實用標準文案操作系統概述1.2 例題解析例 影響計算機系統性能的主要因素是什么？解 影響計算機系統性能的主要因素分為軟件和硬件兩個方面：硬件方面主要是指構成計算機系統器件的性能和硬件的體系結構，如存儲器的速度和容量、多處理機結構、總線結構等。軟件方面主要是指操作系統，因為操作系統決定了硬件是否能被用戶使用、硬件的功能是否能發揮出來、其它軟件能否在計算機系統上運行。例 說明操作系統與軟件的關系解 操作系統與軟件的關系如下：操作系統是每臺計算機必備的系統軟件。操作系統是所有軟件運行的基礎，所有的其他軟件都是建立在操作系統基礎之上的，并得到它的支持和服務。同硬件一樣，軟件資源也要操作系統進行有效的管理。軟件的開發依賴于操作系統。開發軟件必需在一定的操作系統環境下進行，操作系統所能提供的功能支持在一定程度上決定軟件開發的難易程度。操作系統影響軟件的生命周期。如果主流操作系統的變更，就意味著一批應用軟精彩文檔實用標準文案件生命的結束。應用軟件是操作系統上的可用資源，是操作系統生存的基礎。如何評論一個操作系統的好壞？不僅要考慮其可靠性、易用性、安全性、兼容性等等，還要衡量在此操作系統上開發出的軟件的數量和質量。許多用戶使用操作系統的主要目的是使用其上的能夠完成某種特定功能的應用軟件，例如某些財務公司安裝有微軟的 Windows 系列操作系統，而其工作中經常使用的卻是 Windows 上開發的各種財務軟件，此財務軟件是 Windows操作系統上的可用資源。只有擁有大量應用軟件的操作系統才能更多的占有市場，具有旺盛的生命力。微軟的 Windows 系列是PC機上最流行的操作系統，它不僅擁有眾多的軟件產品，如軟件開發工具 VB、VC++、辦公軟件 Office 等，還有大量的應用軟件。盡管其操作系統價格高，性能還有許多不足之處，還是擁有大量的用戶。如果說PC上的CPU不用Intel還可以用AMD或其它公司芯片的話，操作系統則除了選擇Windows，其它選擇都是困難的。IBM的OS/2已經退出競爭的舞臺。雖然有PC版的UNIX，如SUN的Solaris和SCO的Unixware及OpenServer，但在辦公自動化、字處理等大宗應用領域遠不如Windows來得普及。Linux系統雖然是免費產品，是唯一從PC到巨型機（包括MPP）系統上全譜系（即可伸縮性強）可運行的系統，其可靠性、穩定性、可擴充性、可伸縮性都是世人稱道的。但是大多數普通用戶使用 PC的目的是為了字處理、辦公自動化、上網瀏覽、玩游戲， Linux在這方面的軟件產品遜色得多，而這正好是 Windows 的強項。（6）操作系統與軟件是相互促進的。好的操作系統下可以開發出更多的軟件，而豐富精彩文檔實用標準文案的軟件資源有助于操作系統的競爭和生存。例 說明操作系統與計算機硬件的關系。解操作系統的運行需要硬件的支持，如特權指令、中斷機構和通道機構等；操作系統性能的發揮受硬件條件的影響，如內存的容量會影響 Windows 系統的運行速度。操作系統決定了硬件是否能被用戶使用，決定了硬件的功能是否能發揮出來。操作系統與硬件的發展是相互促進的。操作系統的重要任務之一是管理計算機的硬件。操作系統的運行需要硬件的強有力的支持。為了能使操作系統高效地運行，硬件系統的組織結構也在不斷地進行改進。一種操作系統只能運行在特定種類的計算機上。一臺計算機可以運行不同的操作系統。例 一個操作系統能否管理任何種類的計算機？解操作系統是與計算機硬件關系最密切的軟件，負責管理計算機系統的硬件資源，不同種類的計算機有不同體系結構，不同的處理器，不同的指令系統，不同硬件配置，操作系統能夠管理的軟硬件資源受到一定的限制， 一種操作系統只能安裝到特定種類的計算機上。