目錄

第一直操作系統(tǒng)引論5

1.1復(fù)習(xí)筆記5

1.2課后習(xí)題詳解11

13考研真題與典型題詳解16

第二堂進程管理21

2.1復(fù)習(xí)筆記21

2,2課后習(xí)題詳解29

2.3考研真題與典型題詳解42

第三章處理機調(diào)度與死鎖53

3.1復(fù)習(xí)筆記53

3,2課后習(xí)題詳解59

3.3考研真題與典型題詳解64

第四直存儲器管理72

4.1復(fù)習(xí)筆記72

4,2課后習(xí)題詳解91

4.3考研真題與典型題詳解98

第五章設(shè)備管理108

5.1復(fù)習(xí)筆記108

5,2課后習(xí)題詳解117

3.3考研真題與典型題詳解123

第六章文件管理132

6.1史習(xí)筆記132

6,2課后習(xí)題詳解148

63考研真題與典型題詳解156

第七章操作系統(tǒng)接口165

7.1復(fù)習(xí)筆記165

7,2課后習(xí)題詳解169

7.3考研真題與典型題詳解174

第八章網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)177

8.1復(fù)習(xí)筆記177

8,2課后習(xí)題詳解190

8.3考研真題與典型題詳解198

第九章系統(tǒng)安全性201

9.1復(fù)習(xí)筆記201

9,2課后習(xí)題詳解210

第十堂UNIX系統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)219

10.1復(fù)習(xí)筆記219

10.2課后習(xí)題詳解26

10.3考研真題與典型題詳解233

第一章操作系統(tǒng)引論

1.1復(fù)習(xí)筆記

一、操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用

(一)操作系統(tǒng)的目標(biāo)

1.有效性

(1)提高系統(tǒng)資源利用率；

(2)提高系統(tǒng)的吞吐量。

2.方便性

配置操作系統(tǒng)(OS)后可使計算機更容易使用。

3.可擴充性

OS必須具有很好的可擴充性，才能適應(yīng)計算機硬件、體系結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用發(fā)展的要求。

4.開放性

開放性是指系統(tǒng)能遵循世界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，特別是遵循開放系統(tǒng)互連(OSI)國際標(biāo)準(zhǔn)。

(二)操作系統(tǒng)的作用

1.0S作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口

OS處于用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間，用戶可通過以下三種方式使用計算機。

(1)命令方式；

(2)系統(tǒng)調(diào)用方式；

(3)圖形、窗口方式。

2.OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者

(1)管理處理器，用于分配和控制處理器；

(2)管理存儲器，主要負(fù)責(zé)內(nèi)存的分配與回收；

(3)管理I/O設(shè)備,負(fù)責(zé)DO設(shè)備的分配與操縱;

(4)管理文件，負(fù)責(zé)文件的存取、共享和保護。

3.0S實現(xiàn)了對計算機資源的抽象

它向用戶(進程)提供了一個對硬件操作的抽象模型，用戶可利用抽象模型提供的接口使用計算機。

(三)推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力

1.不斷提高計算機資源的利用率；

2.方便用戶；

3.器件的不斷更新?lián)Q代；

4.計算機體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。

二、操作系統(tǒng)的發(fā)展過程

(一)無操作系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)

1.人工操作方式

(1)用戶獨占全機。此時，計算機及其全部資源只能由上機用戶獨占；

(2)CPU等待人工操作。人工操作方式嚴(yán)重降低了計算機資源的利用率。

2.脫機輸入/輸出方式

(1)減少了CPU的空閑時間；

(2)提高了I/O速度。

(二)單道批處理系統(tǒng)

1.單道批處理系統(tǒng)的處理過程

圖1T顯示出了單道批處理系統(tǒng)的處理流程。這種單道批處理系統(tǒng)仍然不能很好地利用系統(tǒng)資源，故現(xiàn)已很

少使用。

圖1-1單道批處理系統(tǒng)的處理流程

2.單道批處理系統(tǒng)的特征

(1)自動性;(2)順序性；(3)單道性。

(三)多道批處理系統(tǒng)

L多道程序設(shè)計的基本概念

在該系統(tǒng)中，用戶所提交的作業(yè)都先存放在外存上并排成一個隊列，稱為“后備隊列”；然后，由作業(yè)調(diào)度

程序按?定的算法從后備隊列中選擇若干個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源，具體地說，在

OS中引入多道程序設(shè)計技術(shù)可帶來以卜好處：

(1)提高CPU的利用率；

(2)可提高內(nèi)存和I/O設(shè)備利用率；

(3)增加系統(tǒng)吞吐量。

2.多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點

主要優(yōu)點：

(1)資源利用率高；

(2)系統(tǒng)吞吐量大；

(3)平均周轉(zhuǎn)時間長。

主要缺點：

(1)處理機管理問題；

(2)內(nèi)存管理問題；

(3)1/0設(shè)備管理問題；

(4)文件管理問題；

(5)作業(yè)管理問題；

(6)無交互能力。

(四)分時系統(tǒng)

1.分時系統(tǒng)的產(chǎn)生

它能很好地將一臺計算機提供給多個用戶同時使用，提高計算機的利用率。有以下幾個好處：(1)人機交互;

(2)共享主機；(3)便于用戶上機。

2.分時系統(tǒng)實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題

(1)及時接收；(2)及時處理。

3.分時系統(tǒng)的特征

(1)多路性：允許在一臺主機上同時聯(lián)接多臺聯(lián)機終端，系統(tǒng)按分時原則為每個用戶服務(wù)。

(2)獨立性：每個用戶各占一個終端，彼此獨立操作，互不干擾。

(3)及時性：用戶的請求能在很短的時間內(nèi)獲得響應(yīng)。

(4)交互性：用戶可通過終端與系統(tǒng)進行廣泛的人機對話。

(五)實時系統(tǒng)

實時系統(tǒng)(RealTimeSystem)是指系統(tǒng)能及時(或即時)響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該

事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運行。

1.應(yīng)用需求

(1)實時控制；(2)實時信息處理。

2.實時任務(wù)

(1)按任務(wù)執(zhí)行時是否呈現(xiàn)周期性來劃分

①周期性實時任務(wù)。外部設(shè)備盾期性地發(fā)出激勵信號給計算機，要求它按指定周期循環(huán)執(zhí)行，以便周期性地

控制某外部設(shè)備；

②非周期性實時任務(wù)。外部設(shè)備所發(fā)出的激勵信號并無明顯的周期性，但都必須與一個截止時間(Deadline)

關(guān)聯(lián)。

(2)根據(jù)對截止時間的要求來劃分

①硬實時任務(wù)(HardReal-timeTask)o系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對截止時間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測的結(jié)

果。

②軟實時任務(wù)(SoftReal-timeTask)o它也聯(lián)系著一個截止時間，但并不嚴(yán)格，若偶爾錯過了任務(wù)的截止

時間，對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響也不會太大。

3.實時系統(tǒng)與分時系統(tǒng)特征的比較

(1)多路性。實時信息處理系統(tǒng)也按分時原則為多個終端用戶服務(wù)。實時控制系統(tǒng)的多路性則主要表現(xiàn)在

系統(tǒng)周期性地對多路現(xiàn)場信息進行采集，以及對多個對象或多個執(zhí)行機構(gòu)進行控制。而分時系統(tǒng)中的多路性則與

用戶情況有關(guān)，時多時少；

(2)獨立性。實時信息處理系統(tǒng)中的每個終端用戶在向?qū)崟r系統(tǒng)提出服務(wù)請求時，是彼此獨立地操作，互

不干擾；而實時控制系統(tǒng)中，對信息的采集和對對象的控制也都是彼此互不干擾；

(3)及時性。實時信息處理系統(tǒng)對實時性的要求與分時系統(tǒng)類似，都是以人所能接受的等待時間來確定的；

而實時控制系統(tǒng)的及時性，則是以控制對象所要求的開始截止時間或完成截止時間來確定的，一股為秒級到亳秒

級，甚至有的要低于100微秒：

(4)交互性。實時信息處理系統(tǒng)雖然也具有交互性，但這里人與系統(tǒng)的交互僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的

