计算机操作系统考研辅导

1、1计算机操作系统计算机操作系统第一章第一章 操作系统概论操作系统概论2考研专业解析之计算机科学与技术专业考研专业解析之计算机科学与技术专业 计算机专业分两个一级学科：计算机科学与技计算机专业分两个一级学科：计算机科学与技术专业属于一级学科（北京大学、清华大学、国术专业属于一级学科（北京大学、清华大学、国防科技大学、北京航空航天大学、南京大学、哈防科技大学、北京航空航天大学、南京大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、北京协和医学院尔滨工业大学、上海交通大学、北京协和医学院清华大学医学部），下设计算机系统结构、计清华大学医学部），下设计算机系统结构、计算机软件与理论、计算机应用技术等二级学科。算机软

2、件与理论、计算机应用技术等二级学科。软件工程也属于一级学科（软件工程也属于一级学科（2011年新设）年新设）3 计算机系统结构计算机系统结构主要研究计算机硬件与软主要研究计算机硬件与软件的功能分配、软硬件界面的划分、计算机件的功能分配、软硬件界面的划分、计算机硬件结构组成与实现方法及技术，其中硬件结构组成与实现方法及技术，其中嵌入嵌入式系统式系统无疑是当前最热门、最有发展前途的无疑是当前最热门、最有发展前途的方向之一方向之一.还包括机器人、语言识别、图像还包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理等识别、自然语言处理等 。华中科技大学华中科技大学4 计算机软件与理论专业主要研究软件设计、计算

3、机软件与理论专业主要研究软件设计、开发、维护和使用过程中涉及的软件理论、开发、维护和使用过程中涉及的软件理论、方法和技术，探讨计算机科学与技术发展方法和技术，探讨计算机科学与技术发展的理论基础的理论基础.包括嵌入式软件、图形图像与包括嵌入式软件、图形图像与多媒体、操作系统、计算机语言与编译系多媒体、操作系统、计算机语言与编译系统、网络与信息安全等。吉林大学、复旦统、网络与信息安全等。吉林大学、复旦大学、中国科技大学、武汉大学。重点培大学、中国科技大学、武汉大学。重点培育学科：浙江大学、重庆大学。育学科：浙江大学、重庆大学。5 计算机应用技术的研究方向非常广泛，包计算机应用技术的研究方向非常广泛

4、，包括网络攻防技术、网络与数据库技术的应括网络攻防技术、网络与数据库技术的应用、数据仓库与数据挖掘、多媒体与智能用、数据仓库与数据挖掘、多媒体与智能信息检索、数据网格与知识网格、计算机信息检索、数据网格与知识网格、计算机视觉与虚拟现实、模式识别与图像处理等。视觉与虚拟现实、模式识别与图像处理等。东北大学、东南大学、浙江大学、安徽大东北大学、东南大学、浙江大学、安徽大学、四川大学、西北工业大学。重点培育学、四川大学、西北工业大学。重点培育学科：电子科技大学。学科：电子科技大学。 6考试试题题型结构考试试题题型结构共两个大题：共两个大题：1、选择题、选择题80分分(40个小题，每小题个小题，每小题

5、2分分)，综合应用，综合应用题题70分。分。2、操作系统占、操作系统占35分分(占占23%)3、单项选择题主要考查基本概念、基本原理和方法，、单项选择题主要考查基本概念、基本原理和方法，注重死记类知识点。注重死记类知识点。 2011年新大纲中年新大纲中 ,从试卷内容结构上讲，四大部分从试卷内容结构上讲，四大部分的分值依旧是数据结构的分值依旧是数据结构45分，计算机组成原理分，计算机组成原理45分，操作系统分，操作系统35分，计算机网络分，计算机网络25分。试卷的题分。试卷的题型结构也与去年相同，单项选择题共型结构也与去年相同，单项选择题共40小题，每小题，每小题小题2分，合计分，合计80分；综

6、合应用题分；综合应用题70分。分。7考查目标考查目标 1. 掌握操作系统的基本概念、基本原理掌握操作系统的基本概念、基本原理和基本功能，理解操作系统的整体运行过程。和基本功能，理解操作系统的整体运行过程。2. 掌握操作系统进程、内存、文件和掌握操作系统进程、内存、文件和I/O管理的策略、算法、机制以及相互关系。管理的策略、算法、机制以及相互关系。3. 能够运用所学的操作系统原理、方法能够运用所学的操作系统原理、方法与技术分析问题和解决问题，并能利用与技术分析问题和解决问题，并能利用C语语言描述相关算法言描述相关算法 8 操作系统部分对考察目标做了调整，操作系统部分对考察目标做了调整，需要考生需

7、要考生掌握掌握操作系统的基本概念、基本操作系统的基本概念、基本原理和基本功能，并理解操作系统的整体原理和基本功能，并理解操作系统的整体运行过程；对操作系统进程、内存、文件运行过程；对操作系统进程、内存、文件和和I/O管理的策略、算法、机制以及相互关管理的策略、算法、机制以及相互关系提出了明确的要求，要求考生能更加深系提出了明确的要求，要求考生能更加深入理解操作系统的主要组成部分和相关算入理解操作系统的主要组成部分和相关算法、机制。法、机制。9 除了能够运用所学的操作系统原理、方除了能够运用所学的操作系统原理、方法与技术分析问题和解决问题之外，明确提法与技术分析问题和解决问题之外，明确提出能利用

