第一章os引论
1. 设计现代OS的主要目标是什么?方便性，有效性，可扩充性和开放性.
2. OS的作用可表现为哪几个方面?a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；b. OS作为计算机系统资源的管理者；c. OS作为扩充机器.
### 计算机操作系统知识点详解
#### 一、操作系统（OS）的概念与作用
1. **设计现代OS的主要目标**：
- **方便性**：操作系统应该提供一个友好的用户界面，使得用户能够轻松地使用计算机系统。
- **有效性**：通过优化资源管理和任务调度，提高计算机系统的性能和效率。
- **可扩充性**：操作系统应支持新的硬件设备和技术的发展，易于扩展以适应未来的变化。
- **开放性**：操作系统应当遵循开放标准，支持不同系统之间的兼容性和互操作性。
2. **OS的作用**可以体现在以下几个方面：
- **作为用户与计算机硬件系统之间的接口**：操作系统提供了图形用户界面（GUI）或命令行界面（CLI），让用户可以通过简单的命令或图形操作来控制复杂的计算机硬件。
- **作为计算机系统资源的管理者**：操作系统负责管理处理器、内存、存储设备、输入/输出设备等硬件资源，确保它们被有效地利用。
- **作为扩充机器**：通过软件方式增强了计算机的功能，例如提供虚拟内存机制来增加可用内存空间。
#### 二、操作系统的发展与特性
1. **推动多道批处理系统形成和发展的主要动力**：
- 不断提高计算机资源利用率的需求：通过允许多个程序同时存在于内存中并轮流执行，提高了CPU的利用率。
- 提升系统吞吐量的需求：允许多个作业同时处于不同的处理阶段，增加了单位时间内完成的作业数量。
2. **脱机I/O和联机I/O**：
- **脱机I/O**是为了解决人机矛盾及CPU与I/O设备速度不匹配的问题。具体来说，用户程序和数据先通过外围机输入到磁带，当CPU需要这些程序和数据时再从磁带高速输入到内存。同样地，计算结果也会先输出到磁带上，再由相应的输出设备输出。这样减少了CPU的等待时间，提高了I/O速度。
- **联机I/O**是指在主机控制下的输入输出操作，与脱机I/O相比，这种方式更灵活且响应速度更快。
3. **分时系统的发展**：
- 分时系统主要是为了满足用户对人机交互的需求。用户可以直接通过终端连接到中央处理器，实现资源共享。
- 实现分时系统的关键在于及时接收和处理用户的输入。这通常通过多路卡等硬件支持来实现，以确保所有用户作业都能得到及时响应。
4. **实时操作系统**：
- 引入实时操作系统是为了更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需求。这类系统需要对事件做出即时反应，以保证系统的稳定性和安全性。
5. **分时系统与实时系统的比较**：
- **交互性**：分时系统具有较强的交互能力，而实时系统的交互能力相对较弱。
- **及时性**：分时系统的及时性主要由人的等待时间决定，而实时系统的及时性则由控制对象的要求决定。
- **可靠性**：实时系统对系统的可靠性要求更高。
6. **操作系统的特征**：
- **并发**：允许多个程序或进程同时运行。
- **共享**：资源可以在多个程序或用户之间共享。
- **虚拟**：通过虚拟化技术提高资源利用率。
- **异步性**：程序的执行结果和执行顺序具有不确定性。
7. **处理机管理的功能**：
- **进程控制**：创建、撤销进程，控制进程状态。
- **进程同步**：协调进程之间的运行关系。
- **进程通信**：实现进程间的信息交换。
- **调度**：选择要执行的进程或作业。
8. **内存管理的功能**：
- **内存分配**：合理分配内存空间。
- **内存保护**：防止进程访问非法内存区域。
- **地址映射**：将逻辑地址转换为物理地址。
- **内存扩充**：利用虚拟存储技术扩展内存空间。
9. **设备管理的功能**：
- **缓冲管理**：提高I/O操作的效率。
- **设备分配**：合理分配I/O设备。
- **设备处理**：处理用户的I/O请求。
- **虚拟设备**：通过共享设备模拟独占设备的功能。
10. **文件管理的功能**：
- **文件存储空间管理**：高效利用存储空间。
- **目录管理**：组织文件结构。
- **文件读写管理**：支持文件的读写操作。
- **文件共享与保护**：确保文件的安全性和隐私。
操作系统作为计算机系统的核心组成部分，在实现资源管理、提高系统效率和用户体验方面扮演着至关重要的角色。通过深入了解操作系统的设计目标、功能和特性，可以帮助我们更好地理解现代计算机系统的运作原理。