專用服務(wù)程序。它不像分時系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)處理和資源共享等服務(wù)；

(5)可靠性。分時系統(tǒng)雖然也要求系統(tǒng)可靠，但相比之下，實時系統(tǒng)則要求系統(tǒng)具有高度的可靠性。因為

任何差錯都可能帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至是無法預(yù)料的災(zāi)難性后果，所以在實時系統(tǒng)中，往往都采取了多級容

錯措施來保障系統(tǒng)的安全性及數(shù)據(jù)的安全性。

(六)微機操作系統(tǒng)的發(fā)展

1,單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)

單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，只允許一個用戶上機，旦只允許用戶程序作為一個任務(wù)運行。

2.單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)

單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，只允許一個用戶上機，但允許用戶把程序分為若干個任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)

行，從而有效地改善了系統(tǒng)的性能。

3.多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)

多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，允許多個用戶通過各自的終瑞使用同一臺機器，共享主機系統(tǒng)中的各種資

源，而每個用戶程序又可進一步分為幾個任務(wù)，使它們能并發(fā)執(zhí)行，從而可進一步提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。

三、操作系統(tǒng)的基本特性

(一)并發(fā)性

1.并行與并發(fā)

并行性和并發(fā)性(Concurrence)是既相似又有區(qū)別的兩個概念，并行性是指兩個或多個事件在同一時刻發(fā)

生；幣并發(fā)性是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。

2.引入進程

在操作系統(tǒng)中引入進程的目的，是為了使多個程序能并發(fā)執(zhí)行。

3.引入線程

在操作系統(tǒng)中引入線程的口的，是為了進一步提高系統(tǒng)的并發(fā)性。

（二）共享性

所謂共享（Sharing）,是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個并發(fā)執(zhí)行的進程（線程）共同使用，相應(yīng)地，把這

種資源的共同使用稱為資源共享，或稱為資源復(fù)用。

L互斥共享方式

僅當(dāng)A進程訪問完并釋放該資源后，才允許另一進程對該資源進行訪問。我們把這種資源共享方式稱為互斥

式共享。

2.同時訪問方式

允許在一段時間內(nèi)由多個進程“同時”對它們進行訪問。這里所謂的“同時”，在單處理機環(huán)境下往往是宏

觀上的，而在微觀上，這些進程可能是交替地對該資源進行訪問。

（三）虛擬技術(shù)

通過某種技術(shù)把一個物理實體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物。

1.時分復(fù)用技術(shù)

人們利用時分復(fù)用方式，將一條物理信道虛擬為多條邏輯信道，將每條信道提供給一個用戶通話。在計算機

領(lǐng)域中，廣泛利用該技術(shù)以提高資源的利用率。

2,空分復(fù)用技術(shù)

它是將一個頻率范圍非常寬的信道，劃分成多個頻率范圍較窄的信道，其中的任何一個頻帶都只供一個用戶

通話。在計算機中也使用了空分復(fù)用技術(shù)來提高存儲空間的利用率。

（四）異步性

在多道程序環(huán)境卜允許多個進程并發(fā)執(zhí)行，但只有進程在獲得所需的資源后方能執(zhí)行。進程以人們不可預(yù)知

的速度向前推進，此即進程的異步性（Asynchronism）。

四、操作系統(tǒng)的主要功能

（一）處理機管理功能

1.進程控制

進程控制的主要功能是為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤消已結(jié)束的進程，以及控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

2.進程同步

進程同步的主要任務(wù)是為多個進程（含線程）的運行進行協(xié)調(diào)。

（1）進程互斥方式。這是指諸進程（線程）在對臨界資源進行訪問時，應(yīng)采用互斥方式；

（2）進程同步方式。這是指在相互合作去完成共同任務(wù)的諸進程（線程）間，由同步機構(gòu)對它們的執(zhí)行次

序加以協(xié)調(diào)。

3.進程通信

進程通信的任務(wù)就是用來實現(xiàn)在相互合作的進程之間的信息交換。

4.調(diào)度

在后備隊列上等待的每個作業(yè)都需經(jīng)過調(diào)度才能執(zhí)行。

（1）作業(yè)調(diào)度。作業(yè)調(diào)度的基本任務(wù)是從后備隊列中按照一定的算法，選擇出若干個作業(yè)，為它們分配運

行所需的資源（首先是分配內(nèi)存）；

（2）進程調(diào)度。進程調(diào)度的任務(wù)是從進程的就緒隊列中，按照一定的算法選出一個進程，把處理機分配給

它，并為它設(shè)置運行現(xiàn)場，使進程投入執(zhí)行。

（二）存儲器管理功能

1.內(nèi)存分配

在內(nèi)存分配的機制中應(yīng)具有這樣的結(jié)構(gòu)和功能：

（1）內(nèi)存分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)用于記錄內(nèi)存空間的使用情況，作為內(nèi)存分配的依據(jù)。

（2）內(nèi)存分配功能。系統(tǒng)按照一定的內(nèi)存分配算法為用戶程序分配內(nèi)存空間。

（3）內(nèi)存回收功能。系統(tǒng)對于用戶不再需要的內(nèi)存，通過用戶的釋放請求去完成系統(tǒng)的回收功能。

2.內(nèi)存保護

內(nèi)存保護的主要任務(wù)是確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間內(nèi)運行，彼此互不干擾；絕不允許用戶程序

訪問操作系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)；也不允許用戶程序轉(zhuǎn)移到其它非共享的用戶程序中去執(zhí)行。

3.地址映射

為使程序能正確運行，存儲器管理必須提供地址映射功能，以將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中與

之對應(yīng)的物理地址.

4.內(nèi)存擴充

存儲器管理中的內(nèi)存擴充任務(wù)并非是去擴大物理內(nèi)存的容量，而是借助于?虛擬存儲技術(shù)，從邏輯上去擴充內(nèi)

存容量，使用戶所感覺到的內(nèi)存容量比實際內(nèi)存容量大得多，以便讓更多的用戶程序并發(fā)運行。

(三)設(shè)備管理功能

1.緩沖管理

引入緩沖，可以有效解決設(shè)備速度不匹配的問題，提高設(shè)備的利用率，進而提高系統(tǒng)吞吐量。

2.設(shè)備分配

設(shè)備分配的基本任務(wù)是根據(jù)用戶進程的I/O請求、系統(tǒng)的現(xiàn)有資源情況以及按照某種設(shè)備的分配策略，為之

分配其所需的設(shè)備。

3.設(shè)備處理

設(shè)備處理的基本任務(wù)是用于實現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信。

(四)文件管理功能

L文件存儲空間的管理

目錄管理的主要任務(wù)是為每個文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率，并能有助于提高文件系統(tǒng)的存、

取速度。

2.目錄管理

目錄管理的主要任務(wù)是為每個文件建立其目錄項，并對眾多的目錄項加以有效的組織，以實現(xiàn)方便的按名存

取。

3.文件的讀/寫管理和保護

(1)文件的讀/寫管理。該功能是根據(jù)用戶的請求，從外存中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入外存；

(2)文件保護。為了防止系統(tǒng)中的文件被非法竊取和破壞，在文件系統(tǒng)中必須提供有效的存取控制功能，

以實現(xiàn)下述目標(biāo)。

①防止未經(jīng)核準(zhǔn)的用戶存取文件；

②防止冒名頂替存取文件；

③防止以不正確的方式使用文件。

(五)操作系統(tǒng)與用戶之間的接口

1.用戶接口：為了便于用戶直接或間接地控制自己的作業(yè)，操作系統(tǒng)向用戶提供了命令接口，它是提供給

用戶使用的接口，用戶可通過該接匚取得操作系統(tǒng)的服務(wù)；

(1)聯(lián)機用戶接口；

(2)脫機用戶接口；

(3)圖形用戶接口。

2.程序接口

該接口是為用戶程序在執(zhí)行中訪問系統(tǒng)資源而設(shè)置的，是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的惟一途徑。

五、OS結(jié)構(gòu)設(shè)計

(一)傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.無結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)

