OS解题与考试指南(1-6章)【荐】.doc

操作系统概述 1．1概述 操作系统，简称OS（Operating System），是计算机系统最基本和最重要的系统软件，是其它软件的支撑软件。它管理计算机系统资源，为用户使用计算机提供公共的和基本的服务，从而成为用户与计算机之间的接口（interface）。本章概述OS的基本概念，包括什么是OS，OS的分类、结构、特征和管理功能等。本章没有明显的重点，难点是对OS特征特别是不确定性的理解。 1．2知识点 1—1 什么是操作系统（OS）？ OS是计算机系统最基本和最重要的系统软件，是其它软件的支撑软件。它管理计算机系统资源，并通过这种管理为用户使用计算机提供公共的和基本的服务，从而成为用户与计算机之间的接口。 1—2 操作系统的分类 首先可分成单机OS和多机OS。 在单机OS中，传统的分类法是分成分时系统、实时系统和批处理系统； 近来也有人把单机OS分成单用户单任务、单用户多任务和多用户多任务等三种类型； 多机OS大体上可以分为网络OS和分布式OS两种类型。 1—3 操作系统的结构 OS从整体结构上可分成内核（kernel）和外壳(shell)两大部分。从内核来讲，其结构类似一个洋葱，可以分成若干个层次。 1—4 两种机器状态 一道程序当其在OS外壳上运行时，它处于用户态或者说目态；当其通过系统调用或访管指令进入到OS内核运行时，它处于系统态或者说核心态、管态。程序当前是在什么状态下运行是由CPU中的状态寄存器指明的。 1—5 OS的两个界面 OS向用户提供两种层次的界面，即：人机界面—命令或图形(图标)的集合；程序界面—系统调用（访管指令）的集合。 1—6 OS的特征 OS有四大特征，即并发、共享、虚拟和不确定性。 1—7 对“不确定性”（nondeterministic）的理解 OS的“不确定性”不是说OS的功能不确定，也不是说同一程序在相同的数据集上的多次运行的结果不确定，而是指同一道程序的多次运行所需的时间不确定，同一批程序的多次运行的运行序列和总运行时间不确定。 1—8 OS的管理功能 作为系统资源的管理程序，OS的管理功能主要包括以下几部分： ·存储器管理； ·处理机管理； ·设备管理； ·文件管理； 以及其它一些辅助性管理。 1—9 虚拟概念 “虚拟”（Virtual）这一概念，在计算机中是指通过OS的某种管理技术，要么将物理上的一个变成逻辑上的多个，如虚拟处理机；要么将物理上的多个变成逻辑上的一个，如虚拟存储器。虚拟的共同特点是，给用户一种错觉，以至于将并不存在的东西认为是存在的。 1—10 OS的启动过程 OS的启动过程大致是：将系统盘的引导块（Boot block）读入内存；然后通过执行引导块的程序将OS内核加载到内存；然后再执行OS内核的初启程序（如start( )）对OS本身进行初始化。启动成功后，给出OS的提示符，等待用户的操作。 1．3问题解析 问题1—1 操作系统是纯粹的软件吗？ 解析：操作系统，确切地说是其内核，是一个确定的可执行程序，无疑是软件。但是，在有的系统内，由内核程序调用的一些与硬件结合很紧的设备处理程序、中断处理程序是固化在ROM中的（如DOS中的BIOS），从这一点来说，操作系统又不完全是软件，还有一部分是固件。另外OS的某些功能（如逻辑地址到物理地址的变换等）是直接由硬件实现的。 问题1—2 操作系统本身是不是一个并发系统？ 解析：在多道程序设计环境下，应该说，OS内核的许多程序（如VMS中的作业流管理程序，Unix中的进程映象对换程序，MVS中的I/O程序等）都是以进程的形式参与系统的并发执行的，因此，可以说OS本身也是一个并发执行的系统，是一个与用户程序一起并发执行的系统。 问题1—3 OS内核程序有几种执行方式？ 解析：大体上有以下几种执行方式： ①初启程序在OS初启时执行； ②有些程序（如问题1—2中所说）是以进程的形式执行； ③当应用程序中出现系统调用指令时，相应的内核程序经中断（陷入）机构被调用执行； ④出现中断时，内核中相应的中断（陷入）处理程序被调用执行； ⑤上述四种情况下所导致的内核程序的执行，在执行过程中有可能调用执行内核的其它程序。 问题1—4 举例说明什么是OS的不确定性？ 解析：例如同样一个程序在同一数据集上的多次运行，这次需要三分钟，下次可能需要五分钟；同一组程序pr1,pr2,pr3,多次一起提交系统运行，这次可能pr1先完成，然后是pr2,pr3,下一次可能是pr2先完成，然后是pr1,pr3,等等。这就是OS的不确定性。 问题1—5 试说明中断在OS中的地位 解析：有一种观点认为：操作系统是由中断驱动的。这可以从几方面说明。首先，大多数进程在CPU上的切换都是由中断（特别是时钟中断）引