如，Windows98 只能用于管理 IBMPC 兼容機，而不能用于管理 APPLE公司的Machintosh 計算機。精彩文檔實用標準文案例 為什么要區分系統態和用戶態？解區分系統態和用戶態主要原因如下：為了防止操作系統及關鍵數據受到用戶程序有意或無意的破壞，通常將處理機的執行狀態分成系統態和用戶態兩種。處于用戶態執行的程序的操作要受到限制，不能去執行特權指令，訪問操作系統區域和其他程序的區域，這就防止了用戶程序對操作系統和其他用戶程序的破壞。操作系統的內核通常是運行在系統態的，用戶態的程序通過系統調用接受系統態程序運行的服務。用戶態下的進程能存取它們自己的指令與數據，但不能存取內核指令和數據或其他進程的指令和數據。然而，系統態下的進程能夠存取內核和用戶地址。例如，一個進程的虛擬地址空間可劃分成僅在系統態下可存取及在系統態和用戶態都可存取的兩部分。 某些機器指令是特權指令（ PrivilegeInstruction ），如I/O指令等。在用戶態下執行的進程沒有執行特權指令的能力，在用戶態下執行特權指令會引起錯誤。而在系統態下的進程可以執行一切指令。例 多道程序系統的意義？解多道程序系統的意義是：提高系統資源的利用率和系統吞吐率。當一道程序需要等待某種事件發生時，處理機不需要空閑等待，而去執行另一道程序，這樣也可以使處理機與外部設備并行操作，精彩文檔實用標準文案可以使其它資源并行或并發操作。(2)客觀世界本身就是一個多道系統， 客觀世界問題的解決要求多道程序系統的出現，這樣可以使問題的解決更迅速、更直接、更方便。例 實現多道程序系統的最主要硬件支持是什么？解中斷系統和通道技術。很多進程的切換是由時鐘中斷引起的，尤其是分時系統。用戶程序進行系統調用時通過軟中斷來實現，如TRAP。通道和外設的操作也要向操作系統發送中斷。(2)在多道程序系統中， 當CPU要求在主存和外設間傳輸數據時， 通過發出 I/O指令命令通道工作，通道獨立地在內存和外設間進行數據傳輸， I/o操作完成后，通道以中斷方式通知CPU，從而實現了 CPU計算與I/O操作的并行。例 微軟的DOS存在很多技術問題，如內存管理、 安全性、單道程序系統， 但是它為什么成為了主流操作系統？解主要原因是：適合當時的硬件條件；開發并聚集了大量的可用軟硬資源；配備在流行的計算機上。精彩文檔實用標準文案例 單道批處理系統如何克服手工操作階段計算機系統的缺點的？解 手工操作階段就是沒有操作系統的時期，主要缺點是用戶操作和準備操作的時間過長，大量的系統時間被浪費在人工操作上。單道批處理系統引入了專職的操作員來減少用戶的操作時間，將類似的作業作為一組通過計算機，實現了批處理，減少了建立作業運行環境所需要的時間，配備了簡單的操作系統，完成了一個作業到另一作業的自動轉換。例 操作系統的什么用戶接口一般用戶使用的比較少？為什么？解一般用戶使用程序接口較少。程序接口是程序員在編寫程序時利用操作系統所提供功能的方法，可以在高級語言和匯編語言中使用。而一般用戶主要通過交互操作界面控制和管理計算機，運行軟件，使用需要的功能。目前大多數軟件使用高級語言開發，大多數功能可以通過高級語言的語句實現，不需要直接使用程序接口來完成，只有一些特殊功能才需要在高級語言中使用操作系統的程序接口。 因此大多數用戶使用的是操作系統的控制接口。例 批處理系統的優勢是什么？它給用戶帶來什么不便？解吞吐量大，善于處理交互性少的作業。它的缺點是交互性差。用戶不能動態地調試程序，不能動態地、交互地與計算機面對面地對話。例 多用戶分時系統如何既克服多道批處理的缺點又使系統的效率不降低？精彩文檔實用標準文案解 多道批處理具有非交互和效率高的特點。