化時程序設(shè)計的技巧，只是如何編制緊湊的程序，以便于有效地利用內(nèi)存。

2.模塊化結(jié)構(gòu)OS

(1)模塊化程序設(shè)計技術(shù)的基本概念

圖1-2顯示出了由模塊、子模塊等組成的模塊化OS結(jié)構(gòu)。

圖1-2模塊化結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)

(2)模塊的獨立性

在劃分模塊時，必須充分注意模塊的獨立性問題。囚為模塊的獨立性越高，各模塊間的交互就越少，系統(tǒng)的

結(jié)構(gòu)也就越清晰。衡量模塊的獨立性有以下兩個標(biāo)準(zhǔn)：

①內(nèi)聚性，指模塊內(nèi)部各部分間聯(lián)系的緊密程度。內(nèi)聚性越高，模塊的獨立性越強；

②耦合度，指模塊間相互聯(lián)系和相互影響的程度。顯然，耦合度越低，模塊的獨“.性越好。

(3)模塊接口法的優(yōu)缺點

利用模塊接口法開發(fā)的OS,較之無結(jié)構(gòu)OS具有以下明顯的優(yōu)點：

①提高OS設(shè)計的正確性、可理解性和可維護性；

②增強OS的適應(yīng)性；

③加速OS的開發(fā)過程。

模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計仍存在下述問題：

①在OS設(shè)計階段，對各模塊間的接口規(guī)定很難滿足在模塊完成后對接口的實際需求；

②在OS設(shè)計階段，設(shè)計者必須做出一系列的決定G夬策)，每一個決定必須建立在上一個決定的基礎(chǔ)上。

3.分層式結(jié)構(gòu)OS

(1)分層式結(jié)構(gòu)的基本概念

自底向上的分層設(shè)計的基本原則是：每一步設(shè)計都是建立在可靠的基礎(chǔ)上。因此規(guī)定，每一層僅能使用其底

層所提供的功能和服務(wù)，這樣可使系統(tǒng)的調(diào)試和驗證都變得更容易。

(2)分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點

分層結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點有：

①易保證系統(tǒng)的正確性；②易擴充和易維護性。

分層結(jié)構(gòu)的主要缺點是：降低了系統(tǒng)效率。

(二)客戶/服務(wù)器模式

1.客戶/服務(wù)器模式的組成

客戶/服務(wù)器系統(tǒng)主要由客戶機、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三個部分組成。

(1)客戶機：通常在一個LAN網(wǎng)絡(luò)上連接有多臺網(wǎng)絡(luò)工作站(簡稱客戶機)，每臺客戶機都是一個自主計算

機，具有一定的處理能力，客戶進程在其上運行，平時它處理一些本地業(yè)務(wù)，也可發(fā)送一個消息給服務(wù)器，以請

求某項服務(wù)；

(2)服務(wù)器：通常是一臺規(guī)模較大的機器，在其上駐留有網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等，它能為網(wǎng)上所有

的用戶提供一種或多種服務(wù)。平時它一直處于工作狀態(tài)，被動地等待來自客戶機的請求，一旦檢杳到有客戶提出

服務(wù)請求，便去完成客戶的請求，并將結(jié)果送回客戶；

(3)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：用于連接所有客戶機和服務(wù)器，實現(xiàn)它們之間通信和網(wǎng)絡(luò)資源共享的系統(tǒng)。

2.客戶/服務(wù)器之間的交互

一次完整的交互過程可分成以下四步：

(1)客戶發(fā)送請求消息；

(2)服務(wù)器接收消息；

(3)服務(wù)器回送消息；

(4)客戶機接收消息。

3.客戶/服務(wù)器模式的優(yōu)點

(1)數(shù)據(jù)的分布處理和存儲：

⑵便于集中管理；

⑶靈活性和可擴充性;

(4)易于改編應(yīng)用軟件。

(三)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計

1.面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本概念

該技術(shù)是基于“抽象”和“隱版”原則來控制大型軟件的復(fù)雜度。

(1)對象

在面向?qū)ο蟮募夹g(shù)中，是利用被封裝的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(變量)和一組對它進行操作的過程(方法)，來表示系統(tǒng)

中的某個對象的。

(2)對象類

類是在對象上的抽象，對象則是類的實例。對象類中所定義的變量在實例中均有具體的值。

(3)繼承

在面向?qū)ο蟮募夹g(shù)中，可以根據(jù)已有類來定義一個新的類，新類被稱為子類(B),原來的類被稱為父類(A)。

2.面向?qū)ο蠹夹g(shù)的優(yōu)點

(1)通過“重用”提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率；

(2)使系統(tǒng)具有更好的易修改性和易擴展性；

(3)更易于保證系統(tǒng)的“正確性”和“可靠性”。

(四)微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)

L微內(nèi)核操作系統(tǒng)的基本概念

(1)足夠小的內(nèi)核：

(2)基于客戶/服務(wù)器模式；

(3)應(yīng)用“機制與策略分離”原理；

(4)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。

2.微內(nèi)核的基本功能

(1)進程(線程)管理；

(2)低級存儲器管理；

(3)中斷和陷入處理。

3.微內(nèi)核操作系統(tǒng)的優(yōu)點

(1)提高了系統(tǒng)的可擴展性；

(2)增強了系統(tǒng)的可靠性；

(3)可移植性；

(4)提供了對分布式系統(tǒng)的支持；

(5)融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)。

4.微內(nèi)核操作系統(tǒng)存在的問題

微內(nèi)核OS存在著潛在的缺點。其中最主要的是，較之早期OS,微內(nèi)核OS的運行效率有所降低。

1.2課后習(xí)題詳解

1.設(shè)計現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么？

答：設(shè)計現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)：

(1)有效性。有效性包括兩個方面。一方面在于提高系統(tǒng)資源利用率，可使CPU和I/O設(shè)各由于能保持忙

碌狀態(tài)而得到有效利用，同時可使內(nèi)存和外存中存放的數(shù)據(jù)因有序而節(jié)省存儲空間。另一方面在于提高系統(tǒng)的吞

吐量，通過合理地組織計算機的工作流程，而進一步改善資源的利用率，加速程序的運行，縮短套序的運行周期，

從而提高系統(tǒng)的吞吐量；

(2)方便性。OS的設(shè)計應(yīng)盡量使計算機系統(tǒng)更容易使用；

(3)可擴充性。OS必須具有很好的可擴充性，方能適應(yīng)計算機硬件、體系結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用發(fā)展的要求；

(4)開放性。由于不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了各種不同類型的計算機和設(shè)備而引發(fā)的兼容使用問題，要求建立一

個統(tǒng)一開放的環(huán)境使出自不同廠家的計算機和設(shè)備，能通過網(wǎng)絡(luò)加以集成化并正確、有效地協(xié)同工作，其中首先

要求os具有開放性。

其中，方便性和有效性是操作系統(tǒng)設(shè)計階段最重要的兩個目標(biāo)，

20S的作用可表現(xiàn)在哪幾個方面？

答：OS的作用可表現(xiàn)在3個方面：

（DOS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的軟件接口。OS處于用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間，用戶通過OS來

使用計算機系統(tǒng)；

（2）OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者。在計算機系統(tǒng)中，通常都包含硬件和軟件資源，歸納起來可將資源