8、出能利用C语言描述相关算法，由此可以看语言描述相关算法，由此可以看出，大纲越来越强调理论联系实际，除了理出，大纲越来越强调理论联系实际，除了理解和掌握基本原理，还要求真正做到学以致解和掌握基本原理，还要求真正做到学以致用，能够编写代码在工程项目中实现。用，能够编写代码在工程项目中实现。10 内容方面在操作系统的运行环境部分内容方面在操作系统的运行环境部分罗列出内核态和用户态、中断异常以及系罗列出内核态和用户态、中断异常以及系统调用，同时还增加了对操作系统体系结统调用，同时还增加了对操作系统体系结构的理解。删除掉请求分段管理方式和请构的理解。删除掉请求分段管理方式和请求段页式管理方式。对求段页式

9、管理方式。对I/O管理部分进行了管理部分进行了调整，主要集中在调整，主要集中在I/O的控制方式和层次结的控制方式和层次结构，并在构，并在I/O核心子系统部分删除掉了出错核心子系统部分删除掉了出错处理。处理。11 2012年的计算机专业考试大纲在年的计算机专业考试大纲在2011年考年考试大纲的基础上四门课程中数据结构有较试大纲的基础上四门课程中数据结构有较小的变动、组成原理和操作系统有较大的小的变动、组成原理和操作系统有较大的变动、计算机网络基本没变。今年的大纲变动、计算机网络基本没变。今年的大纲要求学生对一些基本概念的掌握、系统整要求学生对一些基本概念的掌握、系统整体感知和综合解决问题能力要求

10、加大。希体感知和综合解决问题能力要求加大。希望考生在复习的时候注意抓住基础的同时望考生在复习的时候注意抓住基础的同时注意系统整体上的掌握。注意系统整体上的掌握。12 2012年的大纲中关于操作系统的内容较年的大纲中关于操作系统的内容较2011年年的大纲相比有较大变化，修改了三个知识点，新增的大纲相比有较大变化，修改了三个知识点，新增了两个知识点，删除了四个知识点，具体的变化表了两个知识点，删除了四个知识点，具体的变化表现在以下几个方面：现在以下几个方面：修改：修改：1、详细规定了操作系统的运行环境这个知识、详细规定了操作系统的运行环境这个知识点考察的内容，包括内核态与用户态，中断、异常点考察的

11、内容，包括内核态与用户态，中断、异常以及系统调用。规定了具体的考察内容能够使复习以及系统调用。规定了具体的考察内容能够使复习更有针对性，也是考试非常容易出题的地方。更有针对性，也是考试非常容易出题的地方。13 2、原来的、原来的“进程同步进程同步”改为改为“同步与互同步与互斥斥”：仅仅是标题进行了修改，内容没有：仅仅是标题进行了修改，内容没有变化，这样的修改只是使大纲更加严谨，变化，这样的修改只是使大纲更加严谨，考生可以不用关注。考生可以不用关注。 3、将虚拟内存管理中的、将虚拟内存管理中的“抖动现象，工作集抖动现象，工作集”改为了两个单独的知识点，这样的修改也改为了两个单独的知识点，这样的修

12、改也是使大纲更严谨，考察的内容并无变化，是使大纲更严谨，考察的内容并无变化，考生可以不用关注。考生可以不用关注。 14新增：新增： 1、在操作系统概述中增加了操作系统体系结构的、在操作系统概述中增加了操作系统体系结构的内容：这个知识点属于概念性的内容，操作系统内容：这个知识点属于概念性的内容，操作系统实际上是一个庞大的软件，随着软件开放技术的实际上是一个庞大的软件，随着软件开放技术的发展，操作系统的体系结构也在不断发展。知道发展，操作系统的体系结构也在不断发展。知道每一代操作系统自身的特点以及每代之间的异同每一代操作系统自身的特点以及每代之间的异同就可以了。就可以了。 2、I/O软件层次结构：

13、这个内容属于输入输出管理软件层次结构：这个内容属于输入输出管理中的小知识点，把书本上的内容掌握了就可以。中的小知识点，把书本上的内容掌握了就可以。15删除：删除： 1、内存管理中的、内存管理中的“请求分段管理方式请求分段管理方式” 2、内存管理中的、内存管理中的“请求段页式管理方式请求段页式管理方式” 3、I/O管理概述中的管理概述中的I/O设备、设备、I/O管理目标、管理目标、I/O管理功能和管理功能和I/O应用接口的内容应用接口的内容 4、I/O核心子系统中的出错处理核心子系统中的出错处理16 这个阶段是强化提高阶段，这个阶段是强化提高阶段，8月月10月，理月，理解并掌握重点、难点问题，做

14、真题。解并掌握重点、难点问题，做真题。17 作为知识学习来说，操作系统内容繁杂，它作为知识学习来说，操作系统内容繁杂，它整合了组成原理、数据结构以及更为复杂的算法。整合了组成原理、数据结构以及更为复杂的算法。它也是一门实践性很强的课程。另外知识点理解它也是一门实践性很强的课程。另外知识点理解难度比较大，请大家不要仅仅拘泥于考试。研究难度比较大，请大家不要仅仅拘泥于考试。研究生入学考试作为国内最为严谨的考试，计算机专生入学考试作为国内最为严谨的考试，计算机专业课很多高校都会在初试中考查。但是操作系统业课很多高校都会在初试中考查。但是操作系统的出题题型比较单一，考查的重点在基本概念和的出题题型比较

15、单一，考查的重点在基本概念和算法。题目难度不大。它的难度和个人的勤奋程算法。题目难度不大。它的难度和个人的勤奋程度是成反比，不存在任何技巧，只是考查大家对度是成反比，不存在任何技巧，只是考查大家对算法的熟知程度和识记程度。所以应对操作系统算法的熟知程度和识记程度。所以应对操作系统考试还是比较容易的。考试还是比较容易的。18P,V题题 有些书也称为算法题，这类题目比较难出题，有些书也称为算法题，这类题目比较难出题，一般很多年才会出来一些较为新颖的题目，有些一般很多年才会出来一些较为新颖的题目，有些创新根本就是换汤不换药。考查大家的理解能力。创新根本就是换汤不换药。考查大家的理解能力。而且一般难度

