操作系统_第1章辅导与自测

第1章操作系统概述辅导与自测1.1本章知识点本章的内容描述了计算机操作系统的概貌，如什么是操作系统，它的主要功能和主要类型，操作系统结构设计。这一章在全书中起着提纲挈领的作用，后面的各个章节将分别对操作系统的各项功能做详细剖析。学好第一章对于我们从总体上把握操作系统有着指导作用。本章的主要知识点为：（1）操作系统的定义一个完整的计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件是计算机物理装置本身，是计算机软件运行的基础；简单地说，软件是计算机执行的程序，软件分为系统软件、应用软件和支撑软件三大类。操作系统的定义如下：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。（2）操作系统的主要功能操作系统作为计算机基本的系统软件，具有五大功能，分别是：存储管理、进程和处理机管理、文件管理、设备管理和用户接口管理。教材从第2章到第6章将分别介绍这些主要功能。（3）操作系统的主要类型操作系统在发展中形成了以下类型，它们是批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统、个人机操作系统等。其中前三种属于传统的操作系统类型，后面的操作系统类型是随着计算机网络、分布式处理等新技术的应用而产生的，属于现代操作系统。（4）操作系统结构设计一般说来，操作系统有如下四种结构：整体结构，层次结构，虚拟机结构和客户机-服务器结构。它们在设计上各有优缺点。UNIX系统和Linux系统是当代最著名的多用户、多进程、多任务的分时操作系统。本章对它们的发展历史、主要特点以及内核的结构都进行了介绍。1.2典型例题解析【例1】什么是操作系统？答案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。分析操作系统作为本课程最重要的概念，同学们一定要牢记。可以从三个方面理解这个概念，然后在理解的基础上进行记忆。（1）操作系统是系统软件。（2）对内，操作系统控制和管理各种资源，有效地组织多道程序运行。被计算机系统工作时所引用的一切客体都称为资源。这里所说的客体可能是处理机、设备、内存、外存等硬件，也可能是程序和数据等软件。（3）对外，操作系统是用户与计算机之间的接口。它为用户提供服务，方便用户使用计算机。如果同学们理解了操作系统在计算机系统中的地位，那么对于学习这个概念有帮助。【例2】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．处于硬件之下的底层软件C．处于应用软件之上的系统软件D．处于系统软件之上的用户软件答案A分析解答这道题主要是清楚操作系统在计算机系统中的地位。在计算机系统中，操作系统处于一个承上启下的地位，它对内管理计算机的各种软硬件资源（文件、作业、存储器、设备、进程），对外向用户提供良好界面的服务，方便用户使用计算机。操作系统属于系统软件，但却又不同与其他的系统软件。从下图可以看出，操作系统紧贴硬件，是裸机之上的第一层软件，是对硬件的扩充，其他系统软件都建立在操作系统之上。而应用软件是建立在系统软件之上的，更贴近用户。操作系统是系统软件，因此D是错误的。C说系统软件在应用软件之上，这与图中的情况相反，显然不对。而硬件之下则没有软件存在，所以B根本就不正确。所以A才是正确答案。以上是用排除法来进行选择，如果同学们已经理解了操作系统的地位，就可以直接选择A，这样可以节省答题的时间。【例3】现代操作系统的基本特征是（）、资源共享和异步性。A．多道程序设计B．中断处理C．实现分时与实时处理D．程序的并发执行答案D分析操作系统也是一个程序，不过与其他程序相比，它有三个非常重要的特性：即多任务并行、多用户资源共享和异步性，把握操作系统的这些特性对于深刻理解操作系统会有很大帮助。并发性是指两个或多个任务在同一给定的时间间隔中进行。这是一个宏观上的概念。以多道程序为例，这里的并发性不仅体现在用户程序与用户程序之间并发执行，还体现在用户程序与操作系统程序之间的并发执行。因而从宏观上看，这些程序是同时向前推进的。资源共享是指多个任务共享计算机系统中的资源，如处理机、内存、外存、设备和数据等。这种共享是在操作系统的控制下实现的。对于一个给定的计算机系统，它的资源配置情况是相对固定的，而系统中多道程序对于资源的需求则是变化的，且通常是不可预知的；操作系统要掌握系统中当前资源的使用情况，并据此决定各程序进入系统的次序以及使用资源的次序。异步性体现了多道程序环境下，程序执行时“走走停停”的性质，更反应出操作执行现场的不可预知性。【例4】以下不属于操作系统具备的主要功能的是（）。A．内存管理B．文档编辑C．中断处理D．CPU调度答案B分析教材中介绍操作系统的主要功能有存储管理、进程和处理机管理、文件管理、设备管理和用户接口管理，一般被认为是操作系统的五大功能。对于本题，A显然是操作系统的功能之一，C中断处理是操作系统实施并发的基础，对于操作系统非常重要，是实现多道程序设计的前提。它就像机器中的齿轮，驱动各部件的动作，因此，许多人称操作系统是由“中断驱动”的。