分為4類：處理器、存儲器、I/O設(shè)備以及信息（數(shù)據(jù)和程序）。相應(yīng)地，OS的主要功能也正是針對這4類資源

進行有效的管理。為了管理好這些共享資源（包括硬件和信息）的使用，操作系統(tǒng)必須記錄下各種資源的使用情

況，對使用資源的請求進行授權(quán)，協(xié)調(diào)諸用戶對共享資源的使用，避免發(fā)生沖突，并計算使用資源的費用等；

（3）03實現(xiàn)了對計算機資源的抽象。它向用戶（進程）提供了個對硬件操作的抽象模型，用戶可利用抽

象模型提供的接口使用計算機，而無需了解物理接口實現(xiàn)的細(xì)節(jié)，從而使用戶更容易地使用計算機硬件資源。

3.為什么說OS實現(xiàn)了對計算機資源的抽象？

答：OS是鋪設(shè)在計算機硬件上的多層系統(tǒng)軟件，它們不僅增強了系統(tǒng)的功能，而且還隱藏了對硬件操作的

細(xì)節(jié)，由它們實現(xiàn)了對計算機硬件操作的多個層次的抽象。

（1）在裸機上覆蓋上一層I/O設(shè)備管理軟件，由它來實現(xiàn)對1/0設(shè)備操作的細(xì)節(jié)，并向上提供一組I/O命

令，用戶可利用它來進行數(shù)據(jù)輸入或輸出，而無需關(guān)心I/O是如何實現(xiàn)的。該軟件實現(xiàn)了對計算機硬件操作的第

一層次的抽象；

（2）在第一層次的抽象上再覆蓋上?層用十文件的管理軟件，同樣由它米實現(xiàn)文件操作的細(xì)節(jié)，并向上提

供一組對文件進行存取操作的命令，用戶可利用這組命令進行文件的存取。該層軟件實現(xiàn)了對硬件資源操作的第

二層次的抽象。

4,試說明推動多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是什么。

答：不斷提高計算機資源的利用率是推動多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力。在計算機發(fā)展的初期，計

算機系統(tǒng)特別昂貴，人們必須千方百計地提高計算機系統(tǒng)中各種資源的利用率，這就是OS最初發(fā)展的推動力。

在此推動力的作用下形成了能自動地對一批作業(yè)進行處理的多道批處理系統(tǒng)。

5.何謂脫機I/O和聯(lián)機I/O?

答：為了解決人機矛盾及CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾，20世紀(jì)50年代末出現(xiàn)了脫機輸入，輸出

（Off-LineI/O）技術(shù)。該技術(shù)是事先將裝有用戶程序和數(shù)據(jù)的紙帶（或卡片）裝入紙帶輸入機（或卡片機），

在一臺外圍機的控制下，把紙帶（卡片）上的數(shù)據(jù)（程序）輸入到磁帶上。當(dāng)CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時，再從

磁帶上將其高速地調(diào)入內(nèi)存。類似地，當(dāng)CPU需要輸出時，可由CPU直接高速地把數(shù)據(jù)從內(nèi)存送到磁帶上，然后

再在另一臺外圍機的控制下，將磁帶上的結(jié)果通過相應(yīng)的輸出設(shè)備輸出。由于程序和數(shù)據(jù)的輸入和輸出都是在外

圍機的控制下完成的，或者說，它們是在脫離主機的情況下進行的，故稱為脫機輸入/輸出方式；反之，在主機

的直接控制下進行輸入/輸出的方式稱為聯(lián)機輸入/輸出（On-LineI/O）方式。

6.試說明推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是什么？

答：不斷提高計算機資源的利用率也是推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力。它能很好地將一臺計算機資源

提供給多個用戶同時使用，提高計算機的利用率。它經(jīng)常被應(yīng)用于查詢系統(tǒng)中，滿足許多查詢用戶的需求。用戶

的需求具體表現(xiàn)在：①人機交互；②共享主機；③便于上機。

7,實現(xiàn)分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么?應(yīng)如何解決？

答：為實現(xiàn)分時系統(tǒng)，必須解決一系列問題。其中最關(guān)鍵的問題是如何使用戶能與自己的作業(yè)進行交互，即

當(dāng)用戶在自己的終端上鍵入命令時，系統(tǒng)應(yīng)能及時接收并及時處理該命令，再將結(jié)果返回給用戶.針對及時接收

問題，解決辦法是在系統(tǒng)中配置一個多路卡，多路卡的作用是使主機能同時接收不同用戶從終端上輸入的數(shù)據(jù)。

此外，還須為每個終端配置一個緩沖區(qū)，用來暫存用戶鍵入的命令（或數(shù)據(jù)）。針對及時處理問題，各個用戶的

作業(yè)應(yīng)該直接進入內(nèi)存，并且規(guī)定每個作業(yè)只運行一個很短的時間片，然后暫停該作業(yè)的運行，并立即調(diào)度下一

個作業(yè)運行。

8.為什么要引入實時OS?

答：所謂“實時”，是表示“及時”，而實時系統(tǒng)(Real-TimeSystem)是指系統(tǒng)能及時(或即時)響應(yīng)外

部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有熨時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運行。引入實時OS是為

了滿足實時應(yīng)用的需求，更好地滿足實時控制領(lǐng)域和實時信息處理領(lǐng)域的需要。在實時操作系統(tǒng)的控制下，計算

機系統(tǒng)接收到外部信號后及時進行處理，并且要在嚴(yán)格的時限內(nèi)處理完接收的事件，其主要特點是及時性和可靠

性。

9.什么是硬實時任務(wù)和軟實時任務(wù)?試舉例說明。

答：在實時操作系統(tǒng)中，根據(jù)本截止時間的要求來分類，實時任務(wù)可分為硬實時任務(wù)和軟實時任務(wù)兩種。硬

實時任務(wù)(Hardreal-timeTask)是系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對截止時間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測的結(jié)果，在

一些高科技領(lǐng)域，如運載火箭的控制等。軟實時任務(wù)(Softreal-timeTask)是它也聯(lián)系著一個截止時間，但

并不嚴(yán)格，若偶爾借過了任務(wù)的截止時間，對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響也不會太大，比如網(wǎng)頁的更新等。

10.在8位微機和16位微機中，占據(jù)了統(tǒng)治地位的是什么操作系統(tǒng)？

答：在8位微機和16位微機中，占據(jù)統(tǒng)治地位的操作系統(tǒng)是單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)。單用戶單任務(wù)操作系

統(tǒng)的含義是，只允許一個用戶上機，且只允許用戶程序作為一個任務(wù)運行。這是最簡單的微機操作系統(tǒng)，主要配

置在8位利16位微機上。最有代表性的單用戶單任務(wù)微機操作系統(tǒng)是CP/M和MS-DOS。

11.試列出WindowsOS中五個主要版本，并說明它們分別較之前一個版本有何改進。

答：(1)MicrosoftWindows3.1版本是主要針對386和486等32位微機開發(fā)的，較之以前的操作系統(tǒng)有

著重大的改進，引入了友善的圖形用戶界面，支持多任務(wù)和擴展內(nèi)存的功能，使計算機更好使用，從而成為386

和486等微機的主流操作系統(tǒng)；

(2)Windows95較之以前的Windows3.1有許多重大改進，采用了全32位的處理技術(shù)，井兼容以前的16

位應(yīng)用程序，在該系統(tǒng)中還集成了支持Intenet的網(wǎng)絡(luò)功能；

(3)Windows98是最后一個仍然兼容以前的16位應(yīng)用程序的WindowsOS版本，其最主要的改進是把微軟

公司自己開發(fā)的Internet瀏覽器整合到系統(tǒng)中，滿足了用戶上網(wǎng)瀏覽的需求，另一個特點是增加了對多媒體的

支持：

(4)WindowsXP是32位的操作系統(tǒng)，提供了家用和商業(yè)工作站兩種版本，同時還發(fā)布了64位版本的Windows

XP系統(tǒng)；

(5)WindowsNT是微軟公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)中融入了許多面向網(wǎng)絡(luò)的功能。

12.試從交互性、及時性以及可靠性方面，將分時系統(tǒng)與實時系統(tǒng)進行比較。

答：(1)交互性。實時信息處理系統(tǒng)雖然也具有交互性，但這里人與系統(tǒng)的交互僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定

的專用服務(wù)程序。它不像分時系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)處理和資源共享等服務(wù)。

(2)及時性。實時信息處理系統(tǒng)對實時性的要求與分時系統(tǒng)類似，都是以人所能接受的等待時間來確定的；

而實時控制系統(tǒng)的及時性，則是以控制對象所要求的開始截止時間或完成截止時間來確定的，一般為秒級到亳秒

級，甚至有的要低于100微秒。

(3)可靠性。分時系統(tǒng)雖然也要求系統(tǒng)可靠，但相比之下，實時系統(tǒng)對可靠性的要求更高。因為任何差錯

都可能帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至是無法預(yù)料的災(zāi)難性后果，所以在實時系統(tǒng)中，往往都采取了多級容錯措施來

