操作系统 第一章 操作系统概论 大纲要点

一、课程内容

1）操作系统的概念

2） 操作系统的作用及特征

3）操作系统的体系结构及功能

4）操作系统的发展历史及分类

5）操作系统的结构设计

二、学习目的与要求

• 本章的学习目的是要求考生熟悉操作系统的基本概念、操作系统的作用及特征。

• 掌握典型操作系统的体系结构和基本功。

• 理解计算机操作系统按照不同应用方式进行的类型划分。

• 了解操作系统的发展过程。

• 熟悉常用操作系统的结构设计方法。

• 本章重点是掌握操作系统的定义要点以及操作系统在计算机系统中的地位和作用，熟悉其特征。

• 难点是对操作系统体系结构的理解。

三、考核内容与考核要求

1）操作系统的地位和作用，要求达到“识记”层次。

• 操作系统是计算机资源的管理者
• 操作系统通过接口为用户提供各种服务
• 操作系统是虚拟机和扩展的机器

2） 操作系统的特征，要求达到“领会”层次。

• 并发性
• 共享性
• 虚拟性
• 随机性

3）操作系统的体系结构，要求达到“领会”层次。

• Windows操作系统的结构体系
• UNIX操作系统的结构体系
• Linux操作系统的体系结构
• Android操作系统的体系结构

4）操作系统的发展历史及分类，要求达到“识记”层次。

• 批处理操作系统
• 分时操作系统
• 实时操作系统
• 嵌入式操作系统
• 个人计算机操作系统
• 网络操作系统
• 分布式操作系统

5）操作系统的结构设计，要求达到“领会”层次。

• 整体式结构
• 层次式结构
• 微内核结构

思考题与练习题

01）什么是操作系统？请说明操作系统在计算机系统中作用和地位。

操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合：它们能够有效地组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活，方便，有效地使用计算机，并使整个计算机系统能够高效的运行。

02）操作系统管理计算机系统的那些资源？

操作系统的任务之一是组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源。

03）请从资源管理的角度说明操作系统的主要功能。

将所有软件和硬件资源一一加以登记，资源的名称、类型、数量、用途、完好状态以及目前使用状态等所有信息，均在有关数据结构中保存，并动态地、实时地不断更新着这些数据。
让操作系统根据用户对各种资源的需求情况，资源的当前分配和使用情况以及有关的资源调度策略，对资源进行有效的组织和管理。

04）操作系统有那些基本特征。

1. 并发性

并发性是指在计算机系统中同时存在若干个运行着的程序，从宏观上看，这些程序在同时向前推进。

2. 共享性

共享性是指操作系统程序与多个用户程序共用系统中的各种资源。这种共享性是在操作系统控制下实现的。

3. 随机性

操作系统的运行是在一种随机的环境下进行的。这种随机环境的含义是，操作系统不能对所运行的程序的行为以及硬件设备的情况做出任何事先的假定。

4. 虚拟性

05）比较Windows，UNIX，Linux操作系统的体系结构，有什么异同？

06）Android操作系统的特点是什么？

07）手机操作系统通常要提供那些功能？

08）请叙述各种类型操作系统的工作方式及特点。

1. 批处理操作系统

工作方式： 用户将作业交给系统操作员，系统操作元在收到作业后，并不立即将作业输入计算机，而是在收到一定数量的用户作业后，组成一批作业，再把这批作业输入计算机中。这批作业可在系统中形成一个连续的、自动转接的作业流。系统操作员然后启动操作系统，系统自动、依次执行每个作业。最后由操作员将执行完毕的作业结果交给用户。
特点：成批处理。

2. 分时操作系统

工作方式：在分时系统中，一台计算机主机连接了若干个终端每个终端可由一个用户使用。用户通过终端交互式的向系统提出命令请求，系统接受用户的命令之后，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。用户根据系统送回的处理结果发出下一道交互命令。
特点：总体上看，分时操作系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特点。

