概念

功能：處理機管理、存儲管理、設備管理、信息管理、用戶接口

作用：計算機系統資源管理者、實現對計算機資源的抽象、用戶與計算機硬件及軟件之間的接口

發展與分類

手工階段、批處理系統、多道程序系統、分時操作系統、實時操作系統

單道批處理系統 缺點：內存中僅有一道程序，I/O時CPU空閑，造成資源浪費

多道批處理系統 同時將多個作業放入外存，形成一個隊列，通過某種算法調度，前一個作業發生I/O請求后產生的CPU空檔期進行下一個作業的調度。相比于單道批處理系統，多道批處理系統的資源利用率更高，系統吞吐量更大，但是因為作業需要依次處理，平均周轉時間較長，且無交互能力

分時系統 人機交互，共享主機，多個終端共享資源

實時系統 要求及時響應，有如下兩種分類：1、周期性實時任務與非周期性實時任務，按照有無明顯周期性分類 2、硬實時任務與軟實時任務，按照是否對截止時間有硬性要求分類

基本特征

1、并發

要區分并發與并行

并行：多個事件同一時刻發生

并發：多個事件同一時間間隔內發生

進程：計算機中能夠獨立運行并作為資源分配的基本單位

2、共享

資源共享，資源復用，指系統資源可供內存中多個并發執行的進程共同使用

互斥共享方式：同一時間段內，只允許一個進程訪問該資源。這種資源被稱為臨界資源，臨界資源都只能被互斥共享。

同時訪問方式：允許一個時間段內由多個進程“同時”進行訪問（宏觀意義上同時，實則交替訪問）

3、虛擬

通過某種技術將物理實體變為若干個邏輯上的對應物稱為“虛擬”

時分復用技術：利用空閑時間為其他用戶服務----1.虛擬處理機技術 利用多道程序設計技術，為每一個程序建立至少一個進程，多道程序并發執行，實現一個處理機同時（宏觀）服務于多個用戶。 2.虛擬設備技術 將一臺I/O設備虛擬為多臺邏輯上的I/O設備，并允許每個用戶占用一臺邏輯上的I/O設備，宏觀上就能“同時“為多個用戶服務

空分復用技術：利用存儲器的空閑空間分區域存放和運行其他的多道程序，以提高內存的利用率

4、異步

每個進程獲得資源的時間與完成的時間根據程序性能不同，都是不可預知的，也就是說進程是以人們不可預知的速度向前推進，這就是進程的異步性。但是在OS中，通過完善的進程同步機制，且運行環境相同，作業多次運行得到的結果仍是相同的。因此異步運行是被允許的。

主要功能

1、處理機管理

主要任務：創建和撤銷進程、對諸進程的運行進行協調、實現進程信息交換以及處理機的分配

進程控制：為作業創建進程、撤銷已結束的進程以及控制進程在運行過程中的狀態轉換

進程同步：為保證多個進程能夠按照預期執行，對多個進程（含線程）的運行進行協調。通常有：1.進程互斥方式（通常使用鎖機制） 2.進程同步方式（通常使用信號量機制）這兩種方式

進程通信：相互合作的進程完成一個共同任務時，通常需要交換信息，此時通常采用直接通信方式，由源進程利用發送命令之間將消息發送到目標進程消息隊列中

調____度：1.作業調度：從后備隊列中按照一定算法選擇出若干作業，為他們分配資源并調入內存，建立進程，隨后將就緒進程插入就緒隊列。 2.進程調度：就緒隊列中按照一定算法選出一個進程并分配處理機

2、存儲管理

主要任務：為多道程序的運行提供良好的運行環境、提高存儲器利用率、方便用戶使用以及從邏輯上擴充內存

內存分配：合理分配內存，主要為動態與靜態

內存保護：確保程序間互不干擾，禁止用戶程序訪問無權限內容

地址映射：在硬件支持下，完成邏輯地址與物理地址的轉換

內存擴充：借助虛擬內存技術，使內存看起來更大，實現了請求調入功能與置換功能

3、設備管理

主要任務：1.完成用戶的I/O請求，為進程分配I/O設備，并完成I/O 2.提高資源利用率

緩沖管理：引入緩沖區，解決速度不匹配問題，改善系統性能

設備分配：根據用戶的I/O請求、系統資源狀況，按照某種分配策略為之分配所需要的設備

設備處理：設備處理程序又稱設備驅動程序，實現CPU與設備控制器之間的通信，處理I/O命令與中斷請求

4、文件管理

主要任務：對用戶文件與系統文件進行管理以方便用戶使用、并保證文件安全性

文件存儲空間管理：分配外存空間，提高外存利用率，提高系統存取速度

目錄管理：為每個文件建立目錄項，包括文件名、屬性、物理位置等信息，實現按名存取并提供快速的目錄查詢手段

文件讀/寫管理和保護：1.管理：根據用戶請求，對外存數據讀或寫 2.保護：防止未經核準的用戶存取文件、防止冒名頂替文件、防止不正確使用文件

5、操作系統與用戶間接口

用戶接口：1.聯機用戶接口 2.脫機用戶接口 3.圖形用戶接口

程序接口：為程序執行過程中訪問系統資源而設置的

6、現代操作系統新功能

系統安全、網絡功能與服務、支持多媒體

習題與答案

4、何謂脫機I/O和聯機I/O？P6

脫機I/O：程序的輸入輸出都是在外圍機的控制下完成的，或者說是在脫離主機的狀態下完成的。

聯機I/O：在主機的直接控制下進行輸入輸出

7、實現分時系統的關鍵問題是什么？應該如何解決？ P9

關鍵問題是：如何使用戶與自己的作業進行交互。

解決方法為：1.系統能提供多個終端，同時給多個用戶使用。2.用戶在終端鍵入命令，系統能及時接收，并及時處理。及時接收需要系統配置多路卡，實現分時多路復用（快速周期性掃描終端），及時處理則需要作業之間進入內存并進行輪轉調度運行。

9、什么是硬實時任務和軟實時任務？試舉例說明。P11

對截止時間有硬性要求，要求任務必須在截止時間到達之前完成，否則將出現難以預測的任務稱為硬實時任務，反之則為軟實時任務。比較典型的硬實時任務有用于工業和武器控制的實時系統所執行的任務，而軟實時任務有如用于信息查詢的系統所執行的任務。

13、什么是時分復用技術？舉例說明他能提高資源利用率的根本原因是什么？P16

時分復用技術分為兩種：一種是虛擬處理機技術，多道程序并發執行，另一種為虛擬設備技術，將一臺I/O設備虛擬為多臺邏輯上的I/O設備。提高資源利用率的根本原因是利用某設備為一個用戶提供服務的空閑時間，轉去為其他用戶提供服務，設備得到最充分的使用。

14、是什么原因使操作系統擁有異步性特征？P17

由于各用戶程序性能的不同，進程何時獲得處理機，何時因某些請求暫停都是不確定的，可能存在進入內存順序與完成順序不匹配的情況。或者說進程是以不可預知的速度向前推進的。

15、處理機管理主要有哪些功能？其主要任務是什么？P18

見上述主要功能-處理機管理

15、內存管理主要有哪些功能？其主要任務是什么？P19

見上述主要功能-存儲管理

15、設備管理主要有哪些功能？其主要任務是什么？P20

見上述主要功能-設備管理

15、文件管理主要有哪些功能？其主要任務是什么？P21

見上述主要功能-文件管理

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【复习】操作系统第一章的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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