保障系統(tǒng)的安全性及數(shù)據(jù)的安全性。

13.0S有哪幾大特征?其最基本的特征是什么？

答：(1)并發(fā)性：所謂并發(fā)性(Concurrence),是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。

(2)共爭性：所謂共享(Sharing),是指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個并發(fā)執(zhí)行的進程(線程)共同使用，

相應(yīng)地，把這種資源的共同使用稱為資源共享，或稱為資源復(fù)用。

(3)虛擬性：所謂“虛擬"(Virtual),是指通過某種技術(shù)把一個物理實體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物。

(4)異步性：進程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進，即不確定性。

其中，井發(fā)特征是操作系統(tǒng)最基本的特征，其它三個特征都是以并發(fā)特征為前提的。

14.處理機管理有哪些主要功能?它們的主要任務(wù)是什么？

答：處理機管理的主要功能是進程控制、進程同步、進程通信和調(diào)度。

(1)進程控制：為作業(yè)創(chuàng)建進程，并為之分配必要的資源；進程結(jié)束時撤箱進程，及時回收該進程所占用

的各類資源；以及控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換；

(2)進程同步：為多個進程(含線程)的運行進行協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)分為進程互斥方式和進程同步方式；

(3)進程通信：用來實現(xiàn)在相互合作的進程之間的信息交換；

(4)處理機調(diào)度：在后備隊列上等待的每個作業(yè)都必須經(jīng)過調(diào)度才能執(zhí)行，在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，包括作

'業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度兩步：

①作業(yè)調(diào)度。從后備隊里按照一定的算法，選擇出若干個作業(yè)，為它們分配運行所需的資源(首先是分配內(nèi)

存)。

②進程調(diào)度。從進程的就緒隊列中，按照一定算法選出一個進程，把處理機分配給它，并為它設(shè)置運行現(xiàn)場，

使進程投入執(zhí)行。

15.內(nèi)存管理有哪些主要功能沱們的主要任務(wù)是什么？

答：內(nèi)存管理的主要功能有內(nèi)存分配、內(nèi)存保護、地址映射和內(nèi)存擴充。

(1)內(nèi)存分配：內(nèi)存分配的主要任務(wù)是為每道程序分配內(nèi)存空間，使它們“各得其所”；提高存儲器的利

用率，減少不可用的內(nèi)存空間；允許正在運行的程序申請附加的內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)動態(tài)增長的需要；

(2)內(nèi)存保護：內(nèi)存保護的主要任務(wù)是確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間內(nèi)運行，彼此互不干擾；

絕不允許用戶程序訪問操作系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)；也不允許用戶程序轉(zhuǎn)移到非共享的其它用戶程序中去執(zhí)行；

(3)地址映射：為使程序能正確運行，存儲器管理必須提供地址映射功能，以將地址空間口的邏輯地址轉(zhuǎn)

換為內(nèi)存空間中與之對應(yīng)的物理地址，該功能應(yīng)在硬件的支持下完成；

(4)內(nèi)存擴充：借助于虛擬存儲技術(shù)，從邏輯上去擴充內(nèi)存容量，使用戶所感覺到的內(nèi)存容量比實際內(nèi)存

容量大得多，以便讓更多的用戶程序并發(fā)運行。

16.設(shè)備管理有哪些主要功能?其主要任務(wù)是什么？

答：設(shè)備管理的主要功能有緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理。設(shè)備管理的主要任務(wù)是完成用戶進程提出的

I/O請求，為用戶進程分配其所需的I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率；提高I/O設(shè)備處理速度；方便用

戶使用I/O設(shè)備。

(1)緩沖管理?？捎行У鼐徍虲PU與I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾，提高CPU的利用率，進而提高系統(tǒng)吞吐

量；

(2)設(shè)備分配。設(shè)備分配的基本任務(wù)是根據(jù)用戶進程的1/0請求、系統(tǒng)的現(xiàn)有資源情況以及按照某種設(shè)備

的分配策略，為之分配其所需的設(shè)備；

(3)設(shè)備處理。設(shè)備處理程序又稱為設(shè)備驅(qū)動程序。其基本任務(wù)是實現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信。

17.文件管理有哪些主要功能?其主要任務(wù)是什么？

答：文件管理主要功能有文件存儲空間的管理、目錄管理、文件的讀/寫管理和保護。文件管理的主要任務(wù)

是對用戶文件和系統(tǒng)文件進行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性。

(1)文件存儲空間的管理。其主要任務(wù)是為每個文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率，并能有助

于提高文件系統(tǒng)的存、取速度。

(2)目錄管理。目錄管理的主要任務(wù)是為每個文件建立其目錄項，并對眾多的目錄項加以有效的組織，以

方便實現(xiàn)按名存取，即用戶只須提供文件名便可對該文件進行存取。

(3)文件的讀/寫管理和保護。該功能是根據(jù)用戶的請求，從外存中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入外存，同時防

止系統(tǒng)中的文件被非法竊取和破壞。

18.是什么原因使操作系統(tǒng)具有異步性特征？

答：由于各用戶程序性能的不同，不同程序?qū)?nèi)存的使用開始時間、結(jié)束時間、中斷時間是不可預(yù)知的，比

如，有的側(cè)重于計算而較少需要I/O設(shè)備，而有的程序其計算少而I/O設(shè)備讀寫較多，這樣，很可能是先進入內(nèi)

存的作業(yè)后完成，而后進入內(nèi)存的作業(yè)先完成?；蛘哒f，進程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進，此即進程的異

步性(Asynchronism)o

19.模塊接U法存在哪些問題?可通過什么樣的途徑來解決?

答：(1)模塊接口法存在的問題：

①在OS設(shè)計階段，對各模塊間的接口設(shè)計很難滿足在模塊完成后對接口的實際需求。

②在OS設(shè)計階段，設(shè)計者必須做出一系列的決定(決策)，每一個決定必須建立在上一個決定的基礎(chǔ)上。但

在模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計中，各模塊的設(shè)計齊頭并進，無法尋找到一個可靠的決定順序，造成各種決定的無序性，使程

序設(shè)計人員很難做到設(shè)計中的每一步?jīng)Q定都建立在可靠的基礎(chǔ)上，因此模塊接口法乂被稱為“無序模塊法”。

(2)解決途徑：將模塊接口法的決定順序從無序變?yōu)橛行?，引入有序分層法，可以保證系統(tǒng)的正確性，易

擴充性和易維護性。

20.在微內(nèi)核OS中，為什么要采用客戶/服務(wù)器模式？

答：由于客戶/服務(wù)器模式具有非常多的優(yōu)點：①數(shù)據(jù)的分布處理和存儲；②便于集中管理；③靈活性和可

擴充性；④易于改編應(yīng)用軟件。故在單機微內(nèi)核操作系統(tǒng)中幾乎無一一例外地都采用客戶/服務(wù)器模式，將操作系

統(tǒng)中最基本的部分放入內(nèi)核中，而把操作系統(tǒng)的絕大部分功能都放在微內(nèi)核外面的組服務(wù)器(進程)中實現(xiàn)。

21.試描述什么是微內(nèi)核OS。

答：微內(nèi)核OS主要有以下四個方面的特征：

①足夠小的內(nèi)核。能實現(xiàn)現(xiàn)代0S最基本的核心功能的部分。微內(nèi)核并非是一個完整的0S,而只是操作系統(tǒng)

中最基本的部分。

②基于客戶/服務(wù)器模式。將操車系統(tǒng)中最基本的部分放入內(nèi)核中，而把操作系統(tǒng)的絕大部分功能都放在微

內(nèi)核外面的一組服務(wù)器(進程)中實現(xiàn)。

③應(yīng)用“機制與策略分離”原理。在傳統(tǒng)的OS中，將機制放在OS的內(nèi)核的較低層，把策略放在內(nèi)核的較高

層次中。而在微內(nèi)核操作系統(tǒng)中，通常將機制放在05的微內(nèi)核中。正因為如此，才有可能將內(nèi)核做得很小。

④采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。確保操作系統(tǒng)的“正確性”、“可靠性”、“易修改性”、“易擴展性”等，并提高

