WM_(完整版)计算机操作系统1-4章课后经典习题参考答案.pdf

【操作系统基础概念】 操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统的核心组成部分，它负责管理和控制计算机硬件和软件资源，提供用户界面，使用户能够方便、有效地使用计算机。设计现代操作系统的主要目标包括有效性、方便性、可扩充性和开放性。有效性指的是优化系统性能，方便性是指提供友好的用户界面，可扩充性意味着系统可以适应新技术和新需求，开放性则是指操作系统对外部软件和硬件的兼容性。 OS的作用体现在以下几个方面： 1. 用户与计算机硬件之间的接口：操作系统提供了用户与硬件交互的途径，如图形用户界面和命令行接口。 2. 资源管理：OS管理并控制内存、处理器、磁盘空间等硬件资源，确保它们被有效且公平地分配给各个程序。 3. 抽象：操作系统通过层次化软件结构隐藏硬件的复杂性，使用户无需关心底层硬件操作的细节。 【操作系统特性】 操作系统的四大基本特征是并发性、共享性、虚拟性和异步性。并发性是最基本的特征，它允许多个任务在似乎同时执行的情况下共享系统资源。共享性指的是多个进程可以共享同一资源。虚拟性是指通过时分复用等技术，使得多个用户或进程可以共享一个物理资源，感觉像是拥有了独立的资源。异步性表示进程的执行不是按照固定的顺序，而是根据事件的发生和调度策略进行。 【分时系统与实时系统】 分时系统和实时系统在交互性、及时性和可靠性上有所不同。分时系统为多个用户提供交互环境，具有一定的及时性，但实时系统对响应时间的要求更高，通常在毫秒级别。实时系统交互性较弱，主要服务于特定任务，而分时系统提供更多的服务和资源访问。实时系统的可靠性远高于分时系统，因为它必须保证在规定时间内完成任务，否则可能导致严重后果。 【进程管理】 进程是操作系统中执行的程序实例，具有动态性、并发性和独立性。进程的状态转换通常有就绪、执行和阻塞三种状态，转换的原因包括资源分配、时间片用完、I/O请求和I/O完成。创建进程时，操作系统需要分配进程控制块（PCB），其中包含进程状态、优先级、事件和其他信息。进程在执行过程中可能需要与其他进程协作，这就涉及到进程间的通信和同步机制，如前趋图用于描述这种关系。 【操作系统内核】 操作系统内核是操作系统的核心，负责调度进程、管理内存、文件系统和设备，以及提供进程间通信。内核运行在最高特权级别，直接与硬件交互。 这些知识点涵盖了操作系统的基本原理，包括设计目标、作用、特性、进程管理、资源分配以及操作系统内核的功能。深入理解和掌握这些概念对于理解操作系统的工作原理及其在计算机科学中的重要性至关重要。