16、比较大。可以说是操作系统题目的而且一般难度比较大。可以说是操作系统题目的压轴题或者说是重头戏。有时候会让大家用管程压轴题或者说是重头戏。有时候会让大家用管程来实现，这类题目不多。一般你可以使用来实现，这类题目不多。一般你可以使用P,V操作操作实现，管程实现也是很简单。只是需要一点转化。实现，管程实现也是很简单。只是需要一点转化。鉴于篇幅，这里不再赘述！只要本文题目可以自鉴于篇幅，这里不再赘述！只要本文题目可以自己做出来或者参考答案自己可以理解，这部分要己做出来或者参考答案自己可以理解，这部分要花较多时间来复习，花较多时间来复习，P,V操作题目也可以应对自如。操作题目也可以应对自如。19计算题计

17、算题 该题型主要考查基本算法，整体难度不大。主要涉该题型主要考查基本算法，整体难度不大。主要涉及内存管理、作业调度、进程调度、死锁及内存管理、作业调度、进程调度、死锁(银行家算法银行家算法)等等等算法集中的知识点。这部分分数也较多，希望大家自己等算法集中的知识点。这部分分数也较多，希望大家自己多加练习。各高校知识考查主要集中在一下三部分：内存多加练习。各高校知识考查主要集中在一下三部分：内存分配、作业调度、银行家算法。应对策略：分配、作业调度、银行家算法。应对策略：(1)要熟练基本算法。如内存分配算法、银行家算法、几个常要熟练基本算法。如内存分配算法、银行家算法、几个常见的调度算法、响应比等等

18、，这个部分需要一定量的练习见的调度算法、响应比等等，这个部分需要一定量的练习题，在各自大学图书馆的书籍中都有典型题目。大家自己题，在各自大学图书馆的书籍中都有典型题目。大家自己练习。练习。(2)总结规律。因为是算法题目，所以规律性很强。这个需要总结规律。因为是算法题目，所以规律性很强。这个需要自己去认真总结。自己去认真总结。 20常考概念归纳常考概念归纳临界区临界区重定位重定位静态重定位静态重定位动态重定位动态重定位操作系统的基本特征操作系统的基本特征系统调用系统调用死锁的必要条件死锁的必要条件死锁原因死锁原因信号量信号量信号量的物理意义信号量的物理意义P,V操作操作进程进基本特征进程进基本特

19、征进程控制块组成进程控制块组成(PCB)进程上下文进程上下文进程状态进程状态21进程与程序的区别联系进程与程序的区别联系为什么引入线程为什么引入线程文件文件控制块组成文件文件控制块组成(FCB)文件系统文件系统作业作业JCBSpooling技术技术虚拟存储技术虚拟存储技术通道通道目录目录中断中断RAID交换技术交换技术原语原语工作集工作集22推荐辅导教材推荐辅导教材1、计算机操作系统计算机操作系统（第三版），汤小丹等编（第三版），汤小丹等编著，西安电子科技大学出版社。著，西安电子科技大学出版社。2、计算机操作系统计算机操作系统学习指导与题解，汤子瀛学习指导与题解，汤子瀛主审，西安电子科技大学出

20、版社。主审，西安电子科技大学出版社。3、操作系统操作系统习题与解析，曾平，李春葆编著，习题与解析，曾平，李春葆编著，清华大学出版社。清华大学出版社。4、操作系统操作系统考研辅导教程，郝文化主编，电考研辅导教程，郝文化主编，电子科技大学出版社。子科技大学出版社。5、操作系统学习指导和考试指导操作系统学习指导和考试指导（第二（第二版），李善平编，浙江大学出版社。版），李善平编，浙江大学出版社。 2324操作系统之重点操作系统之重点 同步算法设计同步算法设计 CPU调度算法调度算法 银行家算法银行家算法 请求分页存储管理方式中的地址重定位过程请求分页存储管理方式中的地址重定位过程 页面置换算法页面置

21、换算法 SPOOLing技术技术 磁盘驱动调度算法磁盘驱动调度算法 文件的三种物理结构的原理及其特点文件的三种物理结构的原理及其特点 成组链接法成组链接法25第一章第一章 操作系统引论操作系统引论 操作系统概述这一章出现大题的可能性微乎操作系统概述这一章出现大题的可能性微乎其微。选择题中常出现的点主要是这些：操作系其微。选择题中常出现的点主要是这些：操作系统的定义，引入单道批处理系统、多道批处理、统的定义，引入单道批处理系统、多道批处理、分时系统、实时系统的原因，这些不同阶段的操分时系统、实时系统的原因，这些不同阶段的操作系统共的特征如何，相互之间的差别在什么地作系统共的特征如何，相互之间的差

22、别在什么地方；操作系统的基本特征和功能；操作系统的运方；操作系统的基本特征和功能；操作系统的运行环境。行环境。 26考查内容考查内容操作系统的作用、概念、特征、功能和提操作系统的作用、概念、特征、功能和提供的服务供的服务操作系统的发展与分类操作系统的发展与分类操作系统的体系结构和运行环境操作系统的体系结构和运行环境27第一章第一章 目录目录1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程1.3 操作系统的基本特性操作系统的基本特性1.4 操作系统的主要功能操作系统的主要功能1.5 操作系统设计操作系统设计典型问题分析及实战练习典型问题分析及实战练习2

