操作系统原理 第1章 操作系统引论 作业答案

操作系统是计算机系统的核心组成部分，其主要目标是提高计算机系统的有效性、方便性、可扩充性和开放性。这些目标旨在优化资源利用率，简化用户操作，适应未来技术发展，并允许不同系统间的兼容和交互。 操作系统具备四个基本特征：并发性、共享性、虚拟性和异步性。并发性是指多个任务可以在同一时间段内交替执行，使得多任务处理成为可能。共享性是指资源可以被多个进程同时使用，例如内存和I/O设备。虚拟性通过提供虚拟资源（如虚拟内存、虚拟设备）使用户感觉拥有独占的资源。异步性反映了计算机系统中事件发生的非顺序性，即进程执行不是严格按照先后顺序进行的。 操作系统的主要功能包括CPU管理、存储管理、设备管理、文件系统和用户接口。CPU管理涉及进程调度和同步，确保高效利用处理器资源。存储管理负责内存分配、回收和保护，以防止数据冲突和内存泄漏。设备管理通过驱动程序实现对硬件设备的控制和共享。文件系统组织和管理磁盘上的数据，提供用户友好的接口。用户接口则让普通用户能够便捷地与操作系统交互，包括命令行界面和图形用户界面。 OS实现对计算机资源的抽象，主要是通过分层的方式。I/O设备管理软件覆盖在裸机上，抽象出对硬件的低级别控制。然后，文件管理系统在此基础上建立，进一步隐藏了硬件细节，提供数据存储和检索的高级接口。通过这些层次，操作系统不仅简化了用户与硬件的交互，还提高了系统的稳定性和灵活性。 分时系统和实时系统在交互性、及时性和可靠性上有显著区别。分时系统允许多个用户同时使用系统，通过时间片轮转实现交互，满足用户对响应时间的合理期待。实时系统则要求在严格的时间限制内完成任务，如控制飞行器或工业自动化。实时信息处理系统具有一定的交互性，但主要用于特定服务，而分时系统则支持更广泛的用户交互和资源共享。在可靠性方面，实时系统的要求远高于分时系统，因为它常常涉及关键任务，错误可能导致严重后果。 微内核技术是一种操作系统设计策略，它将内核精简至仅包含最基础的功能，如进程管理、内存管理和中断处理，而将其他如网络、文件系统等功能置于用户空间。这样做的好处是提高了系统的稳定性和模块化，降低了内核崩溃的风险，同时便于添加和修改系统组件。然而，由于更多的操作需在用户模式下完成，可能会增加通信开销，影响系统性能。因此，微内核技术的选择需要权衡效率和可维护性之间的平衡。