Tanenbaum《现代操作系统》第1章关键点解析与答案概览

现代操作系统，如Andrew S. Tanenbaum第二版所述，探讨了操作系统的核心概念和功能。章节一涵盖了以下几个关键知识点： 1. **扩展性与资源管理**：操作系统作为用户和硬件之间的桥梁，提供了虚拟机的概念，使得用户能够有效地管理和控制硬件资源，如内存和I/O设备。 2. **多道程序设计**：通过快速在多个进程间切换CPU，即使其中一个进程进行I/O操作导致CPU空闲，其他进程也能利用这段时间，提高系统资源利用率，尤其是早期没有DMA（直接存储器访问）技术时。 3. **I/O spooling**：输入spooling将文件先存储在磁盘上，等待CPU空闲处理，输出spooling则先复制打印文件到内存缓冲区，避免打印机占用CPU。在个人计算机中，输出spooling更为常见。 4. **程序并发与I/O效率**：多道程序设计的一个主要目标是利用CPU在等待I/O操作完成时的时间，DMA技术的引入使得I/O操作不再完全占用CPU，提高了CPU的利用率。 5. **操作系统安全**：早期计算机缺乏硬件保护机制，易受恶意用户程序攻击，随着技术进步，操作系统需要更高级别的安全措施。 6. **硬件兼容性与差异**：例如Intel的Pentium系列处理器，尽管性能各异，但基于兼容架构，主要区别体现在价格上，体现了家族式设计理念。 7. **显示设备内存需求**：不同的屏幕分辨率和色彩深度对内存的需求显著，早期高分辨率显示器成本高昂，现在则明显下降。 8. **操作系统模式**：部分系统功能应运行在内核模式下，以确保核心操作的高效和安全。 9. **交互式与批处理系统**：个人计算机通常为交互式环境，单用户；大型机则强调批处理或分时，强调资源管理和用户隔离。 10. **指令执行速率**：讨论了管道系统的指令处理速度，不论管道有多少阶段，只要每个阶段时间足够短，系统都能保持高执行效率。 11. **内存容量与计算效率**：给出了处理大量数据时内存和缓存对计算时间的影响，强调了硬件性能对程序性能的关键作用。 这些知识点展示了操作系统在硬件抽象、资源调度、安全性和性能优化等方面的基本原理和技术挑战。