23、8常见考试知识点分析常见考试知识点分析1.1 操作系统的目标和作用操作系统的目标和作用1、目标有四个：有效性，方便性，可扩充性、目标有四个：有效性，方便性，可扩充性和开放性。和开放性。例例1：简述为计算机设计操作系统要达到的目：简述为计算机设计操作系统要达到的目的以及在设计时所需考虑的目标的以及在设计时所需考虑的目标解：操作系统是一种系统程序，其目的是为其解：操作系统是一种系统程序，其目的是为其他程序的执行提供一个良好的环境。它有两他程序的执行提供一个良好的环境。它有两个主要设计目标：一是使计算机系统使用方个主要设计目标：一是使计算机系统使用方便，二是使计算机系统能高效地工作便，二是使计算机系

24、统能高效地工作29例例2：简述操作系统如何为用户提供良好的运行环境。：简述操作系统如何为用户提供良好的运行环境。解：首先，操作系统要使得计算机系统使用方便：解：首先，操作系统要使得计算机系统使用方便： 操作系统为用户提供方便的使用接口，用户按需要输操作系统为用户提供方便的使用接口，用户按需要输入命令或从提供的入命令或从提供的“菜单菜单”中选择命令，操作系统按命令中选择命令，操作系统按命令去控制程序的执行，用户也可以请求操作系统的功能模块去控制程序的执行，用户也可以请求操作系统的功能模块为其服务，而不必了解硬件的特性。为其服务，而不必了解硬件的特性。 其次，操作系统要使得计算机系统能高效地工作：

25、其次，操作系统要使得计算机系统能高效地工作： 操作系统扩充硬件的功能，使硬件的功能发挥得更操作系统扩充硬件的功能，使硬件的功能发挥得更好，操作系统使用户合理共享资源，防止各用户间的相互好，操作系统使用户合理共享资源，防止各用户间的相互干扰，操作系统以文件形式管理软件资源，保证信息的安干扰，操作系统以文件形式管理软件资源，保证信息的安全和快速存取全和快速存取302、作用有四点：接口作用有四点：接口(从用户的观点从用户的观点);资源管资源管理理;扩展机器扩展机器(从虚拟机的观点，是计算机资从虚拟机的观点，是计算机资源的抽象源的抽象);计算机工作流程的组织者计算机工作流程的组织者(从任从任务组织的观

26、点务组织的观点) 操作系统是指控制和管理计算机的软、操作系统是指控制和管理计算机的软、硬件资源，合理组织计算机的工作流程，硬件资源，合理组织计算机的工作流程，方便用户使用的程序集合。方便用户使用的程序集合。31操作系统与用户之间的接口：用户接口和程序接口操作系统与用户之间的接口：用户接口和程序接口（系统调用接口、应用程序接口（系统调用接口、应用程序接口API（Win32,POSIX API,Java API） 操作系统中，用户界面操作系统中，用户界面UI也称为用户接口，也称为用户接口，其含义有两种：一种是指用户与操作系统交互的其含义有两种：一种是指用户与操作系统交互的途径和通道，另一种是指这种

27、交互环境的控制操途径和通道，另一种是指这种交互环境的控制操作系统，即操作环境。一般将第一种含义称为用作系统，即操作环境。一般将第一种含义称为用户接口，第二种含义称为用户交互界面。户接口，第二种含义称为用户交互界面。 操作系统界面有两类：命令行界面操作系统界面有两类：命令行界面CLI或命令或命令中断（中断（Unix和和Linux）和）和GUI界面界面(Windows、Linux和和Mac OS)。32例：下列选项中，（）不是操作系统必须要解决例：下列选项中，（）不是操作系统必须要解决的问题的问题提供保护和安全机制提供保护和安全机制管理目录和文件管理目录和文件提供应用程序接口提供应用程序接口提供提

28、供+语言编译器语言编译器例例2：用户在程序中试图读取存放在硬盘中某文件：用户在程序中试图读取存放在硬盘中某文件的第的第10逻辑块，使用操作系统提供的接口是（）逻辑块，使用操作系统提供的接口是（）A 进程进程 B 系统调用系统调用 C 库函数库函数 D 图形用户接口图形用户接口33 定义定义 操作系统是指控制和管理计算机的软、操作系统是指控制和管理计算机的软、硬件资源，合理组织计算机的工作流程，硬件资源，合理组织计算机的工作流程，方便用户使用的程序集合。在计算机系统方便用户使用的程序集合。在计算机系统的操作过程中，操作系统提供了正确使用的操作过程中，操作系统提供了正确使用这些资源的方法。操作系统

29、类似于政府，这些资源的方法。操作系统类似于政府，与政府一样，操作系统本身并不能实现任与政府一样，操作系统本身并不能实现任何有用的功能。它只不过提供了一个方便何有用的功能。它只不过提供了一个方便其他程序做有用工作的环境。其他程序做有用工作的环境。343、 操作系统发展的动力有四点：操作系统发展的动力有四点： (1)不断提高计算机资源的利用率不断提高计算机资源的利用率 (2)方便用户方便用户 (3)器件的不断更新换代。器件的不断更新换代。 (4)计算机体系结构的不断发展。计算机体系结构的不断发展。351.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程1、无操作系统的计算机系统：、无操作系统的计算机系统：

30、 两个矛盾：人机矛盾和两个矛盾：人机矛盾和CPU-I/O设备速度不匹配设备速度不匹配的矛盾。的矛盾。2、单道批处理系统：自动性、顺序性和单道性、单道批处理系统：自动性、顺序性和单道性3、多道批处理系统：多道性、无序性和调度性。、多道批处理系统：多道性、无序性和调度性。 优点：资源利用率高，系统吞吐量大。优点：资源利用率高，系统吞吐量大。 缺点：平均周转时间长，无交互能力。缺点：平均周转时间长，无交互能力。36 操作系统的发展始终围绕着两个主要操作系统的发展始终围绕着两个主要目的：第一，操作系统试图调度计算活动目的：第一，操作系统试图调度计算活动以确保计算机系统的高性能。第二，操作以确保计算机系

