操作系统课后答案详细讲解.doc

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理和控制计算机的硬件及软件资源，以提供高效、便捷的用户服务。操作系统的主要功能包括资源调度、进程管理、内存管理、设备管理和文件管理。 多道程序设计技术是操作系统中的一项关键技术，它允许多个程序同时在内存中存在并交替执行，提高了CPU的利用率和系统吞吐量。这种技术的特点是宏观上表现为并行，即用户可以看到多个程序同时运行，而微观上则是串行的，因为只有一个CPU，各个程序会轮流获得CPU的使用权。 批处理系统是一种早期的操作系统，它批量处理用户的作业，适合于大型数据处理和后台计算。其特点是资源利用率高，但缺乏交互性，用户不能直接与系统交互。 分时系统和实时系统是两种不同类型的多任务操作系统。分时系统允许多个用户通过终端同时使用计算机，每个用户都有独立的工作空间，具有较好的交互性。而实时系统则强调响应速度，对时性和可靠性要求极高，主要用于控制系统和需要快速响应的环境。实时系统可以分为实时控制系统和实时信息处理系统。 操作系统的特征主要包括并发性（多个任务可以同时执行）、共享性（资源可以被多个进程共享）、虚拟性（通过时间片分配机制，使得用户感觉资源是独占的）和不确定性（由于并发和共享，进程的执行顺序和时间难以预测）。 操作系统为用户提供了两种接口：命令接口和程序接口。命令接口允许用户通过命令行或图形界面与系统交互，执行各种操作；程序接口（系统调用）则让程序员在编写应用程序时可以直接调用操作系统提供的服务。 "操作系统是控制硬件的软件"这一说法并不完全准确，因为它不仅控制硬件，还管理软件资源，提供服务和抽象，使得用户和程序员可以更方便地使用复杂的硬件资源。 在并发执行的多道程序环境中，操作系统需要进行进程调度，以决定哪个进程应当获得CPU执行。当一个进程因等待某种事件而暂停时，操作系统会进行进程切换，保存当前进程的状态，恢复下一个进程的状态，将其投入执行。 DOS是单任务操作系统，而OS/2和Windows NT是多任务操作系统；UNIX是一个多任务且支持网络的操作系统；Linux是自由软件，支持多任务；Windows NT是为开发操作系统而设计的，广泛使用C语言作为编程工具。 在内存管理方面，现代操作系统通常采用分页或分段技术，动态分配和回收内存，以实现高效的内存利用。设备管理则涉及到设备驱动程序和I/O调度，以确保数据传输的效率和设备的公平使用。文件管理系统则负责文件的创建、删除、读写以及保护，保证数据的安全和一致性。 在第二章中，进程的概念引入是为了实现并发执行和资源的隔离，以提高系统的效率。操作系统在进程管理中需要进行进程创建、撤销、同步和通信，以保证进程间的协作和系统的安全性。进程切换涉及保存当前进程上下文、更新PCB（进程控制块）以及加载新进程上下文到CPU寄存器。 多任务环境下的操作系统需要建立进程控制块，维护进程的状态信息，如就绪、运行和阻塞。此外，还需要实现调度算法来决定进程的执行顺序，以及处理进程间的通信机制，如管道、信号量、消息队列等，以确保进程间能有效地协作。