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操作系统-第一章-系统简介

操作系统 祭夜 1个月前 (09-23) 84次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码
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1.1单道批处理系统

系统对作业的处理是成批进行的,但内存中始终只运行一道作业。

1.1.1主要特征:

(1)自动性(磁带上的一批作业能自动运行,无需人工干预)

(2)顺序性(磁带上的各道作业按顺序地进入内存,先调入内存的作业先完成)

(3)单道性(内存中仅有一道程序运行)

1.1.2存在的问题:

作业运行过程中如果发生I/O请求,高速的CPU便需要等待低速的I/O操作完成,导致CPU资源利用率和系统吞吐量降低

1.2多道批处理系统

多道程序设计技术允许多个程序同时进入内存并运行。当一道程序因I/O请求而暂停运行时,CPU便立即转去运行另一道程序。它让系统的各个组成部分都尽量去“忙”,花费很少时间去切换任务,达到了系统各部件之间的并行工作,从而使各种资源得到充分利用,增大系统吞吐量大。

1.2.1主要特征:

(1)多道(计算机内存中同时存放多道相互独立的程序)

(2)宏观上并行(同时进入系统的多道程序都处于运行过程中,即它们先后开始了各自的运行,但都未运行完毕)

(3)微观上串行(内存中的多道程序轮流占有CPU,交替执行)

1.2.2优缺点:

(1)资源利用率高;
(2)系统吞吐量大:系统吞吐量是指系统在单位时间内所完毕的总工作量。能提高系统吞吐量的主要原因可归纳为:第一,CPU和其他资源保持“忙碌”状态;第二,仅当作业完毕时或执行不下去时才进行切换。系统开销小;
(3)平均周转时间长;
(4)无交互能力。

1.3分时系统

所谓分时技术就是把处理器的运行时间分成很短的时间片,按时间片轮流把处理器分配给各联机作业使用。若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算,则该作业暂时停止运行,把处理器让给其他作业使用,等待下一轮再继续运行。由于计算机速度很快,给每个用户的感觉好像是自己独占一台计算机。

多道批处理是实现作业自动控制而无需人工干预的系统,而分时系统是实现人机交互的系统

1.3.1主要特征:

(1)多路性:同意在一台主机上同一时候联接多台联机终端,系统按分时原则为每一个用户服务。
(2)独立性:每一个用户各占一个终端,彼此独立操作,互不干扰。
(3)及时性:用户的请求能在非常短的时间获得响应。
(4)交互性:用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话。

1.3.2存在的问题:

虽然分时操作系统比较好地解决了人机交互问题,但是在一些应用场合,需要系统能对外部的信息在规定的时间(比时间片的时间还短)内作出处理(比如飞机订票系统或导弹制导系统)。因此,实时系统应运而生。

1.4实时系统

实时系统主要用于专用系统,有着非常严格的固定时间要求。实时操作系统有硬实时和软实时之分,硬实时要求在规定的时间内必须完成操作,这是在操作系统设计时保证的;软实时则只要按照任务的优先级,尽可能快地完成操作即可。

1.4.1主要特征:

(1)及时响应性

(2)高可靠性

1.5操作系统包括哪些功能?