31、统的高性能。第二，操作系统提供一个便于开发和运行程序的环境。系统提供一个便于开发和运行程序的环境。37 多道程序设计思想多道程序设计思想是在主存中同时存放多个用户是在主存中同时存放多个用户的作业，使之同时处于运行状态而共享系统资源。的作业，使之同时处于运行状态而共享系统资源。 目标是充分使用系统所有资源并尽可能地使它们目标是充分使用系统所有资源并尽可能地使它们并行工作，把硬件的代价交叉分布在大量并行用并行工作，把硬件的代价交叉分布在大量并行用户之间，使计算机系统的代价极小化。户之间，使计算机系统的代价极小化。 实现多道程序设计必须解决实现多道程序设计必须解决3个问题：存储保护、个问题：存储保护

32、、程序浮动、处理机的管理和调度及系统资源的管程序浮动、处理机的管理和调度及系统资源的管理和调度。理和调度。384、分时系统：为了更好地满足用户的需要，关键、分时系统：为了更好地满足用户的需要，关键是用户能与作业交互。特点：交互性、及时性、是用户能与作业交互。特点：交互性、及时性、独立性和多路性。独立性和多路性。5、实时系统：计算机系统接收到外部信号后及时、实时系统：计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完接收的进行处理，并且要在严格的时限内处理完接收的事件实时控制和实时信息处理。特点：及时性和事件实时控制和实时信息处理。特点：及时性和可靠性。可靠性。6、网络操作系统。

33、特点：共享资源和计算机之间、网络操作系统。特点：共享资源和计算机之间的通信。的通信。7、分布式计算机系统。特点：分布性和并行性。、分布式计算机系统。特点：分布性和并行性。8、微机操作系统、微机操作系统39问题：批处理系统和分时系统形成和发展的问题：批处理系统和分时系统形成和发展的主要动力是什么？主要动力是什么？解：批处理：不断提高系统资源利用率和提解：批处理：不断提高系统资源利用率和提高系统吞吐量（脱机输入高系统吞吐量（脱机输入/输出技术、多道输出技术、多道程序设计技术）。程序设计技术）。 分时：为了更好地满足用户的需要（分分时：为了更好地满足用户的需要（分时使用时使用CPU，人机交互，主机共

34、享），人机交互，主机共享）40 批处理操作系统，按照预先写出的作业说批处理操作系统，按照预先写出的作业说明书控制作业的执行，作业执行无需人为明书控制作业的执行，作业执行无需人为干预，批处理操作系统实现了计算机操作干预，批处理操作系统实现了计算机操作的自动化。批处理操作系统大大提高了计的自动化。批处理操作系统大大提高了计算机系统的工作效率，具有以下特点：系算机系统的工作效率，具有以下特点：系统资源利用率高，系统吞吐量高；但批处统资源利用率高，系统吞吐量高；但批处理系统的用户不能直接干预作业的执行，理系统的用户不能直接干预作业的执行，即不具有人机交互能力。即不具有人机交互能力。41 分时操作系统，

35、允许多个用户在与计算机分时操作系统，允许多个用户在与计算机相连的终端上同时与计算机系统进行一系相连的终端上同时与计算机系统进行一系列的交互，并使得每个用户感到好像自己列的交互，并使得每个用户感到好像自己独占一台支持自己请求服务的计算机系统。独占一台支持自己请求服务的计算机系统。分时操作系统支持多道程序同时执行，实分时操作系统支持多道程序同时执行，实现了人机交互，具有如下特点：同时性、现了人机交互，具有如下特点：同时性、独立性、及时性、交互性。独立性、及时性、交互性。42实时系统：计算机系统接收到外部信号后及实时系统：计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理时进行处理，并

36、且要在严格的时限内处理完接收的事件实时控制和实时信息处理。完接收的事件实时控制和实时信息处理。分实时控制系统和实时信息处理系统。分实时控制系统和实时信息处理系统。 43 实时操作系统是有人为干预的监督和控制系统，实时操作系统是有人为干预的监督和控制系统，具有以下特征：及时响应、快速处理，实时系统具有以下特征：及时响应、快速处理，实时系统的时间要求是强制性严格规定的，仅在限定的时的时间要求是强制性严格规定的，仅在限定的时间内返回一个正确结果时，才能认为系统的功能间内返回一个正确结果时，才能认为系统的功能是正确的，高可靠性和安全性，不强求系统资源是正确的，高可靠性和安全性，不强求系统资源的利用率。

37、的利用率。 实时信息处理系统：飞机订票系统、图书资料查实时信息处理系统：飞机订票系统、图书资料查询系统、情报检索系统等。该系统由一台或多台询系统、情报检索系统等。该系统由一台或多台主机通过通信线路连接成百上千个远程终端，计主机通过通信线路连接成百上千个远程终端，计算机接收从远程终端发来的服务请求，根据用户算机接收从远程终端发来的服务请求，根据用户提出的问题，对信息进行检索和处理，并在很短提出的问题，对信息进行检索和处理，并在很短的时间内为用户做出正确的回答。的时间内为用户做出正确的回答。44 网络操作系统是为计算机网络配置的操作网络操作系统是为计算机网络配置的操作系统，网络操作系统把计算机网络

