第1章 操作系统概论

操作系统复习提纲第1章引论1.计算机系统组成硬件：中央处理器，存储器（主存和辅存），输入输出控制系统和各种输入输出设备构成软件：系统软件，支撑软件和应用软件。

2.操作系统的功能/本质从资源管理的观点出发，操作系统功能可分为：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理。

此外，操作系统还为用户提供了两类使用接口：程序员接口-“系统功能调用”和操作员接口-“操作控制命令”。

3.按照操作系统提供的服务，大致可以把操作系统分为以下几类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、微机操作系统、嵌入式操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。

其中批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统是基本的操作系统。

①批处理操作系统按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。

又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。

单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。

批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统的吞吐率。

②分时操作系统，这种系统中，一个计算机系统与许多终端设备连接，分时系统支持多个终端用户，同时以交互方式使用计算机系统，为用户在测试、修改和控制程序执行方面提供了灵活性。

分时系统的主要特点是同时性、独立性、及时性和交互性。

③实时操作系统能使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并在严格的规定时间内完成处理，且给出反馈信号。

它是较少有人为干预的监督和控制系统。

实时系统对可靠性和安全性要求极高，不强求系统资源的利用率。

4.Unix，Linux特点Unix：通用的交互式分时操作系统。

特点：①短小精悍。

②具有可装卸的多层次文件系统。

③可移植性好。

④网络通信功能强。

Unix是目前惟一可以安装和运行在从微机、工作站、大型机到巨型机上的操作系统。

第一章操作系统概论一、本章要求熟练掌握的内容1、操作系统的定义：计算机操作系统是与计算机硬件紧密相关的一层系统软件，由一整套分层次的控制程序（模块）组成，统一管理计算机系统的所有资源，包括处理器、存储器、输入输出设备以及其它系统软件、应用程序和数据文件等。

操作系统合理地组织计算机系统工作流程，有效地利用计算机系统资源为用户提供一个功能强大、界面良好、使用方便的工作环境，让用户无需了解硬件细节，而是直接利用逻辑命令就能灵活方便地使用计算机。

操作系统为计算机软硬件功能的进一步扩展提供了一个支撑平台。

2、操作系统的特性：操作系统具备了程序并发、资源共享和独立随机可访问三大特征。

（1）程序的并发：在操作系统中，我们把一个功能上独立的程序的一次执行称为一个进程，每一个进程都需要占用一部分系统资源，包括占用处理器时间、内存、输入输出设备等。

若某一段时间内同时有两个或两个以上进程在运行，则称为“程序的并发”。

（2）资源共享：资源的共享是指计算机的软硬件资源为多个拥有授权的用户或程序所共用，以提高这些资源的利用率。

（3）独立随机可访问：在多任务环境下执行的每一个进程在逻辑上具有独立性和随机性。

如果有充分的资源保障，每一个进程都会独立的完成并且其执行速度与其它进程无关，进程执行的起始和结束时间也是独立的并且是随机发生的。

这种独立和随机性形成了对操作系统的客观要求，即必须具备同时处理多个随机并发进程的能力，操作系统的系统管理程序要保证对资源的访问的独立性和随机性。

3、操作系统的功能：（1）处理机管理：处理机管理是操作系统最主要任务之一，其主要功能是对中央处理机的使用进行调度分配，最大限度地提高它的处理能力。

操作系统通过对进程的管理实现对处理机的管理，包括进程创建、进程执行、进程通信、进程撤销、进程等待和进程优先级控制等。

（2）存储管理：存储管理指对内存及其扩展空间的管理。

由于内存资源的紧缺性，存储管理的目标是为程序设计者提供方便、安全和足够的存储空间。

新版第1章操作系统概论习题答案-新版-精选.pdf第1章操作系统概论(1) 试说明什么是操作系统，它具有什么特征？其最基本特征是什么？解：操作系统就是一组管理与控制计算机软硬件资源并对各项任务进行合理化调度，且附加了各种便于用户操作的工具的软件层次。

现代操作系统都具有并发、共享、虚拟和异步特性，其中并发性是操作系统的最基本特征，也是最重要的特征，其它三个特性均基于并发性而存在。

(2) 设计现代操作系统的主要目标是什么？解：现代操作系统的设计目标是有效性、方便性、开放性、可扩展性等特性。

其中有效性指的是OS应能有效地提高系统资源利用率和系统吞吐量。

方便性指的是配置了OS后的计算机应该更容易使用。

这两个性质是操作系统最重要的设计目标。

开放性指的是OS应遵循世界标准规范，如开放系统互连OSI国际标准。

可扩展性指的是OS应提供良好的系统结构，使得新设备、新功能和新模块能方便地加载到当前系统中，同时也要提供修改老模块的可能，这种对系统软硬件组成以及功能的扩充保证称为可扩展性。

(3) 操作系统的作用体现在哪些方面？解：现代操作系统的主要任务就是维护一个优良的运行环境，以便多道程序能够有序地、高效地获得执行，而在运行的同时，还要尽可能地提高资源利用率和系统响应速度，并保证用户操作的方便性。

