OS4同步软硬件方法

操作系统笔记(总17页)

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This document is for reference only-rar21year.March 操作系统的定义：

操作系统(Operating System, OS)是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充

操作系统的目标和作用

在计算机系统上配置操作系统主要目标与计算机系统的规模和应用环境有关。

操作系统的目标

方便性

硬件只能识别机器代码（0、1）

OS提供命令，方便用户使用计算机

有效性

使CPU、I/O保持忙碌，充分利用

使内存、外存数据存放有序，节省空间

合理组织工作流程，改善资源利用率，提高吞吐量

可扩充性

计算机技术的发展：硬件/体系结构/网络/Internet

OS应采用层次化结构，便于扩充和修改功能层次和模块

开放性

支持网络环境，兼容遵循OSI标准开发的硬件和软件

操作系统的作用

1. 用户与计算机硬件系统之间的接口

命令方式

用户通过键盘输入联机命令(语言)

系统调用方式

用户程序通过系统调用，操纵计算机

图形、窗口方式

用户通过窗口、图标等图形界面操纵计算机

2.计算机系统资源管理者

4大类资源：处理机；存储器；I/O设备；信息（文件：程序、数据）

3.对计算机资源的抽象(扩充机器)

裸机：只有硬件的计算机，难以使用

虚机器：在裸机增加软件(OS等)，功能增强，使用方便

推动操作系统发展的主要动力

1.不断提高计算机资源利用率

早期计算机很昂贵，为提高资源利用率，产生了批处理系统

2.方便用户为改善用户上机、调试程序时的条件，产生了分时系统

3.器件的不断更新换代

OS随之更新换代，如：8位->16位->32位

4.计算机体系结构的不断发展

单处理机OS->多处理机OS->网络操作系统

操作系统的发展过程

无操作系统时代

OS尚未出现，人们如何使用计算机

第一章 操作系统引论

操作系统功能：

1. 资源管理：协调、管理计算机的软、硬件资源，提高其利用率。

2. 用户角度：为用户提供使用计算机的环境和服务。

操作系统特征：1.并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

2.共享性：资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用

3.虚拟性：是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

在操作系统中，虚拟的实现主要是通过分时使用的方法。

4.异步性：进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性

客户/服务器模式的优点：

1.提高了系统的灵活性和可扩充性

2.提高了OS的可靠性

3.可运行于分布式系统中

微内核的基本功能：

进程管理、进程间通信、存储器管理、 低级I/O功能。

第二章 进程

程序和进程区别： 程序是静止的，进程是动态的，进程包括程序和程序处理的对象

程序顺序执行：顺序性，封闭性，可再现性

程序并发执行：间断性，无封闭性，可再现性

进程： 1.进程是可并发执行的程序的一次执行过程；

2.是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位和实体；

3.是一个动态的概念。

进程的特征： 1.动态性：

进程是程序的一次执行过程具有生命期；

它可以由系统创建并独立地执行，直至完成而被撤消

2.并发性；

3.独立性；

4.异步性；

进程的基本状态：

1.执行状态；

2.就绪状态；

3.阻塞状态；

进程控制块PCB： 记录和描述进程的动态特性，描述进程的执行情况和状态变化。

是进程存在的唯一标识。

进程运行状态： 1.系统态 （核心态，管态） 具有较高的访问权，可访问核心模块。

2.用户态 （目态 ） 限制访问权

进程间的约束关系：

《计算机操作系统》课后习题答案

注：课本为《计算机操作系统（第四版）》，汤小丹 梁红兵 哲凤屏 汤子瀛 编著，西安电子科技大学出版社出版

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．试说明推动多道批处理系统形成和发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．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？

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，

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．试说明推动多道批处理系统形成和发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．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？

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，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终