38、中的各系统，网络操作系统把计算机网络中的各台计算机有机地联合起来，实现各台计算台计算机有机地联合起来，实现各台计算机之间的通信及网络中各种资源的共享。机之间的通信及网络中各种资源的共享。特点是：自治性、互连性、统一性，具有特点是：自治性、互连性、统一性，具有资源共享和信息交换功能等。资源共享和信息交换功能等。45 分布式计算机系统是由多台计算机组成并分布式计算机系统是由多台计算机组成并满足下列条件的系统：系统中任意两台计满足下列条件的系统：系统中任意两台计算机通过通信方式交换信息；系统中的每算机通过通信方式交换信息；系统中的每一台计算机都具有相同的地位，即没有主一台计算机都具有相同的地位，即没

39、有主机也没有从机；每台计算机上的资源为用机也没有从机；每台计算机上的资源为用户共享；系统中的任意若干台计算机都可户共享；系统中的任意若干台计算机都可以构成一个子系统，并且还能重构；任何以构成一个子系统，并且还能重构；任何工作都可以分布在同几台计算机上，由它工作都可以分布在同几台计算机上，由它们并行工作协同完成。们并行工作协同完成。461.3 操作系统的特征和服务操作系统的特征和服务1、操作系统的特征、操作系统的特征（1）并发性：最重要）并发性：最重要 并发和并行，多道程序设计技术，进程。并发和并行，多道程序设计技术，进程。 多道程序设计的实现基础是计算机系统具有处多道程序设计的实现基础是计算机

40、系统具有处理器和外围设备并行工作的能力。这种能力是在理器和外围设备并行工作的能力。这种能力是在中断和通道技术出现后才有的。实现了中断和通道技术出现后才有的。实现了CPU和和I/O设备的并行工作。设备的并行工作。（2）共享性：系统中的资源可供内存中多个并发）共享性：系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。执行的进程共同使用。 互斥共享和同时访问。互斥共享和同时访问。47（3）虚拟技术：通过某种技术把一个物理实）虚拟技术：通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。体变成若干个逻辑上的对应物。 时分复用和空分复用时分复用和空分复用（4）异步性：即不确定性）异步性：即不确定性 并发

41、和共享互为存在的条件。虚拟以并发并发和共享互为存在的条件。虚拟以并发和共享为前提，异步性是并发和共享的必和共享为前提，异步性是并发和共享的必然结果然结果482、操作系统的服务、操作系统的服务 OS为程序和用户了一系列的操作系统服务，为程序和用户了一系列的操作系统服务，而且这些服务可使程序员更容易地完成他的工作。而且这些服务可使程序员更容易地完成他的工作。（1）操作系统的公共服务类型：）操作系统的公共服务类型：程序执行、程序执行、I/O操操作、文件系统操作、通信和差错检测。作、文件系统操作、通信和差错检测。（2）系统调用中的作用。系统调用的类型是根据）系统调用中的作用。系统调用的类型是根据操作系

42、统所提供服务的功能来决定的。分：操作系统所提供服务的功能来决定的。分：进程进程管理、设备管理、文件操作、信息维护以及通信。管理、设备管理、文件操作、信息维护以及通信。49 操作系统介于计算机硬件系统和其他所有软件系统之操作系统介于计算机硬件系统和其他所有软件系统之间，为所有软件系统使用计算机硬件提供各项服务。间，为所有软件系统使用计算机硬件提供各项服务。 操作系统追求的基本目标是操作系统追求的基本目标是用户使用计算机的方便性，用户使用计算机的方便性，以及计算机硬件的高效率运行以及计算机硬件的高效率运行。 系统调用是操作系统向程序员提供服务的唯一途径。系统调用是操作系统向程序员提供服务的唯一途径

43、。在最底层，系统调用允许运行程序直接向操作系统发出请在最底层，系统调用允许运行程序直接向操作系统发出请求。在高层，命令解释程序接受用户发出的请求。命令可求。在高层，命令解释程序接受用户发出的请求。命令可以来自文件或直接来自键盘输入，进而，命令解释程序通以来自文件或直接来自键盘输入，进而，命令解释程序通过系统调用满足用户的操作要求。过系统调用满足用户的操作要求。 请求类型随请求级别的变化而变化。系统调用级别提请求类型随请求级别的变化而变化。系统调用级别提供基本功能：进程控制、文件和设备管理。系统服务可分供基本功能：进程控制、文件和设备管理。系统服务可分成许多类型：程序控制、状态请求和成许多类型：

44、程序控制、状态请求和I/O请求。程序出错请求。程序出错可作为对服务的一种隐式请求。可作为对服务的一种隐式请求。50系统调用的实现过程系统调用的实现过程 系统调用是操作系统提供给软件开发人员的唯系统调用是操作系统提供给软件开发人员的唯一接口，开发人员可以利用它使用系统功能。一接口，开发人员可以利用它使用系统功能。OS核心中都有一组实现系统功能的过程（子程序），核心中都有一组实现系统功能的过程（子程序），系统调用是对上述过程的调用。系统调用是对上述过程的调用。 为实现系统调用，系统设计人员为实现各种为实现系统调用，系统设计人员为实现各种系统调用功能的子程序编造入口地址表，每个入系统调用功能的子程序

45、编造入口地址表，每个入口地址都与相应的系统子程序名对应起来，然后，口地址都与相应的系统子程序名对应起来，然后，由陷阱处理程序把陷阱指令中所包含的功能号与由陷阱处理程序把陷阱指令中所包含的功能号与该入口地址表中的有关项对应起来，从而有系统该入口地址表中的有关项对应起来，从而有系统调用功能号驱动有关系统子程序执行。调用功能号驱动有关系统子程序执行。 51中断处理过程中断处理过程（1）唤醒被阻塞的驱动程序进程。）唤醒被阻塞的驱动程序进程。（2）保护被中断进程的）保护被中断进程的CPU环境。程序是指令在环境。程序是指令在N位置时位置时被中断的，程序计数器中的内容为被中断的，程序计数器中的内容为N+1，

