D，T1+ 1/3T2 + 2/3T35、在多进程的系统中，为了保证公共变量的完整性，各进程应互斥进入临界区，所谓临界区是指（D ）：A，一个缓冲区 B，一段数据区 C，同步机制 D，一段程序6、一个进程是（C ）：A，由协处理机执行的一个程序 B，一个独立的程序 + 数据集C，PCB结构与程序和数据的组合 D，一个独立的程序7、操作系统中，当（ B ），进程从执行状态转变为就绪状态。
A，进程被进程调度程序选中， B，时间片完C，等待某一事件 D，等待的事件发生8、在操作系统中处理机管理由作业管理和进程管理两部分组成，作业管理把作业流分成提交、后备、运行、完成四个状态，进程管理把进程分成就绪、执行、阻塞三个基本状态。
