### 操作系统(计算机操作系统)知识点详解
#### 一、操作系统的设计目标
1. **方便性**:使得用户能够方便地使用计算机系统。
2. **有效性**:提高系统资源的利用率,确保系统的高效运行。
3. **可扩充性**:支持系统功能和服务的扩展。
4. **开放性**:兼容不同的硬件平台,支持多种应用软件。
#### 二、操作系统的作用
1. **用户与硬件之间的接口**:提供用户界面,简化硬件操作复杂性。
2. **系统资源的管理者**:负责管理和分配计算机系统的各种资源。
3. **扩充机器**:通过软件实现对硬件功能的增强和扩展。
#### 三、多道批处理系统的形成与发展动力
- 动力来源主要是为了**提高计算机资源利用率**和**系统吞吐量**。
#### 四、输入输出操作分类
1. **脱机输入输出(OFF-LINE I/O)**:
- **脱机输入**:预先将用户程序和数据通过外围机从低速设备输入到磁带上,再由磁带高速输入内存。
- **脱机输出**:计算结果先高速输出到磁带,再通过外围机控制从磁带输出到低速设备。
2. **联机输入输出(ON-LINE I/O)**:
- 在主机直接控制下完成输入输出操作,通常用于实时系统或交互式系统。
#### 五、分时系统的形成与发展动力
- 主要动力是用户的**需求**,如**人机交互**、**共享主机**等。
#### 六、实时任务与系统的类型
1. **实时任务**:
- **周期性实时任务**:定期重复发生的任务。
- **非周期性实时任务**:非定期发生,根据外部事件触发。
- **硬实时任务**:必须在截止时间内完成。
- **软实时任务**:可以在截止时间之后完成,但对延迟有要求。
2. **实时系统**:
- **实时控制系统**:主要用于工业自动化等领域。
- **实时信息处理系统**:如金融交易系统等。
#### 七、实现多道程序需解决的问题
1. **处理机管理**:进程的创建、调度等。
2. **内存管理**:内存分配、保护、地址映射等。
3. **I/O设备管理**:设备分配、控制等。
4. **文件管理**:文件的存储、检索等。
5. **作业管理**:作业的提交、调度、控制等。
#### 八、单道与多道批处理系统的比较
1. **特点**:
- **单道批处理系统**:自动性、顺序性、单道性。
- **多道批处理系统**:调度性、无序性、多道性。
2. **优缺点**:
- **单道批处理系统**:简单易实现,但资源利用率较低。
- **多道批处理系统**:资源利用率高,吞吐量大,但周转时间较长,缺乏交互性。
#### 九、分时系统的关键问题与解决方案
1. **关键问题**:及时接收与处理用户请求。
2. **解决方案**:
- 使用多路卡接收多个终端的输入。
- 所有作业直接进入内存,保证每个作业都能在短时间内运行。
#### 十、引入实时操作系统的原因
- 更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的特殊需求。
#### 十一、操作系统的特征
1. **并发**:多个进程同时执行。
2. **共享**:资源和信息的共享。
3. **虚拟**:通过虚拟技术提供额外资源。
4. **异步性**:进程按不可预测的速度向前推进。
#### 十二、内存管理的主要功能与任务
1. **内存分配**:为进程分配内存空间。
2. **内存保护**:防止进程访问不属于自己的内存区域。
3. **地址映射**:将逻辑地址转换为物理地址。
4. **内存扩充**:通过虚拟存储技术增加可用内存。
#### 十三、处理机管理的功能与任务
1. **进程控制**:创建、撤销进程,控制状态转换。
2. **进程同步**:协调进程间的执行顺序。
3. **进程通信**:进程间的信息交换。
4. **调度**:作业调度和进程调度,合理分配处理机。
#### 十四、设备管理的主要功能与任务
1. **缓冲管理**:减少I/O中断次数,提高I/O效率。
2. **设备分配**:合理分配I/O设备。
3. **设备处理**:控制设备的工作状态。
4. **虚拟设备**:通过软件模拟额外的物理设备。