手工操作階段的計算機系統是交互的，但是用戶操作和準備操作的時間過長，大量的系統的時間被浪費在人工操作上，因此引入了專職的操作員來減少用戶的操作時間的浪費?？梢姡换バ耘c效率是一對矛盾。在多用戶分時系統中，每個用戶通過自己的終端將程序送到機器中， 從而在主機中形成多道程序，通過對處理機的分時，而使終端上的用戶可以交互地控制程序的執行，這樣既保證了交互性又使系統的效率不降低，解決了交互性和效率之間的矛盾。例 多道批處理與單道批處理的共同點和不同點？解 多道批處理與單道批處理的共同點是批處理，即非交互性、需要專職的操作員；不同點是多道批處理可以同時將多個作業裝入內存執行，而單道批處理只能一次裝入一個作業執行。例 多用戶分時系統如何保證系統的交互性？解 多用戶分時系統的交互性體現在終端上的用戶感覺上就好似單獨使用一臺計算機一樣。通過將處理機的時間分成很小的時間片，輪流地分配給聯機終端。由于人在終端上操作速度較慢，而處理機可以在很短的時間內分配給聯機終端幾個時間片，從而保證終端上的用戶在感覺上好似單獨使用一臺計算機一樣。例 網絡系統的工作站（客戶機）與多用戶分時系統的終端的區別？精彩文檔實用標準文案解 網絡系統的工作站（客戶機）本身是一個自主的計算機系統，有自己的內存、處理機和操作系統，具有獨立的處理能力，而多用戶分時系統的終端本身沒有獨立的處理能力，只是分時系統主機的輸入和輸出設備，程序的執行完全在主機上進行。1.3 習題 選擇最合適的答案1. 一般用戶更喜歡使用的系統是（ ）。A.手工操作 B.單道批處理C.多道批處理 D.多用戶分時系統2. 與計算機硬件關系最密切的軟件是（ ）。A.編譯程序 B.數據庫管理系統C.游戲程序D.OS3.現代OS具有并發性和共享性，是（）的引入導致的。A.單道程序B.磁盤C.對象D.多道程序4.早期的OS主要追求的是（）。A.系統的效率 B.用戶的方便性C.可移植 D.可擴充性5.（ ）不是多道程序系統A.單用戶單任務 B.多道批處理系統C.單用戶多任務 D.多用戶分時系統精彩文檔實用標準文案6.（ ）是多道操作系統不可缺少的硬件支持。A.打印機 B.中斷機構C.軟盤 D.鼠標7.特權指令可以在（ ）執行。A.目 態 B.瀏覽器中C.任意的時間 D.進程調度中8.沒有了（ ）計算機系統就啟動不起來。A.編譯器B.DBMSC.OSD.瀏覽器9.通道能夠完成（）之間的數據傳輸。A.CPU與外設B.內存與外設C.CPU與主存D.外設與外設10.操作系統的主要功能有（）。進程管理、存儲器管理、設備管理、處理機管理虛擬存儲管理、處理機管理、進程調度、文件系統處理機管理、存儲器管理、設備管理、文件系統進程管理、中斷管理、設備管理、文件系統單處理機計算機系統中，（）是并行操作的。A.處理機的操作與通道的操作是并行的精彩文檔實用標準文案B.程序與程序C.主程序與子程序D.用戶程序與操作系統程序12.處理機的所有指令可以在（ ）執行。A.目態 B.瀏覽器中C.任意的時間 D.系統態13.（ ）功能不是操作系統直接完成的功能。A.管理計算機硬盤 B.對程序進行編譯C.實現虛擬存儲器 D.刪除文件14.要求在規定的時間內對外界的請求必須給予及時響應的 OS是（ ）。A.多用戶分時系統 B.實時系統C.批處理系統時間 D.網絡操作系統15.操作系統是對（ ）進行管理的軟件。A.硬件 B.軟件C.計算機資源 D.應用程序16.（ ）對多用戶分時系統最重要。A.實時性 B.交互性C.共享性 D.運行效率17.（ ）對多道批處理系統最重要。精彩文檔實用標準文案A.實時性 B.交互性C.共享性 D.運行效率18.( )對實時系統最重要。A.及時性 B.交互性C.共享性 D.運行效率19.Windows98 是（ ）操作系統。A.