操作系統(tǒng)的設(shè)計速度。

22.在基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的0S中，應(yīng)用了哪些新技術(shù)？

答：在設(shè)計微內(nèi)核0S時，采用了面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，其中的“封裝”，“繼承”，“對象類”和“多態(tài)性”，

以及在對象之間采用消息傳遞機制等，都有利于提高系統(tǒng)的“正確性”、“可靠性”、“易修改性”、“易擴展

性”，而且還能顯著地減少開發(fā)系統(tǒng)所付出的開銷。

23.何謂微內(nèi)核技術(shù)?在微內(nèi)核中通常提供了哪些功能？

答：把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次(即用戶模式)中去運行，而留下一個盡量小的內(nèi)核，

用它來完成操作系統(tǒng)最基本的核心功能，這種技術(shù)被稱為微內(nèi)核技術(shù)。

在微內(nèi)核中通常提供了進程(線程)管理、低級存儲器管理、中斷和陷入處理功能。

24.微內(nèi)核操作系統(tǒng)具有哪些優(yōu)點?它為何能有這些優(yōu)點？

答：由于微內(nèi)核0S結(jié)構(gòu)是建立在模塊化、層次化結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的，并采用了客戶/服務(wù)器模式和面向?qū)ο蟮?/p>

程序設(shè)計技術(shù)，由此可見，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的0S是集各種技術(shù)優(yōu)點之大成，主要優(yōu)點如下：

(1)提高了系統(tǒng)的可擴展性。微內(nèi)核0S的許多功能是由相對獨立的服務(wù)器軟件來實現(xiàn)的，當(dāng)開發(fā)了新的硬

件和軟件時，微內(nèi)核0S只須在相應(yīng)的服務(wù)器中增加新的功能，或再增加?個專門的服務(wù)器即可；

(2)增強了系統(tǒng)的可靠性。微內(nèi)核是經(jīng)過精心設(shè)計和嚴(yán)格測試的，極具可靠性：另一方面是它提供了規(guī)范

而精簡的應(yīng)用程序接口(API),為微內(nèi)核外部的程序編制高質(zhì)量的代碼創(chuàng)造了條件。此外，由于所有服務(wù)器都是

運行在用戶態(tài)，服務(wù)器與服務(wù)器之間采用的是消息傳遞通信機制，因此，當(dāng)某個服務(wù)器出現(xiàn)錯誤時，不會影響內(nèi)

核，也不會影響其它服務(wù)器的正常運行；

(3)可移植性。使其能較容易地運行在不同的計算機硬件平臺上；

(4)提供了對分布式系統(tǒng)的支持。由于在微內(nèi)核0S中，客戶和服務(wù)器之間以及服務(wù)器和服務(wù)器之間的通信，

是采用消息傳遞通信機制進行的，致使微內(nèi)核0S能很好地支持分行式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；

(5)融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)。有利于提高系統(tǒng)的“正確性”、“可靠性”、“易修改性”、“易擴展性”等，

而且還能顯著地減少開發(fā)系統(tǒng)所付出的開銷。

微內(nèi)核操作系統(tǒng)的優(yōu)點：①提高了系統(tǒng)的可擴展性；②增強了系統(tǒng)的可靠性；③增強了系統(tǒng)的可移植性；④

提供了對分布式系統(tǒng)的支持；⑤融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)。

原因：微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)是建立在模塊化、層次化結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的，并采用了客戶/服務(wù)器模式和面向?qū)ο蟮某?/p>

序設(shè)計技術(shù)。

1.3考研真題與典型題詳解

一、選擇題

L在單處理機系統(tǒng)中，可并行的是（）。［2009年統(tǒng)考］

I.進程與進程

II.處理機與設(shè)備

III.處理機與通道

IV.設(shè)備與設(shè)備

A,I、II和HI

B.LII和

IVC.RIII

和IVD.II、

III和IV

【答案】D

【解析】單處理機即只有一個處理機（此處不包含多核的情況），某時刻處理機只能執(zhí)行一個進程，所以進程

與進程之間不能并行執(zhí)行。處理機、通道、設(shè)備都能并行執(zhí)行，比如同時打?。ㄔO(shè)備）、計算（處理機）、傳輸數(shù)據(jù)

（通道控制內(nèi)存與外存間數(shù)據(jù)交換）。

換個角度來想，進程的執(zhí)行必須要依賴處理機，而一個處理機同時只能處理一個進程，所以單處理機系統(tǒng)中

進程就不可以并行；而其他選項依賴的是不同部件，因此可以并行。

明確一個概念，即使是采用了多道程序設(shè)計技術(shù)的系統(tǒng)，只要是單處理機，進程就不可以并行，而只是并發(fā)。

因此如果題目改成“采用多道程序設(shè)計技術(shù)的單處理機系統(tǒng)”，答案依然不變。

2,訂購機票系統(tǒng)處理來自各個終端的服務(wù)請求，處理后通過終端回答用戶，所以它是一個（）。

A.分時系統(tǒng)

B.多道批處理系統(tǒng)

C.計算機網(wǎng)絡(luò)

D.實時信息處理系統(tǒng)

【答案】D

【解析】分時系統(tǒng)的主要特點是：交互性、及時性、獨立性和多路性；多道批處理系統(tǒng)的主要特征是：多道

性、無序性和調(diào)度性；計算機網(wǎng)絡(luò)的主要特點是數(shù)據(jù)通信和資源共享；而實時信息處理系統(tǒng)強調(diào)的是根據(jù)用戶提

出的查詢要求進行信息檢索和處理，并在較短的時間內(nèi)對用戶作出正確的響應(yīng)，與題目描述一致。

3.批處理操作系統(tǒng)的目的是（）。

A.提高系統(tǒng)與用戶的交互性能

B.提高系統(tǒng)資源利用率

C.降低用戶作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間

D.減少用戶作業(yè)的等待時間

【答案】B

【解析】在批處理系統(tǒng)中，操作人員將作業(yè)成批地裝入計算機中，由操作系統(tǒng)在計算機某個特定區(qū)域（一般

稱為輸入井）將其組織好并按一定的算法選擇其中的一個或幾個作業(yè)，將其調(diào)入內(nèi)存使其運行。運行結(jié)束后，把

結(jié)果放入“輸出井”，由計算機統(tǒng)一輸出后，交給用戶。批處理系統(tǒng)的主要優(yōu)點是系統(tǒng)吞吐量大、資源利用率高。

批處理系統(tǒng)的主要缺點是交互能力比較差、作業(yè)周轉(zhuǎn)時間長。

4.（）不是設(shè)計實時操作系統(tǒng)主要的追求目標(biāo)。

A.安全可靠

B.資源利用率

C.及時響應(yīng)

D.快速處理

【答案】B

【解析】實時系統(tǒng)最主要的特征就是其快速的處理能力，適應(yīng)這種實時性的要求。實時系統(tǒng)在設(shè)計時力求簡

單而實用。-?般的實時操作系統(tǒng)都抵有高精度的實時時鐘；具有快速的中斷響應(yīng)和中斷處理能力，能夠及時響應(yīng)

用戶的請求；支持多道程序設(shè)計，任務(wù)調(diào)度算法簡單實用，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡潔明了，任務(wù)切換速度快，能夠處理時間

驅(qū)動的任務(wù)（周期性任務(wù)）和事件驅(qū)動的任務(wù)；可靠性高；具有較強的系統(tǒng)再生能力。但資源利月率并不是實時

操作系統(tǒng)設(shè)計時主要的追求目標(biāo)。

4.用戶可以通過（）兩種方式來使用計算機。

A.命令方式和函數(shù)方式

B.命令方式和系統(tǒng)調(diào)用方式

C.命令方式和文件管理方式

D.設(shè)備管理方式和系統(tǒng)調(diào)用方式

【答案】B

【解析】用戶可以通過以下兩種方式來使用計算機：

①命令方式。這是指由OS提供的一組聯(lián)機命令（語言），用戶可通過鍵盤鍵入有關(guān)的命令，興宜接操縱計算

機系統(tǒng)。

②系統(tǒng)調(diào)用方式。OS提供了一組系統(tǒng)調(diào)用，用戶可在應(yīng)用程序中通過調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用來操縱計算機。

