### 计算机操作系统知识点详解
#### 一、操作系统的目标与作用
1. **设计现代操作系统的四大目标**：
- **方便性**：提供友好的用户界面，简化用户操作。
- **有效性**：高效地管理和使用系统资源。
- **可扩充性**：能够随着硬件的发展和技术的进步，轻松扩展操作系统的新功能。
- **开放性**：支持多种硬件平台，兼容各种标准，易于与其他系统集成。
2. **操作系统的三大作用**：
- **用户与计算机硬件之间的接口**：通过命令行或图形界面让用户与硬件交互。
- **系统资源管理者**：负责管理处理器、内存、外设等资源。
- **扩充机器**：通过软件手段增强硬件的功能。
#### 二、多道批处理系统的形成与发展
- **推动因素**：**不断提高计算机资源利用率和系统吞吐量的需要**。多道批处理系统通过允许多个程序同时存在于内存中并交替运行，从而提高了资源的利用率和系统的整体效率。
#### 三、输入输出技术
1. **脱机输入输出方式(OFF-LINE I/O)**：为了缓解CPU与I/O设备速度不匹配的问题，通过外围机将数据预先录入到磁带上，再由磁带高速输入到内存中。同样，输出结果也先存入磁带，再通过外围机控制输出到相应的设备。
2. **联机输入输出方式(ON-LINE I/O)**：直接由主机控制输入输出操作，提高了数据传输的速度和效率。
#### 四、分时系统的发展动力
- **主要动力**：**用户的需要**。分时系统能够满足用户对于人机交互、资源共享和简化上机过程的需求。
#### 五、实时任务与实时系统
1. **实时任务的类型**：
- **周期性实时任务**：周期性重复执行的任务。
- **非周期性实时任务**：不按照固定周期执行的任务。
- **硬实时任务**：对截止时间有严格要求的任务。
- **软实时任务**：对截止时间要求相对宽松的任务。
2. **实时系统的类型**：
- **实时控制系统**：用于实时监控和控制外部环境。
- **实时信息处理系统**：处理大量实时数据，如金融交易系统。
#### 六、多道程序的设计与实现
- **需解决的问题**包括处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件管理和作业管理等。
#### 七、单道与多道批处理系统的对比
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**：解决了人机矛盾和资源利用问题，但资源利用率仍较低。
- **多道批处理系统**：资源利用率高，系统吞吐量大，但平均周转时间较长且无交互能力。
#### 八、实现分时系统的关键问题及其解决方案
- **关键问题**：及时接收和及时处理用户请求。
- **解决方案**：
- 设置多路卡，使主机能够同时接收来自多个终端的数据。
- 所有用户作业直接进入内存，确保每个作业都能在短时间内运行。
#### 九、实时操作系统的引入
- **目的**：满足实时控制领域和实时信息处理领域的特殊需求。
#### 十、操作系统的特征
- **主要特征**：并发、共享、虚拟、异步性。
- **最基本特征**：并发和共享。
#### 十一、内存管理的主要功能
- **功能**：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。
- **任务**：
- **内存分配**：为程序分配内存空间，提高内存利用率。
- **内存保护**：确保各进程只访问自己的内存空间。
- **地址映射**：将逻辑地址转换为物理地址。
- **内存扩充**：通过虚拟存储技术增加可用内存容量。
#### 十二、处理机管理的主要功能
- **功能**：进程控制、进程同步、进程通信和调度。
- **任务**：
- **进程控制**：创建、撤销进程，控制进程状态转换。
- **进程同步**：协调进程间的运行顺序。
- **进程通信**：实现进程间的信息交换。
- **调度**：选择作业和进程执行，分配处理机。
#### 十三、设备管理的主要功能
- **功能**：缓冲管理、设备分配、设备处理、虚拟设备。
- **任务**：管理I/O操作，提高设备利用率，实现设备的高效共享。