多用戶分時 B.批處理系統C.單用戶多任務 D.單用單任務20.分布式系統與網絡系統的主要區別是（ ）A.并行性 B.透明性C.共享性 D.復雜性21.( )操作系統允許在一臺主機上同時連接多臺終端， 多個用戶可以通過各自的終端同時交互地使用計算機。A.網絡 B.分布式C.分時 D.實時22.如果分時操作系統的時間片一定，那么（ ），則響應時間越長。A.用戶數越少 B.用戶數越多C.內存越小 D.內存越大23.下面6個系統中，必須是實時操作系統的有（ ）個。精彩文檔實用標準文案·航空訂票系統·過程控制系統·機器口語翻譯系統·計算機輔助系統·辦公自動化系統·計算機激光照排系統A.1B.2C.3D.424.下面對OS不正確的描述是（）。A.OS是系統資源管理程序B.OS是為用戶提供服務的程序C.OS是其它軟件的支撐軟件D.OS是系統態程序的集合25.OS的不確定性是指（）。A.程序的運行結果不確定B.程序的運行次序不確定C.程序多次運行的時間不確定D.A、B和C26.下面哪一個不是程序在并發系統內執行的特點（）。A.程序執行的間斷性B.相互通信的可能性C.產生死鎖的必然性D.資源分配的動態性27.在下面關于并發性的敘述中正確的是（ ）。并發性是指若干事件在同一時刻發生B.并發性是指若干事件在不同時刻發生精彩文檔實用標準文案C.并發性是指若干事件在同一時間間隔內發生D.并發性是指若干事件在不同時間間隔內發生28.一般來說，為了實現多道程序設計，計算機最需要（）A.更大的內存B.更多的外設C.更快的CPUD.更先進的終端1.3.2選擇所有正確的答案1.多道程序系統的運行必須要依賴（）硬件機構的支持。A.通道B.中斷C.鼠標D.光盤2.在單處理機計算機系統中，多道程序的執行具有（）的特點。A.程序執行宏觀上并行B.程序執行微觀上串行C.設備和處理機可以并行D.設備和處理機只能串行3.應用程序在（）系統上，相同的數據的條件下多次執行，所需要的時間是可能不同的。A.多用戶分時 B.多道批處理C.單道批處理 D.單用單任務4.能同時執行多個程序的 OS是( )。A.多道批處理 B.單道批處理C.分時系統 D.實時系統精彩文檔實用標準文案5.下列哪些指令只能在系統態執行？（ ）A.關中斷 B.讀系統時鐘C.向寄存器存數據 D.修改系統時鐘6.（ ）可以直接通過 OS的（作業）控制接口完成。A.用戶復制文件 B.查看目錄C.向寄存器存數據 D.讀磁盤的扇區7.用戶要求（ ）系統對用戶的請求在一定的時間內給予及時響應。A.多道批處理B.單道批處理C.分時系統D.實時系統8.()系統不是操作系統A.WORDB.EXCELC.UNIXD.WINDOWS9.（）不適合批處理。A.玩游戲B.飛行模擬C.解大型方程組D.調試程序10.下列的哪些特性是為多道操作系統特意準備的？（）A.特權指令B.系統態/用戶態模式C.時鐘D.跳轉指令11.Unix 操作系統允許用戶在（ ）上使用系統調用。精彩文檔實用標準文案A.匯編語言B.C語言C.英語D.各種程序設計語言12.在單處理機系統中，相同的硬件條件下，要執行10個程序，每個程序單獨執行需要6分鐘，現在10個程序同時在多道程序系統執行，一般情況下，每個程序執行完畢需要的時間（），全部執行完畢總共需要的時間（）。A.小于6分鐘B.大于6分鐘C.小于等于60分鐘D.大于60分鐘13.分時系統需要使用下面哪些技術（）A.多道程序設計技術B.作業說明書C.終端命令解釋程序D.中斷處理E.作業調度F.系統調用14.下列哪幾種指令應該只在核心態下執行（ ）。A.屏蔽所有中斷B.讀時鐘日期C.設置時鐘日期D.改變存儲映像圖精彩文檔實用標準文案E.存取某地址單元的內容F.