5.操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中位于（）之間。

A.CPU和用戶之間

B.中央處理器CPU

C.計算機硬件和用戶

D.計算機硬件和軟件之間

【答案】C

【解析】現(xiàn)代操作系統(tǒng)是一個復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，它與計算機硬件系統(tǒng)有著緊密聯(lián)系，也與用戶有密不可分的

關(guān)系，它在計算機系統(tǒng)中位于計算機裸機和計算機用戶之間，用戶通過OS來使用計算機系統(tǒng)。或者說，用戶在

OS幫助下，能夠方便、快捷、安全、可靠地操縱計算機硬件和運行自己的程序。

6.操作系統(tǒng)是對（）進行管理的軟件。

A.軟件

B.硬件

C計算機資源

D.應(yīng)用程序

【答案】C

【解析】從?般用戶的觀點，可把OS看做是用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口；從資源管理的觀點看，則

可把OS視為計算機系統(tǒng)資源的管理者。另外，OS實現(xiàn)了對計算機資源的抽象，隱藏了對硬件操作的細(xì)節(jié)，使用

戶能更方便地使用機器。操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件，它管理著計算機的軟硬件資源。軟件資源是指計算機中的應(yīng)用程

序和數(shù)據(jù)。

二、填空題

1.多道運行的特征之一是宏觀上并行，它的含義是.

【答案】同時進入系統(tǒng)的幾道程序都是處在運行過程中，即它們先后開始了各自的運行，但均沒有運行完。

【解析】為了進一步提高資源的利用率和系統(tǒng)的吞吐量，引入了多道程序設(shè)計的技術(shù)。它按一定的算法從隊

列選擇若干個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，共享CPU和系統(tǒng)的各種資源，并發(fā)地執(zhí)行。在多道程序環(huán)境下，若干個程序宏觀上

同時執(zhí)行，微觀上交替執(zhí)行。

2.Windows95/98是____類型的操作系統(tǒng)，WindowsNT是類型的操作系統(tǒng)，DOS是_______類型的

操作系統(tǒng)。

【答案】單用戶多任務(wù)；多用戶多任務(wù)；單用戶單任務(wù)

【解析】Windows95/98WindowsNT和DOS都屬于微機操作系統(tǒng)。微機操作系統(tǒng)可分為單用戶單任務(wù)操作

系統(tǒng)、單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)和多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。

單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，只允許一個用戶上機，且只允許用戶程序作為一個、任務(wù)達(dá)行，這是i種

最簡單的微機操作系統(tǒng)，主要配置在8位微機和16位微機上，最有代表性的單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)是CP/M和

DOS.,

單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，只允許一個用戶上機，但允許將一個用戶程序分為若干個任務(wù)，使它們并

發(fā)執(zhí)行，從而有效地改善系統(tǒng)的性能。目前在32位微機上所配置的32位微機操作系統(tǒng)，大多數(shù)是單用戶多任務(wù)

操作系統(tǒng)，其中最有代表性的是OS/2和Windows95/98o

多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，允許多個用戶通過各自的終端，使用同一臺主機，共享主機系統(tǒng)中的各類

資源，而每個用戶程序又可進一步分為幾個任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)行，從而可進一步提高資源利用率和增加系統(tǒng)吞

吐量。在大、中、小型機中所配置的都是多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)：而在32位微機上，也有不少是配置的多用戶

多任務(wù)操作系統(tǒng)。其中，最有代表性的是WindowsNT和UNIX。

3.多道程序設(shè)計的特點是多道、和-0

【答案】宏觀上并行：微觀上串行

【解析】為了進一步提高資源的利用率和系統(tǒng)的吞吐量，引入了多道程序設(shè)計的技術(shù)。它按一定的算法從隊

列選擇若干個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，共享CPU和系統(tǒng)的各種資源，并發(fā)地執(zhí)行。在多道程序環(huán)境下，若干個程序宏觀上

同時執(zhí)行，微觀上交替執(zhí)行。當(dāng)其口一個程序由于某種原因而不能占用CPU時，其他程序占用CPU,提高了CPU

的利用率。因此，多道程序設(shè)計的特點是多道、宏觀上并行和微觀上串行。

4.操作系統(tǒng)是對計算機進行程序，是和用戶的接口。

【答案】控制和管理，合理組織計算機系統(tǒng)的工作流程；計算機硬件

【解析】計算機操作系統(tǒng)是隨著計算機研究和應(yīng)用的發(fā)展逐步形成并發(fā)展起來的，它是計算機系統(tǒng)中最基本

的系統(tǒng)軟件。設(shè)置操作系統(tǒng)的主要目的是：

(1)控制和管理計算機系統(tǒng)的軟、硬件資源，使之得到有效利用；

(2)合理組織計算機系統(tǒng)的工作流程，以增強系統(tǒng)的處理能力；

(3)提供用戶與操作系統(tǒng)之間的軟件接口，使用戶能通過操作系統(tǒng)方便地使用計算機。

總之，所謂計算機操作系統(tǒng)就是指控制和管理計算機的軟、硬件資源，合理組織計算機的工作流程，方便用

戶使用的程序集合。

5.所謂操作系統(tǒng)虛擬機的概念，是指

【答案】操作系統(tǒng)為用戶使用計算機提供了許多服務(wù)，從而把一臺難于使用的裸機抽象成了功能更強大、使

用更方便的計算機系統(tǒng)，這種計算機系統(tǒng)稱為虛擬機。

【解析】一臺由硬件組成的計算機稱為裸機，不易使用。操作系統(tǒng)為用戶使用計算機提供了許多服務(wù)，從而

把一臺難于使用的裸機改造成功能更強大、使用更方便的計算機系統(tǒng)，這種計算機系統(tǒng)稱為虛擬機。所謂虛擬，

是指把一個物理上的實體變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物。前者是實際存在的，而后者是虛的，只是用戶的一種感覺。

在單CPU的計算機系統(tǒng)中能同時運行多道程序，好像每個程序都獨享一個CPU,這就是虛擬。在構(gòu)造操作系統(tǒng)時，

把操作系統(tǒng)分成若干層，每層完成特定的功能，從而形成一個虛擬機。下層的虛擬機為上層的虛擬機提供服務(wù)，

這樣逐次擴充以完成操作系統(tǒng)的功能。

6.批處理系統(tǒng)主要解決問題，分時系統(tǒng)主要解決問題。

【答案】吞吐量；交互性

【解析】批處理系統(tǒng)主要是解決吞吐量問題，其主要優(yōu)點是系統(tǒng)吞吐量大，資源利用率高；其主要缺點是交

互能力比較差。為了解決批處理系統(tǒng)的交互能力差就出現(xiàn)了分時系統(tǒng)。交互性是分時系統(tǒng)的主要特征之一，它主

要是指用戶通過終端設(shè)備(如鍵盤、鼠標(biāo))向系統(tǒng)發(fā)出請求，并根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)結(jié)果再向系統(tǒng)發(fā)出請求，直至獲

得滿意的結(jié)果。

三、綜合題

1.什么是操作系統(tǒng)?它有什么基本特征？

答：操作系統(tǒng)(OperatingSystem,?稱OS)是一個管理計算機系統(tǒng)資源，控制程序運行的系統(tǒng)軟件，它

為用戶提供了一個方便、安全、可靠的工作環(huán)境和界面。它有4個基本特征。

并發(fā)性：指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生；

共享性：指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個并發(fā)執(zhí)行的進程共同使用；

虛擬性：指通過某種技術(shù)把一個物理實休變成若干個邏輯上的對應(yīng)物；

異步性：即不確定性。在多道程序設(shè)計中，各個程序之間存在著直接或間接的聯(lián)系，程序的推進速度受它的

運行環(huán)境的影響。這時同一程序和數(shù)據(jù)的多次運行可能得到不同的結(jié)果：程序的運行時間、運行順序也具有不確

定性；外部輸入的請求、運行故障發(fā)生的時間難以預(yù)測，這些都是不確定性的表現(xiàn)。

2.分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)的主要區(qū)別是什么?設(shè)計適應(yīng)于實時環(huán)境的主要困難是什么？