1.5.1 存储器管理功能

内存分配: 记录整个内存,按照某种策略实施分配,或回收释放的内存空间。

地址映射: 硬件支持下解决地址映射,即逻辑到物理地址转换。

内存保护: 保证各程序空间不受“进犯” 。

内存扩充: 通过虚拟存储器技术虚拟成比实际内存大的多的空间来满足实际运行的需要。

1.5.2 处理机管理功能

作业和进程调度: 后备队列上(外存空间)的调度,作业调度(并不是所有类型机器都具有) 。CPU调度,进程调度。

进程通信: 由于多个程序(进程)彼此间会发生相互制约关系,需要设置进程同步机制。进程之间往往需要交换信息,为此系统要提供通信机制。

1.5.3 设备管理功能

缓冲区管理: 管理各类I/O设备的数据缓冲区,解决CPU和外设速度不匹配的矛盾。

设备分配: 根据I/O请求和相应分配策略分配外部设备以及通道、控制器等。

设备驱动: 实现用户提出的I/O操作请求,完成数据的输入输出。这个过程是系统建立和维持的。

设备无关性: 应用程序独立于实际的物理设备,由操作系统将逻辑设备映射到物理设备。

1.5.4 文件管理功能

文件存储空间的管理:记录空闲空间、为新文件分配必要的外存空间,回收释放的文件空间,提高外存的利用率等。

目录管理: 目录文件的组织、及实现用户对文件的“按名存取”、目录的快速查询和文件共享等。

文件的读写管理和存取控制: 根据用户请求,读取或写入外存。并防止未授权用户的存取或破坏,对各文件(包括目录文件)进行存取控制。

1.5.5 用户接口管理

命令界面: 系统提供一套命令,每个命令都由系统的命令解释程序所接收、分析,然后调用相应模块完成命令所需求功能。

图形界面: 考虑用户使用计算机的方便性,现代操作系统都提供了图形用户界面。它也是一种交互形式,只不过将命令形式改成了图形提示和鼠标点击。

程序界面: 也称系统调用界面,是程序层次上用户与操作系统打交道的方式。

1.6并发与并行

并行指两个或多个事件在同一时刻发生,并发 性指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

什么是并行?什么是并发?

并发:并发性是指两个或多个事件在同一给定的时间间隔中进行。

并行:并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生。

并发与并行的区别:并行性指两个或多个事件在同一时刻发生,并发性指两个或多个事件在同一时间间隔发生。

1.7 进程

指在系统中能够独立运行并作为 资源分配的基本单位,由一组机器指令,数据和堆栈等组成,是一个活动实体。多个进程 之间可以并发执行和交换信息。能够极大的提高系统资源的利用率和增加系统吞吐量。

第一章测试题

  1. 在计算机系统中配置操作系统的主要目的是(`提高系统资源的利用率`)。

  2. 操作系统的主要功能是管理计算机系统中的(`资源`),其中包括处理机、存储器、文件和设备。

  3. 允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统,称为(`分时操作系统`)。

  4. 允许多个用户将若干个作业提交给计算机系统集中处理的操作系统称为(`批处理操作系统`)。

  5. 在(`实时操作系统`)的控制下,计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据,并做出响应。

  6. 在IBM-PC机上的操作系统称为(`微机操作系统`)。

  7. 操作系统是一种系统软件,它负责为用户和用户程序完成所有(`与硬件相关并与应用无关`)的工作。

  8. (`高级程序设计语言的编译`)不是操作系统关心的主要问题。

  9. 用户在程序设计过程中,可通过(`系统调用`)获得操作系统的服务。

  10. 为实现多道程序设计需要有(`更大的内存`)。

  11. 在多道批处理系统中,为了充分利用各种资源,系统总是优先选择(`计算型和I/O型均衡的`)多个作业投入运行。

  12. 为了提高吞吐量,系统总是想方设法缩短用户作业的(`周转时间`)。

  13. 分时系统的响应时间(及时性)主要是根据(`用户所能接受的等待时间`)确定的。

  14. 实时系统的响应时间是由(`控制对象所能接受的时延`)确定的。

  15. 当用户数目为100时,为保证响应时间不超过2秒,此时的时间片最大应为(`20ms`)。

  16. 从下面关于并发性的论述中,选择一条正确的论述。`并发性是指若干事件在同一时间间隔内发生`

  17. 在单处理器系统中,可以并发但不可以并行工作的是(`进程与进程`)。

  18. 采用(`微内核`)结构时,将OS分成用于实现OS最基本功能的内核和提供各种服务的服务器两个部分。

  19. 通常,下列模块中必须包含在操作系统内核中的是(`中断处理`)模块。

  20. 与早期的OS相比,采用微内核结构的OS具有很多优点,但这些优点不包含(`提高了OS的运行效率`)。

  21. Windows XP、Windows 7及Windows 8是(`单用户多任务`),它们都是由Microsoft公司开发的。

  22. UNIX操作系统最初是由Bell实验室推出的,它属于(`多用户多任务`)类操作系统。

  23. Linux是一个多用户多任务的操作系统,其内核的创始人是Linux Torvalds,所谓Linux是一个“Free Software”,这意味着(`Linux可以自由修改和发布`)。

  24. 在8位微机上占据统治地位的操作系统是(`CP/M`)。

  25. #### 16位微机事实上的操作系统标准是(`MS-DOS`)。

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