46、所有寄存器的内，所有寄存器的内容都被保留在中断保留区（栈）中。容都被保留在中断保留区（栈）中。（3）分析中断原因、转入相应的设备中断处理程序。）分析中断原因、转入相应的设备中断处理程序。（4）进行中断处理。不同的设备有不同的中断处理程序。）进行中断处理。不同的设备有不同的中断处理程序。（5）恢复被中断进程的现场。处理机再执行本程序时，从）恢复被中断进程的现场。处理机再执行本程序时，从N+1开始。开始。注：此处与缺页中断和缺段中断相区别注：此处与缺页中断和缺段中断相区别52例例:中断与程序并发之间的关系是什么？中断与程序并发之间的关系是什么？解：中断是程序并发的前提条件。如果没有解：中断是程序并

47、发的前提条件。如果没有中断，操作系统不能获得系统控制权，无中断，操作系统不能获得系统控制权，无法按调度算法择处理机进行重新分配，一法按调度算法择处理机进行重新分配，一个程序将一直运行到结束而不会被打断。个程序将一直运行到结束而不会被打断。53系统调用类型 进程控制进程控制：结束，放弃，装入，执行，创建进程，：结束，放弃，装入，执行，创建进程，终止进程，取得进程属性，设置进程属性，等待终止进程，取得进程属性，设置进程属性，等待时间，等待事件，唤醒事件，分配和释放内存。时间，等待事件，唤醒事件，分配和释放内存。 文件管理文件管理：创建文件，删除文件，打开，关闭，：创建文件，删除文件，打开，关闭，读

48、、写、重定位，取得文件属性，设置文件属性。读、写、重定位，取得文件属性，设置文件属性。 设备管理设备管理：请求设备，释放设备，读、写、重定：请求设备，释放设备，读、写、重定位，取得设备属性，设置设备属性，逻辑连接或位，取得设备属性，设置设备属性，逻辑连接或断开设备。断开设备。54 信息维护信息维护：读取时间或日期，设置时间或日：读取时间或日期，设置时间或日期，读取系统数据，设置系统数据，读取进期，读取系统数据，设置系统数据，读取进程、文件、设备属性，设置进程、文件、设程、文件、设备属性，设置进程、文件、设备属性。备属性。 通信通信：创建、删除通信连接，发送、接受消：创建、删除通信连接，发送、接

49、受消息，传递状态信息，连接或断开远程设备。息，传递状态信息，连接或断开远程设备。551.4 操作系统的主要功能操作系统的主要功能1、处理机管理功能：进程控制、进程同步、进程通信、处理机管理功能：进程控制、进程同步、进程通信、调度。调度。2、存储器管理功能：内存分配、内存保护、地址映射、存储器管理功能：内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充。内存扩充。3、设备管理功能：缓冲管理、设备分配、设备处理。、设备管理功能：缓冲管理、设备分配、设备处理。4、文件管理功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件管理功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读文件的读/写管理和保护。写管理和保护。5、操作系统与用

50、户之间的接口：用户接口、程序接口、操作系统与用户之间的接口：用户接口、程序接口6、作业管理：负责作业的调度和作业控制、作业管理：负责作业的调度和作业控制561.5 特权指令特权指令 计算机中不允许用户直接使用的指令称为特计算机中不允许用户直接使用的指令称为特权指令，如：权指令，如：I/O指令、置中断指令、把指令、置中断指令、把PSW送送入程序状态寄存器等指令。入程序状态寄存器等指令。1.6 目态和管态目态和管态 为了避免用户使用特权指令，大多数计算机为了避免用户使用特权指令，大多数计算机硬件机构将硬件机构将CPU执行状态分了两种操作模式：目执行状态分了两种操作模式：目态和管态。用户程序一般是启

51、动后运行在目态，态和管态。用户程序一般是启动后运行在目态，处于目态的程序是不能使用特权指令的。操作系处于目态的程序是不能使用特权指令的。操作系统中必须使用特权指令的那部分程序运行在管态。统中必须使用特权指令的那部分程序运行在管态。目态转换为管态的唯一途径是中断目态转换为管态的唯一途径是中断。管态到目态。管态到目态通过修改程序状态字来实现。通过修改程序状态字来实现。57例：下列哪些指令必须是特权指令？例：下列哪些指令必须是特权指令？A 改变存储器管理的寄存器改变存储器管理的寄存器B 写程序指令写程序指令C 读取日期时钟读取日期时钟D 设置日期时钟设置日期时钟E 改变处理器的优先级改变处理器的优先

52、级解：解：ABDE58例：处理机为什么要区分核心态和用户态两种操作例：处理机为什么要区分核心态和用户态两种操作系统方式？什么情况下进行两种方式的转换？系统方式？什么情况下进行两种方式的转换？解：在解：在CPU中运行的操作系统程序和用户程序对应中运行的操作系统程序和用户程序对应的机器指令集是不同的。操作系统程序使用所有的机器指令集是不同的。操作系统程序使用所有指令，用户程序只能使用部分指令。从资源管理指令，用户程序只能使用部分指令。从资源管理和程序控制执行的角度出发，将指令系统分为两和程序控制执行的角度出发，将指令系统分为两大部分：特权指令和非特权指令。在程序执行时大部分：特权指令和非特权指令。

53、在程序执行时候，根据执行程序对资源和机器指令的使用权限，候，根据执行程序对资源和机器指令的使用权限，把机器设置为两个状态：核心态和用户态。把机器设置为两个状态：核心态和用户态。59当系统处于核心态时，可以使用所有指令、当系统处于核心态时，可以使用所有指令、资源，并具备改变资源，并具备改变CPU状态的能力，而当状态的能力，而当CPU在用户态时，只能使用非特权指令。在用户态时，只能使用非特权指令。如果如果CPU执行用户程序时，出现了中断，系执行用户程序时，出现了中断，系统将自行转到中断处理程序，统将自行转到中断处理程序，CPU由用户由用户态转到核心态，中断处理结束后，返回继态转到核心态，中断处理结