因此操作系统的基本功能应包括处理器管理、存储器管理、设备管理和文件管理。

此外，为了给用户提供一个统一、方便、有效的使用系统能力的手段，现代操作系统还需要提供一个友好的人机接口。

在互联网不断发展的今天，操作系统中通常还具备基本的网络服务功能和信息安全防护等方面的支持。

(4) 试说明实时操作系统和分时操作系统在交互性、及时性和可靠性方面的异同。

解：交互性：分时系统能够使用户和系统进行人-机对话。

实时系统也具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。

及时性：分时系统的响应时间是以人能够接受的等待时间为标准，而实时控制系统对响应时间要求比较严格，它是以控制过程或信息处理中所能接受的延迟为标准。

操作系统复习第一章操作系统概论01、操作系统的定义。

操作系统是一组用于控制和管理计算机系统的所有资源的程序集合，其任务是合理地组织计算机的工作流程，有效地组织所有资源协调一致地工作以完成各种任务，从而达到充分发挥资源效率、方便用户使用计算机的目的。

02、操作系统的主要功能【记忆】P3-41）处理机管理2）存储管理3）设备管理4）文件管理5）网络管理6）提供良好的用户界面03、操作系统的特性【记忆+理解】P5-61）并发性（指两个或两个以上的事件或活动在同一事件间隔内发生。

）2）共享性（指计算机系统中的资源可被多个并发执行的用户程序和系统程序共同使用，而不是被其中某一个程序所独占。

）3）不确定性（也称异步性，系统事件（运行、I/O等）的发生是具有随机性和不确定性。

）4）虚拟性（指操作系统中的一种管理技术，它是把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物，或把物理上的多个实体变成逻辑上的一个对应物的技术。

）04、多道程序运行的特征【记忆】P11宏观上并行，微观上串行。

05、从操作系统的体系结构来看可以把操作系统分成几种结构及各种结构的定义、优缺点。

【理解】整体式结构、层次式结构、虚拟机结构、客户/服务器结构和微内核结构。

1）操作系统的整体式结构又叫模块组合法，是基于结构化程序设计的一种软件结构设计方法。

优点：结构紧密、组合方便，对不同环境和用户的不同需求，可以组合不同模块来满足，从而，灵活性大；针对某个功能可用最有效的算法和任意调用其他模块中的过程来实现，因此，系统效率较高；由于划分成模块和子模块，设计及编码可齐头并进，能加快操作系统研制过程。

缺点：模块独立性差，模块之间牵连甚多，形成了复杂的调用关系，甚至有很多循环调用，造成系统结构不清晰，正确性难保证，可靠性降低，系统功能的增、删、改十分困难。

2）层次式结构，是把操作系统划分为内核和若干模块，这些模块按功能的调用次序排列成若干层次，各层之间只能是单向依赖或单向调用关系，即低层为高层服务，高层可以调用低层的功能，反之则不能。

第1章操作系统概论本章学习目标●掌握操作系统的定义及其在计算机系统中的作用。

●掌握操作系统的特征及其功能。

●了解操作系统的形成过程及其发展趋势，掌握批处理系统、分时系统和实时系统的特点。

●了解操作系统的设计结构。

●了解常见操作系统的特点。

本章概述在现代计算机系统中，一个或多个处理器、主存、外存、网络接口以及各种不同的输入/输出设备共同协作，完成用户的各项需求。

用户需求的响应过程是十分复杂和关键的，对编写和监督管理上述各种部件的程序员能力要求极高。

为了将部分关键的操作封装起来，同时也达到简化程序员工作的目的，计算机体系中出现了操作系统这个软件层次。

它能在管理并正确使用上述部件的同时，为程序员提供一个通用的、相对简单的、能够驱动硬件工作的软件接口。

本章首先从操作系统的定义、特征、功能、设计目标、性能指标等方面阐述操作系统的概念。

然后从操作系统的发展分析操作系统的发展方向，由此引入不同结构的操作系统的性能比较与分析。

最后对最为流行的操作系统实例——Windows系列和Unix/Linux系统进行简要的介绍。

1.1 操作系统的概念1.1.1 操作系统的定义在现代计算机体系结构中，操作系统起着至关重要的作用。

如图1-1所示为操作系统在计算机体系结构中的位置。

操作系统是硬件之上的第一层软件，在操作系统之上的是各种应用程序。

其中每个层次又可以细分为更多的子层，如硬件层从底向上可分为物理设备、由各种寄存器和数据通道组成的微体系层以及主要由指令集组成的机器语言层，提供的是基本的计算资源。

应用程序层则通常是基于特定操作系统的、满足特定功能的、直接面向用户的软件，这些软件能够根据用户的具体需求申请特定的资源，并按照应用程序规定的方法来使用这些资源。

操作系统处于这两个层次之间，用来协调与控制应用程序对硬件资源的使用。

应用程序操作系统计算机硬件图1-1 计算机体系结构在当今社会，几乎每个人都与操作系统打过交道，但是要精确地给出操作系统的定义却并非易事。