操作系统 习题及答案 第一章 操作系统概论 .docx

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第一章操作系统概论

习题

什么是计算机系统？计算机系统是怎样构成的？

计算机系统是一种可以按用户的要求接收和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息的系统。计算机系统是由硬件系统和软件系统构成的。硬件系统是计算机系统赖以工作的实体。软件系统保证计算机系统按用户指定的要求协调地工作。

什么是操作系统？请说明操作系统在计算机系统中的作用和地位。

操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它能有效地组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行。

操作系统管理计算机系统的哪些资源?

操作系统组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源。

在计算机系统中的硬件和软件资源可以分成以下几部分：中央处理器（CPU）、存储器（内存和外存）、外部设备和信息（文件）。为了掌握整个计算机系统的硬件和软件资源，操作系统设计了各种不同类型的表格或数据结构，将所有的硬件和软件资源一一加以登记，资源的名称、类型、数量、用途、完好状态以及目前使用状态等所有信息，均在有关数据结构中保存，并动态地、实时地不断更新着这些数据。从而让操作系统根据用户对各种资源的需求情况，资源的当前分配和使用情况以及有关的资源调度策略，对资源进行有效的组织和管理。

请从资源管理的角度说明操作系统的主要功能。

现代计算机系统支持多个用户、多道作业。面对众多的用户程序、作业争夺处理器、存储器、设备和共享软件资源，操作系统需要登记谁在使用什么样的资源，系统中还有哪些资源空闲，当前响应了谁对资源的要求，以及收回哪些不再使用的资源等。操作系统要提供一些机制去协调程序间的竞争与同步，提供机制对资源进行合理使用，施加保护，以及采取虚拟技术来“扩充”资源。

操作系统有哪些基本特征？

操作系统的基本特征有并发性、共享性、虚拟性、异步性。

并发性：并发性是指计算机系统中同时存在多个运行的程序，从宏观上看，这些程序似乎是在同时运行，尽管在单处理器系统中，从微观上看，CPU是通过快速切换来交替执行多个程序的。

共享性：共享性是指系统中的资源可以被多个并发执行的进程共同使用。这种共享分为互斥共享和同时共享两种。互斥共享意味着资源一次只能被一个进程使用，而同时共享则表示一个资源可以同时被多个进程访问。

虚拟性：虚拟性是通过某种技术把一个物理实体转换为若干个逻辑上的对应物。例如，虚拟存储器可以将较小的物理内存虚拟为更大的逻辑存储器，使得用户看到的内存空间大于实际的物理内存空间。

异步性：异步性是指在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行不是一贯到底的，而是以不可预知的速度向前推进的。这要求操作系统具有调度和协调各个进程执行的能力。

请叙述各类操作系统的工作方式及特点。

操作系统类型主要包括批处理操作系统,分时操作系统，实时操作系统，网络操作系统，分布式操作系统和嵌入式操作系统。

批处理操作系统：

工作方式：用户将作业提交给操作系统，操作系统将多个作业组织成批量，并自动逐一执行，无需用户干预。

特点：自动性和顺序性强，用户无法与正在执行的作业直接交互，适合大量独立的作业处理，效率相对高，但响应时间长，不适合需要频繁交互的任务。

分时操作系统：

工作方式：允许多个用户通过终端同时使用计算机，操作系统分时处理各个用户的请求，每个用户轮流获得处理器时间片。

特点：交互性强，响应时间短，适合多用户环境，用户可以实时地输入命令并得到响应，但单个任务的执行时间可能会受到影响。

实时操作系统：

工作方式：要求在严格的时间限制内响应外部事件或数据的输入，确保关键任务优先执行，并在规定时间内完成。

特点：响应速度快，时间可预测性强，适用于对时间要求苛刻的场景，如嵌入式系统、工业控制等，但系统资源管理相对复杂。

网络操作系统：

工作方式：管理网络资源，支持网络中的计算机进行数据和资源共享，提供网络通信、数据管理等功能。

特点：便于资源共享和通信，增强了计算机网络的功能和效率，但对网络安全和数据完整性提出了更高的要求。

分布式操作系统：

工作方式：将多台计算机的资源整合，使用户感觉像是在使用单一的、一致的系统资源，系统中的计算资源可以分布在不同地点。

特点：资源利用率高，系统可扩展性强，计算能力强大，但系统设计和管理复杂，需要有效的通信和同步机制。

嵌入式操作系统：

工作方式：专门用于管理嵌入式系统中的硬件和应用程序，通常为特定的应用定制，运行在资源受限的环境中。

特点：资源占用小，运行效率高，响应时间快，适合在资源受限的嵌入式设备上运行，如智能家居、移动设备等。

请比较批处理系统、分时系统以及实时操作系统之间的相同点和不同点。

相同点：

资源管理：所有这三种类