操作系统习题解答(张尧学).pdf

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它的主要任务是管理和优化硬件与软件资源，确保高效、安全、稳定地运行用户程序。操作系统的基本功能可以分为五个主要部分： 1. **处理机管理**：处理机管理涉及进程的创建、撤销、调度和同步。操作系统通过进程控制块（PCB）来跟踪和控制进程的状态，确保多个进程公平且有效地共享处理器时间。 2. **存储管理**：存储管理负责内存的分配、回收和保护，包括虚拟内存的概念，如页面和段机制，以及换页策略，如最近最少使用（LRU）、先进先出（FIFO）等。 3. **设备管理**：设备管理涉及I/O设备的分配、初始化、访问和回收。使用中断机制来处理设备请求，同时引入缓冲技术以提高I/O效率。现代操作系统还支持设备驱动程序和设备无关性，使得设备更易于管理和使用。 4. **文件系统管理（信息管理）**：文件系统管理包括文件的创建、删除、读写、查找和保护。文件组织结构如目录树，以及文件的存储方式如连续、链接、索引等，都是文件系统的重要组成部分。 5. **用户接口**：用户接口是用户与操作系统交互的途径，通常分为命令行接口（CLI）和图形用户接口（GUI）。CLI通过命令行来执行操作，而GUI提供图标、窗口和菜单等可视化元素，使得非专业用户也能方便操作。 根据工作方式的不同，操作系统可以分为批处理、分时和实时系统： - **批处理系统**：适用于大批量的作业，用户预先提交作业，系统一次性处理多个作业，提高了设备利用率，但用户无法直接与计算机交互。 - **分时系统**：允许多个用户同时通过终端与计算机交互，每个用户感觉自己独占了计算机，提供了良好的响应时间和交互性。 - **实时系统**：对于需要快速响应的实时任务，如控制系统，能在规定时间内完成任务，强调响应速度和可靠性，而不是资源利用率。 多道程序设计和多重处理的区别在于，多道程序设计是在单CPU环境下，通过时间片轮转使得多个作业看起来同时执行；而多重处理则是使用多个CPU，真正实现并发执行。 操作系统的设计可以从资源管理、用户接口、进程管理等多个角度来考虑，它们是相辅相成的，共同构建了操作系统的核心功能。设计操作系统时，需要考虑硬件资源，如CPU、内存、寄存器、中断机构、I/O设备等，以及相应的指令集和执行方式。 在第二章中，作业是用户请求计算机执行的一系列任务，由程序、数据和作业说明书组成。作业步是作业的组成部分，是作业处理中的独立阶段。作业的输入方式有多种，如联机输入、脱机输入、直接耦合、SPOOLING系统和网络输入，每种方式都有其特定的适用场景和优缺点。SPOOLING系统通过缓冲区和输入井，实现了多个外围设备的并行输入输出，提高了系统效率。