C和D都属于操作系统的进程和处理机管理功能。只有B不是操作系统需要具备的主要功能，它一般是由应用软件提供的，如应用软件WindowsOffice的组件Word就提供了文档编辑功能。【例5】操作系统是计算机系统的核心软件。按功能特征的不同，可把操作系统分为（[1]）、（[2]）、（[3]）、网络操作系统和分布式操作系统基本类型。其中[1]的主要目标是提高系统的吞吐率和效率，而[2]是一旦有处理请求和要求处理的数据时，CPU就应该立即处理该数据并将结果及时送回。A．单用户系统B．批处理系统C．分时系统D．微机操作系统E．实时系统答案[1]B[2]E[3]C分析解答此题需要理解三种传统操作系统类型的不同特点。批处理操作系统的主要特征可归纳为两点：“多道”和“成批”。“多道”是指内存中同时存在有多个正在处理的作业，并且外存上还存放有大量的尚待处理的后备作业。“成批”是指作业成批地进入系统，成批地处理，成批地离开系统；作业与作业之间的过渡由操作系统控制，不需用户的干预。批处理系统的主要优点是系统吞吐量大，资源利用率高；缺点是用户作业的等待时间长，用户与系统没有交互能力。（吞吐量：在一段给定的时间内，计算机所能完成的总工作量。）分时系统与实时系统的主要区别如下：（1）关于交互性。分时系统中各个终端用户与系统之间具有较强的交互性，而实时系统一般是专为某一领域使用的，对此要求不强。（2）关于可靠性。与分时系统相比，实时系统更加注重其稳定性和可靠性。例如，对于航天控制系统来说，实时控制系统的故障可能带来的后果是无法估量的。（3）关于响应时间。分时系统对响应时间的要求是以终端用户能接受的时间为依据的；而实时系统对响应时间一般有严格的要求，即能对外部请求做出及时的响应和处理。【例6】把下面左右两列词用线连起来，形成最恰当的搭配。（1）Linux（A）层次结构（2）UNIX（B）客户机-服务器结构（3）IBMVM/370（C）整体结构（4）WindowsXP（D）虚拟机结构答案（1）－（C），（2）－（A），（3）－（D），（4）－（B）。分析左侧列出的是一些计算机操作系统，右侧列出的是操作系统的结构。一般说来，操作系统有四种结构：整体结构，层次结构，虚拟机结构和客户机-服务器结构。Linux是采用整体结构的操作系统，即所有的内核系统功能都包含在一个大型的内核软件之中。UNIX系统的核心层采用的是层次结构。Windows系列操作系统采用微内核技术，尽可能地使操作系统保持最小的核心，并由核心来负责处理客户和服务器之间的通信。IBMVM/370系统是虚拟机结构的一个典型实例。1.3练习题一、选择题（选择一个正确答案的代码填入括号中）1.一个完整的计算机系统是由（）组成的。A．硬件B．软件C．硬件和软件D．用户程序2.在计算机系统中，控制和管理各种资源、有效地组织多道程序运行的系统软件称作（）。A．文件系统B．操作系统C．网络管理系统D．数据库管理系统3.按照所起的作用和需要的运行环境，操作系统属于（）。A．用户软件B．应用软件C．支撑软件D．系统软件4.操作系统的基本职能是（）。A．提供功能强大的网络管理工具B．提供用户界面，方便用户使用C．提供方便的可视化编辑程序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5.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．处理器管理B．存储管理C．文件管理D．作业管理6.操作系统对缓冲区的管理属于（）的功能。A．处理机管理B．设备管理C．文件管理D．存储器管理7.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．图形界面C．系统调用D．C语言函数8.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．多道批处理系统B．分时系统C．实时系统D．网络系统9.在实时系统中，一旦有处理请求和要求处理的数据时，CPU就应该立即处理该数据并将结果及时送回。下面属于实时系统的是（）。A．计算机激光照排系统B．办公自动化系统C．计算机辅助设计系统D．航空订票系统10.下面不属于分时系统特征的是（）。A．为多用户设计B．需要中断机构及时钟系统的支持C．方便用户与计算机的交互D．可靠性比实时系统要求高11.以下著名的操作系统中，属于多用户、分时系统的是（）。A．DOS系统B．WindowsNT系统C．UNIX系统D．OS/2系统二、判断题（正确的划√，错误的划×。）1.操作系统是用户与计算机之间的接口。（）2.操作系统是系统软件中的一种，在进行系统安装时可以先安装其它软件，然后再装操作系统。（）3.操作系统是整个计算机系统的控制管理中心，它对其它软件具有支配权利。因而，操作系统建立在其它软件之上。（）4.在UNIX/Linux系统上，系统调用以C函数的形式出现。（）5.虽然分时系统也要求系统可靠，但实时系统对可靠性的要求更高。（）6.UNIX操作系统是采用微内核方法实现结构设计的。（）三、简答题请同学们解答参考教材26页的课后习题。请大家自己完成