操作系统是计算机系统的核心组件,它负责管理和控制计算机硬件以及软件资源,为用户提供方便、高效、安全的计算环境。在操作系统—精髓与设计原理(第五版)中,复习题涵盖了操作系统的基本概念、发展历程、核心功能以及关键特性。
1. 操作系统是控制应用程序执行的程序,是硬件与应用程序之间的接口。这一角色使得操作系统能够协调硬件资源的使用,如CPU、内存和I/O设备,并为用户提供一个友好的操作界面。
2. 在多用户系统中,操作系统管理共享资源,确保多个用户可以同时且有效地使用系统。这涉及到资源分配、权限控制和并发执行等复杂机制。
3. 操作系统并不运行在专用的O/S处理器上,而是运行在常规的CPU上,通过时间片轮转等方式实现多任务并行。
4. 操作系统的发展与硬件技术的进步紧密相关,例如内存容量的增加、处理器速度的提升等都推动了操作系统功能的增强和优化。
5. 早期计算机确实没有操作系统,用户需要直接编写机器语言代码与硬件交互,操作系统的发展简化了这一过程。
6. 批处理系统中,"control is passed to a job"意味着操作系统将处理器时间分配给任务,让它们顺序执行。
7. 单编程不如多编程能更好地利用系统资源,因为多编程允许多个任务同时执行,提高了系统效率。
8. 分时系统中,操作系统将CPU时间分割成小的时间片,快速切换应用程序,由于人类感知时间的限制,这种切换对用户来说是无缝的。
9. 进程是操作系统中执行的实体,包含执行线索、状态和资源,是并发执行的基本单位。
10. 虚拟内存技术通过页号和页偏移量将逻辑地址映射到物理地址,解决了内存管理和程序动态加载的问题。
11. 优先级调度是短程调度的一种策略,根据进程的重要性和紧迫性决定执行顺序。
12. 现代操作系统往往包含数百万行代码,而非数千行,因此"由数千行指令组成"的表述不准确。
13. 单体内核结构将核心功能集中,如地址空间管理、进程间通信和调度,以提高效率和模块化。
14. 硬件抽象层(HAL)起到了硬件特性和操作系统之间接口的作用,使软件独立于具体的硬件平台。
15. Linux是一个模块化的UNIX-like操作系统,具有开放源码和高度可定制的特点。
选择题部分涉及了操作系统的目标、提供的服务、控制机制、演化原因、早期系统的问题、批处理系统的特征、多道程序设计的要求、进程概念的产生、内存管理、存取控制、系统复杂性、多线程技术以及WIN2K支持的应用类型。
操作系统的目标是多方面的,包括方便性、有效性、扩展能力等。它为用户、程序员和系统设计师提供服务,如错误检测和响应。操作系统作为控制机制的独特之处在于它需要在必要时释放处理器控制权并重新获取。随着新硬件设计的发展,操作系统必须随之演进。早期系列处理系统面临的主要问题是设置时间长。批处理系统中,特权指令是重要的硬件特征。与多道程序设计操作系统运行密切相关的硬件特性包括I/O中断和DMA。分时系统和多道程序设计系统的目标并非最大化响应时间或处理器利用率,而是提供一个共享的硬件环境。进程的概念是在解决多道程序设计、分时系统和实时交互系统中的并发和同步问题时提出的。分页系统提供了虚拟地址到主存中实地址的映射。存取控制涉及规范用户和进程对系统资源的访问。操作系统由于其复杂性,往往存在交付时的落后性、潜在错误以及性能挑战。多线程技术允许在一个进程中创建多个并发执行的线程。WIN2K支持的用户应用包括WIN32 API。
这些知识点涵盖了操作系统的基本原理和设计,对于理解操作系统的工作方式、发展历史以及如何优化系统性能至关重要。