《计算机操作系统》汤子瀛版学习与习题（一）

典例分析与解答

【例1】：试说明操作系统与硬件、其他系统软件以及用户之间的关系

答：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件和软件资源并向用户提供良好的界面。操作系统与硬件紧密相关，它直接管理着硬件资源，为用户完成所有与硬件相关的操作，从而极大地方便了用户对硬件资源的使用并提高了硬件资源的利用率。操作系统是一种特殊的系统软件，其他软件系统在操作系统的基础之上，可获得操作系统提供的大量服务，也就是说操作系统是其他系统软件与硬件之间的接口。而一般用户使用计算机除了需要操作系统支持外，还需要用到大量的其他系统软件和应用软件，以使其工作更加方便和高效。可见，硬件、操作系统、其他系统软件、应用程序和用户之间存在着如下表所示的层次关系：

【例2】什么是多道程序技术？在OS中引入该技术，带来了哪些好处？

答：多道程序技术是指在内存中同时存放若干个作业，并使它们共享系统资源且同时运行的技术。

好处：

1. 提高CPU利用率。可同时把若干道程序装入内存，并使它们交替地执行，保持CPU处于忙状态。
2. 提高内存和I/O设备的利用率。并发运行充分利用了内存空间和多种类型的I/O设备。
3. 增加系统吞吐量。

【例3】微内核结构具有哪些优点？为什么？

答：优点：

1. 提高了系统的可扩展性。在微内核结构中，OS的大部分功能都是由相对独立的服务器实现的，用户可以根据需要，选配其中的部分或全部服务器；还可以随着计算机硬件和OS技术的发展，相应地更新若干服务器或增加一些新的服务器。
2. 增强了OS的可靠性。由于所有的服务器都是运行在用户态，他们不能直接访问硬件，因此，当某个服务器出现错误时，通常只会影响到他自己而不会引起内核和其他服务器的损坏和崩溃。
3. 可移植性更好。在微内核的OS中，所有与特定CPU和I/O设备硬件相关的代码，均放在内核和内核下面的硬件隐藏层中，而操作系统其它绝大部分（即各种服务器）均与硬件平台无关，因而，把操作系统移植到另一硬件平台上所需做的改动比较小。
4. 适用于分布式系统。对用户进程（即客户）而言，如果他通过消息传递与服务器通信，那么他只需发送一个请求，然后等待服务器发来的响应，而根本无需知道这条消息是在本地机就处理还是通过网络送给远地机上的服务器处理。

习题

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 ，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 处理机和存储器 ，以及文件和设备。这里的 处理机 管理主要是对进程进行管理。
2. 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，而实时系统的响应时间则是由 控制对象所能接受的时延 决定的。
3. 并发性是指若干事件在同一时间间隔内发生。
4. 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 。
5. 设计现代OS的主要目标是 提高资源利用率 和 方便用户 。
6. 单道批处理系统是在解决 人机矛盾 和 CPU与I/O设备速度不匹配 的矛盾中发展起来的。
7. 在单处理机环境下的多道程序设计具有 多道、宏观上同时运行、微观上交替运行 的特点。
8. 现代操作系统的两个最基本特征是 并发和资源共享 ，除此之外，它还具有 虚拟性和异步性 的特征。
9. 从资源管理的角度看，操作系统具有四大功能： 处理机管理、设备管理、存储器管理、文件管理 ，而为了方便用户，操作系统还必须提供 友好的用户接口 。
10. 分时系统的基本特征是： 多路性、独立性、交互性、及时性 。
11. 现代操作系统中还加入了 系统安全、网路、多媒体 功能。
12. 操作系统的基本类型主要有： 批处理系统、分时系统、实时系统 。
13. 批处理系统的主要优点是： 资源利用率高、系统吞吐量大 ，缺点是： 无交互作用能力、作业平均周转时间长 。
14. 实现分时系统的关键问题是： 人机交互 ，为此必须引入 时间片 的概念，并采用 时间片轮转 算法。
15. 实时系统可分为 实时信息处理系统、实时控制系统、多媒体系统和嵌入式系统 等类型。
16. 为了使实时系统可靠安全，通常不强求 资源利用率 。
17. 当前比较流行的微内核操作系统结构，是建立在层次化结构的基础上的，而且还采用了 客户机/服务器 模式和 面向对象程序设计 技术。