答：可以從多路性、獨立性、及時性、交互性和可靠性5個方面對分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)進行比較。

(1)多路性。實時信息處理系統(tǒng)與分時系統(tǒng)一樣具有多路性。系統(tǒng)按分時原則為多個終端客戶服務(wù)；而對

實時控制系統(tǒng)，其多路性則主要表現(xiàn)在對多路的現(xiàn)場信息進行采集以及對多個對象或多個執(zhí)行機溝進行控制；

(2)獨立性。實時信息處理系統(tǒng)與分時系統(tǒng)一樣具有獨立性。每個終端用戶在向?qū)崟r系統(tǒng)提出服務(wù)請求時，

是彼此獨立的操作，互不干擾；而在實時控制系統(tǒng)中信息的采集和對對象的控制，也彼此互不干擾；。

(3)及時性。實時信息系統(tǒng)對實時性的要求與分時系統(tǒng)類似，都是以人所能接受的等待時間來確定；而實

時控制系統(tǒng)的及時性，則是以控制對象所要求的開始截止時間或完成截止對間來確定的，?般為秒級、百毫秒級

直至毫秒級，甚至有的要低于100微秒；

(4)交互性。實時信息處理系統(tǒng)具有交互性，但這里人與系統(tǒng)的交互，僅限于訪問系統(tǒng)中英些特定的專用

服務(wù)程序。它不像分時系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)、資源共享等服務(wù)；

(5)可靠性。分時系統(tǒng)要求系統(tǒng)可靠，相比之卜，實時系統(tǒng)對系統(tǒng)可靠性要求更高，因為任何差錯都可能

帶來巨大的經(jīng)濟損失甚至無法預(yù)料的災(zāi)難性后果。因此，在實時系統(tǒng)中，采取了多級容錯措施來保證系統(tǒng)的安全

及數(shù)據(jù)的安全。

3.在計算機配置上，操作系統(tǒng)有哪幾方面的目標(biāo)？

答：計算機配置操作系統(tǒng)是為了方便用戶(方便性)、提高效率(有效性)、功能擴展和環(huán)境開放(可擴充性)。

目前存在著多種類型的0S,不同類型的0S其目標(biāo)各有所側(cè)重,在計算機硬件上配置的OS的目標(biāo)有以下幾

點：

(1)方便性。配置OS后可使計算機系統(tǒng)更容易使用。一個未配置OS的計算機系統(tǒng)是難以使用的，因為計

算機硬件只能識別。和1這樣的機器代碼。如果用戶在計算機硬件上配置了0S,用戶便可通過os提供的各種命

令來使用計算機系統(tǒng)。

(2)有效性。在未配置0S的計算機系統(tǒng)中，諸如CPU、I/O設(shè)備等各類資源，都會經(jīng)常處于空閑狀態(tài)而得

不到充分利用；內(nèi)存及外存中所存放的數(shù)據(jù)由于無序而浪費了存儲空間。配置了0S后，可使CPU和I/O設(shè)備由

于能俁持忙碌狀態(tài)而得到更為有效的利用，且由于使內(nèi)存和外存中存放的數(shù)據(jù)有序而節(jié)省了存儲空間。此外，0S

還可以通過合理地組織計算機的工作流程，從而可進一步改善系統(tǒng)的資源利用率及提高系統(tǒng)的吞吐量。

(3)方便性和有效性是操作系統(tǒng)最重要的兩個目標(biāo)。在過去很長一段時間內(nèi)，由于計算機系統(tǒng)昂貴，因而

使其有效性比方便性更為重要。正因如此，現(xiàn)在的大多數(shù)操作系統(tǒng)理論都著重于如何提高計算機系統(tǒng)資源的利用

率和系統(tǒng)吞吐量問題。但是，近10年來在微機上所配置的操作系統(tǒng)，則更重視其方便性。

(4)可擴充性。超大規(guī)模集成電路的誕生，以及各種由不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的硬件設(shè)備在使用上必然存在著

將來要進行擴展的可能。那么0S的設(shè)計就必須考慮到將來可能存在的硬件擴充功能或更新的問題，為此，就必

須提供統(tǒng)一的接口，充分考慮兼容性的問題。

4.舉例說明為什么操作系統(tǒng)起到了擴展機器的作用？［北大2004年研］

答：操作系統(tǒng)把真實的硬件情況在程序員面前隱藏起來，而表現(xiàn)為一組友好的、簡單的、可以被讀/寫的命

名文件的程序就是操作系統(tǒng)。就如同隱藏磁盤硬件，表現(xiàn)為一個簡單的面向文件的接口一樣，操作系統(tǒng)還隱藏了

很多令人厭煩的中斷、定時器、內(nèi)存管理以及其他一些低層特性。在這種情況下，操作系統(tǒng)所提供的對硬件的抽

象更簡單，更容易使用。例如，對于最基本的命令read與write,每個read及write命令都需要13個參數(shù)，

這些參數(shù)被組合在一個9字節(jié)的數(shù)據(jù)中。這些參數(shù)給出了需要讀的磁盤塊的地址、每磁道的扇區(qū)數(shù)、物理介質(zhì)上

所使用的記錄模式、扇區(qū)間的間隔以及遇到數(shù)據(jù)刪除標(biāo)志時需要做些什么。當(dāng)操作完成的時候，控制芯片會返回

23個狀態(tài)以及錯誤碼，它們會被組合到7個字節(jié)長的數(shù)據(jù)中。不僅如此，編寫軟盤驅(qū)動程序的程序員還必須隨

時留意驅(qū)動器的電動機是開著的還是關(guān)著的。如果電動機是關(guān)著的，在讀/寫數(shù)據(jù)前，它必須被打開(伴隨很長

一段啟動延時)。電動機也不能長時間開著，否則會使軟磁盤因磨損過度而損壞。這就要求程序員必須在長啟動

延時及磁盤磨損度（磨損會使磁盤上的數(shù)據(jù)丟失）之間尋找一種平衡。這對程序員來說是非常困難的。程序員所想

要的，是一種簡單的、高級的抽象。對于這一問題，一個典型的抽象就是磁盤上包含一組已被命名的文件，每一

個文件都可能被打開來寫或讀，最后，文件會被關(guān)閉。諸加記錄信息是否需要調(diào)整頻率、電動機的當(dāng)前狀態(tài)等細(xì)

節(jié)問題在這一抽象中就不會再出現(xiàn)在用戶的面前。

在這種觀點中，操作系統(tǒng)的功能在用戶面前就等同于是一臺擴展了的機器或者說是虛擬的機器，它使得在硬

件上面的編程更加容易。

第二章進程管理

2.1復(fù)習(xí)筆記

一、進程的基本概念

（一）程序的順序執(zhí)行及其特征

1.程序的順序執(zhí)行

通?？梢园岩粋€應(yīng)用程序分成若干個程序段，在各程序段之間，必須按照某種先后次序順序執(zhí)行，僅當(dāng)前一

操作（程序段）執(zhí)行完后，才能執(zhí)行后繼操作。

2.程序順序執(zhí)行時的特征：

（1）順序性；（2）封閉性；（3）可再現(xiàn)性。

（二）前趨圖

前趨圖（PrecedenceGraph）是一個有向無循環(huán)圖，記為DAG（DirectedAcyclicGmphj,用于描述進程

之間執(zhí)行的前后關(guān)系。

（三）程序的并發(fā)執(zhí)行及其特征

1.程序的并發(fā)執(zhí)行

圖2-1顯示出了輸入、計算和打卬這三個程序?qū)σ慌鳂I(yè)進行處理的情況。

、\、、、、\、

―飛—電―

圖27并發(fā)執(zhí)行時的前趨圖

在該例中存在下述前趨關(guān)系：k-Ch-li+lG—PG-Ci+l,Pi-P+,而1+和Ci及Pi?是重疊的，