54、束后，返回继续执行用户程序，此时，续执行用户程序，此时，CPU又由核心态又由核心态转到用户态中。转到用户态中。601.7 操作系统结构设计操作系统结构设计设计目标设计目标：系统设计的第一个问题是定义系统的目：系统设计的第一个问题是定义系统的目标和规格。设计需求：用户目标和系统目标标和规格。设计需求：用户目标和系统目标用户目标用户目标：系统应该方便和容易使用、容易学习、：系统应该方便和容易使用、容易学习、可靠、安全和快速。可靠、安全和快速。系统目标系统目标：操作系统应该容易设计、实现和维护，：操作系统应该容易设计、实现和维护，也应该灵活、可靠、高效且没有错误。操作系统也应该灵活、可靠、高效且没有

55、错误。操作系统的规格和设计是属于高度创造性工作。的规格和设计是属于高度创造性工作。61 机制与策略的区分机制与策略的区分 机制决定如何做，策略决定做什么。机制决定如何做，策略决定做什么。 实现：传统的操作系统是用汇编语言编写的，现在操作系实现：传统的操作系统是用汇编语言编写的，现在操作系统是用统是用C或或C+编写的。编写的。 MS-DOS是用是用Intel 8088汇编语言编写的，只能用于地汇编语言编写的，只能用于地Intel类型的类型的CPU。 第一个不是用汇编语言编写的系统是用于第一个不是用汇编语言编写的系统是用于Burroughs计算计算机的主控程序机的主控程序MCP，它是用，它是用AL

56、GOL语言编写的。语言编写的。 MIT开发的开发的MULTICS用用PL/1语言编写的。语言编写的。 Linux和和Windows XP是用是用C语言编写的。语言编写的。 内存管理器和内存管理器和CPU调度程序是最为关键的子程序。调度程序是最为关键的子程序。621、传统的操作系统结构：无结构操作系统、传统的操作系统结构：无结构操作系统2、无序的模块化结构、无序的模块化结构OS：每个模块设一个子程序，相互调：每个模块设一个子程序，相互调用，成网状，模块直接与硬件有关，难以维护，每一次扩用，成网状，模块直接与硬件有关，难以维护，每一次扩充需要先打破多个关系，移植性差。这是早期系统常用的充需要先打破

57、多个关系，移植性差。这是早期系统常用的体系结构。体系结构。3、分层式结构、分层式结构OS(最成熟最成熟)：操作系统按功能分为多个模块，：操作系统按功能分为多个模块，按相互作用关系划归不同的层次，各层之间单向依赖，不按相互作用关系划归不同的层次，各层之间单向依赖，不构成循环，简化关系、修改扩充容易、一致性、可靠性和构成循环，简化关系、修改扩充容易、一致性、可靠性和可适应性提高。所有功能模块都在核心态工作，如：可适应性提高。所有功能模块都在核心态工作，如：UNIX和和Linux操作系统。操作系统。 优点在于构造和调试的简单化。每层只能利用较低层优点在于构造和调试的简单化。每层只能利用较低层的功能和

58、服务。简化了系统的设计和实现。问题：层的详的功能和服务。简化了系统的设计和实现。问题：层的详细定义困难，效率差。细定义困难，效率差。63例：在操作系统结构设计中，层次结构的操例：在操作系统结构设计中，层次结构的操作系统最显著的不足是（）作系统最显著的不足是（）A不能访问更低的层次不能访问更低的层次太复杂且效率低太复杂且效率低设计困难设计困难模块太少模块太少644、客户、客户/服务器模式服务器模式5、面向对象的程序设计、面向对象的程序设计6、微内核、微内核OS结构：操作系统由两部分组成（两层），内核结构：操作系统由两部分组成（两层），内核是最基本和必须的部分，用户态下是以客户是最基本和必须的部分

59、，用户态下是以客户/服务器方式服务器方式活动的（服务）进程层。各服务进程（简称服务器）相对活动的（服务）进程层。各服务进程（简称服务器）相对独立，且依赖于内核，其功能和内容可增可减。独立，且依赖于内核，其功能和内容可增可减。 优点：便于扩充操作系统（新服务在用户空间增加，优点：便于扩充操作系统（新服务在用户空间增加，不需要修改内核），缺点：系统功能总开销的增加而导致不需要修改内核），缺点：系统功能总开销的增加而导致系统性能的下降。系统性能的下降。 内核功能：进程通信、虚拟存储、线程管理、中断处理及内核功能：进程通信、虚拟存储、线程管理、中断处理及与硬件相关部分。与硬件相关部分。 服务器：文件系

60、统、操作界面、内在服务和网络服务等。服务器：文件系统、操作界面、内在服务和网络服务等。65例例1：比较分层式结构与模块式结构的异同：比较分层式结构与模块式结构的异同例例2：微内核结构具有哪些优点？：微内核结构具有哪些优点？解：提高了系统的灵活性和可扩充性、提高了解：提高了系统的灵活性和可扩充性、提高了OS的的可靠性。适用于分布式系统。可靠性。适用于分布式系统。例例3：从宏观结构上看，操作系统有哪几种结构设：从宏观结构上看，操作系统有哪几种结构设计方法？你认为哪几种方法较好？为什么？计方法？你认为哪几种方法较好？为什么？解：单处理系统下，主要分为：整体式结构模式和解：单处理系统下，主要分为：整体