3. 实时操作系统

工作方式：使计算机能在规定的时间内，及时响应外部事件的请求，同时完成对该事件的处理，并能够控制所有实时设备和时间任务协调一致地工作操作系统。
特点：在严格时间范围内，对外部请求做出反应，系统具有高度可靠性。

4. 嵌入式操作系统

工作方式：嵌入式操作系统就是运行在嵌入式芯片环境中，对整个芯片以及它所操作、控制的各种部件装置等资源进行统一协调、调度、指挥和控制的系统软件。
特点：嵌入式操作系统具有高可靠性、实时性、占用资源少、智能化管理、易于链接、低成本等优点。嵌入式操作系统的功能可针对需求进行裁剪、调整和生成，以便满足最终产品的设计要求。

5. 个人计算机操作系统

工作方式：个人计算机操作系统主要供个人使用，功能强，价格便宜，在几乎任何地方都可安装使用。它能满足一般人操作、学习、游戏等方面的需求。
特点：计算机在某一时间内为单个用户服务；采用图形界面人机交互的工作方式，界面友好；使用方便，用户无须具备专门知识，也能熟练地操作系统。

6. 网络操作系统

工作方式：网络操作系统是基于计算机网络的，在各种计算机操作系统之上按网络体系结构协议标准设计开发的软件，它包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用。
特点：网络操作系统把计算机网络中的各个计算机有机地连接起来，其目标是相互通信及资源共享。通过网络操作系统，用户可以使用网络中其他计算机的资源、实现相互计算机间的信息交换，从而扩大了计算机的应用范围。

7. 分布式操作系统

工作方式：将大量的计算机通过网络连结在一起，可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享。
特点：分布式操作系统是一个统一的操作系统，在系统中的所有主机使用的是同一个操作系统；实现资源深度共享；透明性，在用户眼里整个分布式操作系统像是一台具有强大功能的计算机系统；自治性，即处于分布式系统中的各个主机都处于平等的地位，各个主机之间没有主从关系，一个主机失效一般不会影响整个分布式系统。

09）请比较批处理系统，分时系统以及实时操作系统之间的相同点和不同点。

10）请描述分时系统下响应时间的含义。

用来衡量系统及时响应的指标是响应时间，即系统对一个输入的反应时间。

11）在什么情况下应该采用批处理方式，在什么情况下应该考虑分时策略？

12）现代的通用操作系统把批处理方式和分时方式两者结合起来，为什么要这样做，这样的结合有什么特点？

13）实时操作系统有什么主要特征？

在严格时间范围内，对外部请求做出反应，系统具有高度可靠性。

14）在如下的应用场合中，应该选用什么类型的操作系统呢，并说明为什么？

a）导弹控制；

实时操作系统

b）国家统计局；

批处理操作系统

c）汽车发动机点火控制；

嵌入式操作系统

d）火车订单系统；

实时操作系统

e）互联网电子游戏。

网络操作系统

15）请说明说什么是SPOOLing技术，在现代操作系统中有没有使用SPOOLing技术？

16）网络操作系统和分布式操作系统都是配置在计算机网络上的操作系统，他它们之间有什么本质上的不同？

17）操作系统设计的过程包括那些方面，在每个方面都要考虑什么问题？

功能设计、算法设计和结构设计。
功能设计：根据系统的设计目标和使用需求，确定设计的操作系统应具备哪些功能以及操作系统的类型。
算法设计：算法设计是根据计算机的性能和操作系统的功能，来选择和设计满足系统功能的算法和策略，并分析和估算其效能。
结构设计：结构设计则是按照系统的功能和特性要求，选择合适的结构，使用相应结构设计方法将系统逐步分解、抽象和综合，使操作系统结构清晰、简明、可靠、易读、易修改，而且使用方便，适应性强。

18）操作系统的设计目的是什么？

为使计算机系统可靠而有效地工作。

19）影响操作系统正确性的因素有哪些？

并发、共享以及随之带来的不确定性。

20）在进行操作系统结构设计时应考虑那些问题？

可靠性、高效性、易维护性、可移植性、安全性和简明性。

21）请说明模块组合发，层次式结构和客户/服务器结构的基本思想以及优缺点。