停機 判斷正誤，簡要說明理由操作系統屬于最重要的、最不可缺少的應用軟件。操作系統完成的主要功能是與硬件相關的。操作系統的所有程序都在系統態執行。多道程序系統在單處理機的環境下，程序的執行是并發不是并行的，程序的執行與I/O操作也只能并發不能并行。當計算機系統沒有用戶程序執行時，處理機完全處于空閑狀態。超級用戶（管理員、特權用戶）可以使用特權指令。系統的資源的利用率越高用戶越滿意。多道程序的執行一定不具備再現性。分時系統不需要多道程序技術的支持。分時系統的用戶具有獨占性，因此一個用戶可以獨占計算機系統的資源。設計實時操作系統時，首先應考慮系統的優良性和分配性。批處理系統不允許用戶隨時干涉自己程序的運行。虛擬機不需要硬件的支持。操作系統的所有程序是長駐內存的。 簡答題精彩文檔實用標準文案客戶機/服務器模型常用于網絡和分布式系統，是否可以用于單機系統？系統調用與一般用戶函數調用的區別？一般計算機的啟動過程？一般用戶最常用的操作系統與用戶的接口是什么接口？過程調用和系統調用的共同點是什么，它們與中斷調用的差別是什么？什么是處理機現場信息？操作系統對計算機系統性能的影響有哪些？多道程序系統如何實現CPU計算與I/O操作的并行？分時系統的響應時間受哪些因素影響？分時系統與實時系統的主要區別？ 解答題1. 在相同的硬件條件下，為什么一個程序可以在 DOS和Windows 上運行卻不能在UINX上運行？舉例說明，只有被操作系統管理和控制的資源才能被用戶使用。3. 舉例說明，多道程序的引入提高了系統資源的利用率， 同時也使操作系統復雜化。用于國家導彈防御系統的計算機系統是一個什么樣的系統？5. 為什么中斷機構對于多道操作系統是必不可少的 ？網絡操作系統與分布式操作系統的區別？精彩文檔實用標準文案評價一個操作系統的主要因素有哪些？8. 多用戶分時系統如何克服多道批處理系統的缺點 ？9. 將手工操作、單道批處理、多道批處理、多用戶分時系統按 CPU的有效利用率，由小到大進行排列。1.4 習題解答要點 選擇最合適的答案1.D2.D3.D4.A5.A6.B7.D8.C9.B10.C11.A12.D13.B14.B15.C16.B17.D18.A19.C20.B21.C22.B23.C24.D25.D26.C27.C28.A 選擇所有正確的答案1.AB 2.ABC 3.AB 4.ACD 5.AD6.AB 7.CD 8.AB 9.ABD 10.AB11.A 12.BC 13.ACDF14.ADF 判斷正誤，簡要說明理由錯誤操作系統是最接近于計算機硬件的系統軟件。正確錯誤精彩文檔實用標準文案操作系統中有很多外部命令在用戶態下執行，特別是微內核 OS的許多功能是在外核的用戶態上完成的。錯誤“多道程序系統在單處理機的環境下，程序的執行是并發不是并行的”這句話是正確的，但是程序的執行與 I/O操作在通道、中斷、 DMA 的支持下可以并行操作。錯誤系統進程可能正在執行，操作系統可以利用這段時間對系統進行整理等操作。錯誤這是把概念混淆了，超級用戶是計算機系統中權利最大的用戶，可以刪除任何文件，撤消進程，這些操作的完成是超級用戶通過使用操作系統提供的功能完成，這些功能一般用戶沒有權利使用。特權指令是只能在核心態執行的機器指令。錯誤系統的資源利用率高可能使用戶等待更長的時間，方便性、交互性也可能受到影響。錯誤單道程序的再現性是本身固有的，多道程序的執行失去了再現性，多道程序執行的再現性不是自然獲得的，是通過程序員的編程控制添加上去。錯誤分時系統本身就是多道程序系統。錯誤精彩文檔實用標準文案分時系統的獨占性是終端上的用戶在使用計算機時在感覺上好似單獨使用一臺計算機一樣。這種感覺是通過將處理機的時間分成很小的時間片，輪流地分配給聯機終端而完成的。