操作系統(一)


1、什么是操作系統?

操作系統是為應用程序提供提供一個基礎,是在計算機用戶和計算機軟件之間扮演一個中間人的身份,是管理計算機資源的軟件。

2、操作系統的目標?

(1)方便性(方便使用)(2)有效性(提高系統資源的利用率,提高系統的吞吐量)

(3)可擴充性(方便添加新模塊)(4)開放性(兼容性,硬件兼容)

3、操作系統的作用?

(1)操作系統作為用戶和計算機硬件系統之間的接口。(用戶觀點)

(2)操作系統作為計算機資源的管理者(資源管理觀點)

(3)操作系統實現了對計算機資源的抽象(虛擬機觀點)

4、什么是脫機聯機?

聯機操作:輸入/輸出操作在計算機直接控制下進行的,聯機時,操作者“正在”使用計算機資源(在主機直接控制下)

脫機操作:輸入/輸出操作,在要進行操作的計算機以外的設備上進行,在需要時再送計算機處理。

假脫機:輸入/輸出不直接送往輸入/輸出設備或計算機,先送到外存儲器。

5、單批道處理系統

配上監督程序。作業的處理時成批的處理,但內存中始終只保持一道作業。

解決人機矛盾和CPU與I/O設備速度不匹配的問題。

旨在提高系統資源利用率和吞吐量。

缺點:資源得不到充分利用,交互性差。

6、多批道處理系統

多程序同時存在內存中,按照某種原則分派處理機,逐個執行這些程序。

注意:一段時間,某個時刻

優缺點:資源利用率高,系統吞吐量大,平均周轉時間長,無交互能力。

存在的問題也是現在操作系統解決的問題:1處理機爭用問題,2內存分配和保護問題,3I/O設備分配問題 ,4文件的組織和管理問題 5作業管理問題 6用戶與系統的接口問題。

7、分時系統

人機交互,共享資源,多個用戶同時登陸。

8、實現分時系統的關鍵問題?如何解決

問題:及時接收,及時處理。

及時接收問題:設置多路卡,使得主機可以同時接收用戶從各個終端上輸入的數據,為每個終端配置緩沖區,暫存用戶鍵入的命令或數據,

及時處理問題:應使所有的用戶作業都直接進入內存,並且為每個作業分配一個時間片,允許作業只在自己的時間片內運行,這樣不長的時間內能使每個作業都運行一次。

或者:(1)作業直接進入內存(2)采用輪轉運行方式。

9、分時系統的特征

(1)多路性((多用戶共享)(2)獨立性 (每個用戶在各自的終端上進行操作,彼此互不干擾)

(3)及時性(短時間內響應)(4)交互性(用戶可以通過終端和系統進行廣泛的人機對話)

10、實時系統

系統能及時/即時響應外部事件的請求,在規定的時間內完成對事件的處理,並控制所有實時任務協調一致地運行。

硬實時任務:對時間嚴格要求,軟實時任務:不嚴格①開始截止時間:某任務在某時間以前必須執行 ② 完成截止時間:某任務在某時間以前必須完成。

11.試從交互性、及時性以及可靠性方面,將分時系統與實時系統進行比較。

答:(1)及時性:實時信息處理系統對實時性的要求與分時系統類似,都是以人所能接受

的等待時間來確定;而實時控制系統的及時性,是以控制對象所要求的開始截止時間或完成

截止時間來確定的,一般為秒級到毫秒級,甚至有的要低於100微妙。

(2)交互性:實時信息處理系統具有交互性,但人與系統的交互僅限於訪問系統中某

些特定的專用服務程序。不像分時系統那樣能向終端用戶提供數據和資源共享等服務。

(3)可靠性:分時系統也要求系統可靠,但相比之下,實時系統則要求系統具有高度

的可靠性。因為任何差錯都可能帶來巨大的經濟損失,甚至是災難性后果,所以在實時系統

中,往往都采取了多級容錯措施保障系統的安全性及數據的安全性。

12、操作系統的基本特性

(1)並發性(宏觀同時,微觀交錯/交替運行)

並發:是指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生。注意:同一時刻只用一個事件/任務在運行。

並行:兩個或多個事件在同一時刻發生。

 進程是指在系統中能獨立運行並作為資源分配的基本單位。

(2)共享性

①互斥共享方式
臨界資源:在一段時間內只允許一個進程訪問的資源。

②同時訪問方式

(3)虛擬性(物理變為邏輯)

(4)異步性(進程以人們不可預知的速度向前推進,以停停走走的方式運行的。)

 13、操作系統的主要功能

引入操作系統的目的:為多道應用程序的運行提供良好的運行環境,以保證多道應用程序能有條不紊地、高效地運行。

14、傳統的操作系統應該具有的功能

處理機管理:①進程控制②進程同步③進程通信④調度:作業調度,進程調度。

存儲器管理:①內存分配②內存保護③地址映射④內存擴充

設備管理:①緩沖管理 ②設備分配 ③設備處理 

文件管理:①文件存儲空間的管理 ②目錄管理 ③文件的讀/寫管理和保護

15、傳統的操作系統結構

①無結構操作系統(沒有函數)

②模塊化結構操作系統(傳統結構操作系統)

③分層式結構操作系統:自底向上的分層設計的基本原則:每一步設計都建立在可靠的基礎之上。每一層僅能使用其底層提供的功能和服務。

16、客戶/服務器模式

組成:客戶、服務器、網絡系統

用戶態:用戶提供各種服務的服務器。

17、微內核操作系統

①適用於分布式系統環境

基本概念:①足夠小的內核:內核是指精心設計,能實現現代操作系統最基本核心功能的小型內核。

微內核並不是一個完整的操作系統,包含:①與硬件處理緊密相關的部分②一些較基本的功能③客戶和服務器之間的通信,

②基於客戶/服務器模式

操作系統的絕大部分功能運行在用戶態,客戶服務器之間是借助微內核提供的信息傳遞機制來實現信息交互的。

③應用"機制與策略分離“原理。

④采用面象對象技術。

18、微內核基本功能

①進程(線程)管理

②低級存儲器管理

③中斷和陷入處理

19、微內核的優點

①提高了系統的可擴展性

②增強了系統的可靠性

③可移植性強

④提供了對分布式系統的支持

⑤容入了面向對象技術。

20、試從交互性、及時性以及可靠性方面,將分時系統與實時系統進行比較。

答:(1)及時性:實時信息處理系統對實時性的要求與分時系統類似,都是以人所能接受

的等待時間來確定;而實時控制系統的及時性,是以控制對象所要求的開始截止時間或完成

截止時間來確定的,一般為秒級到毫秒級,甚至有的要低於100微妙。

(2)交互性:實時信息處理系統具有交互性,但人與系統的交互僅限於訪問系統中某

些特定的專用服務程序。不像分時系統那樣能向終端用戶提供數據和資源共享等服務。

(3)可靠性:分時系統也要求系統可靠,但相比之下,實時系統則要求系統具有高度

的可靠性。因為任何差錯都可能帶來巨大的經濟損失,甚至是災難性后果,所以在實時系統

中,往往都采取了多級容錯措施保障系統的安全性及數據的安全性。

21、OS有哪幾大特征?其最基本的特征是什么?

答:並發性、共享性、虛擬性和異步性四個基本特征;最基本的特征是並發性。

 


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