因此，分時系統的用戶是與其它用戶共享計算系統的資源。錯誤設計實時操作系統時，首先要考慮系統的實時性和可靠性。正確13.錯誤通過OS將物理的資源轉換為邏輯資源。錯誤內部命令長駐內存。 簡答題客戶機/服務器模型是一個通用的模型。廣義上講提供服務的叫服務器，請求服務的叫客戶機?？蛻魴C/服務器模型操作系統中，文件服務、進程服務等功能是以服務器進程的方式運行于用戶態，用戶進程通過向服務器進程發出請求，獲得服務器的服務。因此，客戶機/服務器模型既可以用于網絡和分布式系統，也可以用于單機系統，只不過網絡和分布式系統更需要這種形式。系統調用執行的程序在操作系統中，在系統態執行；一般用戶函數調用程序由用戶準備，在用戶態執行。一般計算機的啟動過程是：精彩文檔實用標準文案由ROM程序對硬件進行檢測。(2)由ROM中的啟動程序引導磁盤上引導塊（ boot block）讀入內存。由引導塊將OS的內核調入內存。執行OS內核程序，對OS自身進行初始化。加載外核處理程序，給出提示，等待用戶操作4.一般用戶最常用的操作系統與用戶的接口是控制接口， 用戶使用這個接口控制、 管理和操作計算機系統，利用它控制程序的執行。控制接口分為脫機接口、命令接口、圖形接口、多媒體接口。5.過程調用和系統調用的執行完全是同步的， 也就是在相同的數據集上重復執行， 它們的調用點是相同的，都需要保存現場信息，轉去執行另外的程序，執行后返回。中斷調用是異步的，在相同的數據集上重復執行，中斷的發生點可以是不同的。6.處理機現場信息是處理機在任意時刻的狀態信息集合， 主要包括處理機程序狀態寄存器的值、程序計數器和各個寄存器的值。操作系統會影響到計算機系統的可靠性、方便性、效率、可維護性、處理任務的速度、軟件成本等。在多道程序系統中，當需要I/O操作，不需要CPU直接控制I/O操作的完成，利用通道、DMA 及中斷機構控制直接控制 I/O操作的完成，這時 CPU也不是空閑等待 I/O操作的完成，而是轉去執行另外一道程序。分時系統的響應時間指用戶從終端發出一個命令到系統處理完這個命令并做出回精彩文檔實用標準文案答所需要的時間，這個時間受時間片長度、終端用戶個數、命令本身功能、硬件特性、主存與輔存的交換速度的影響。分時系統是指在一個系統中多個用戶分時地使用同一計算機。實時系統是指計算機及時響應外部事件的請求，在規定時限內完成對該事件的處理，并控制所有實時設備和實時任務協調一致地運行。實時系統與分時系統的主要區別有兩點:1）分時系統的目標是提供一種通用性很強的系統，有較強的交互能力；而實時系統則大都是具有特殊用途的專用系統，交互能力略差；2）分時系統對響應時間雖有要求，但一般來說，響應時間由人所能承受的等待時間來確定；而實時系統對響應時間要求更高，一般由控制系統或信息處理系統所能接受的延遲時間來決定。 解答題1.雖然硬件環境相同， 但是程序的運行需要 OS的支持。由于Windows 系統向下兼容DOS，因此，一個程序能在 DOS上運行，也能在Windows 上運行。但DOS、Windows與UNIX在系統結構、用戶接口的約定、接口的功能、 API等是不兼容的。如該程序使用的是Windows 的API系統調用，而 Unix下沒有此系統調用，故這個程序在 UNIX系統中無法執行。在沒有操作系統的時候，計算機系統的資源完全由用戶和用戶程序來控制和管理，但是用戶非常不方便。有了操作系統后，計算機系統的資源由操作系統控制和管理，用戶精彩文檔實用標準文案通過操作系統的服務接口使用這些資源。如果操作系統沒有控制和管理某些資源，用戶就不能通過操作系統的服務獲得這些資源的使用。例如 ,DOS只能管理 1M的內存，硬件上裝上再多的內存一般用戶也