西电《计算机操作系统》汤子嬴教材答案全解析
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更新于2025-01-03
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"西电汤子赢教材的答案涵盖了操作系统的基础理论和关键概念,包括OS的主要目标、作用、多道批处理系统和分时系统的发展动力、I/O方式、实时任务和实时系统的分类,以及多道程序设计面临的问题和不同批处理系统的特点。"
操作系统(OS)是计算机系统的核心部分,其设计主要目标包括方便性、有效性、可扩充性和开放性。方便性是指OS应提供简单易用的用户界面;有效性确保系统资源如CPU和内存的高效利用;可扩充性意味着OS要能够适应新技术和新需求;开放性则指OS需支持标准接口,允许第三方开发者扩展和定制。
OS的作用主要体现在三个方面:一是作为用户与硬件之间的接口,使得用户无需直接操作硬件即可执行任务;二是管理计算机系统的所有资源,如内存、处理器时间、文件等;三是通过提供虚拟机的概念,将单一物理机器转变为多个逻辑上的“机器”,以支持多任务并行执行。
多道批处理系统的发展源于提高计算机资源利用率和系统吞吐量的需求。在这种系统中,多个作业被同时加载到内存中,CPU在多个作业间切换执行,显著减少了CPU空闲时间。与此相反,单道批处理系统仅处理一个作业,效率较低,但具备自动性、顺序性和单道性。
联机I/O和脱机I/O是两种不同的输入输出方式。联机I/O在主机控制下直接进行,而脱机I/O通过外围机预先处理输入输出,减少CPU等待时间,提升I/O效率。
分时系统的发展主要受到用户需求的驱动,尤其是人机交互、资源共享和便捷用户上机的需求。实时任务分为周期性和非周期性,以及硬实时和软实时,依据其执行规律和时间约束。实时系统则包括实时控制系统和实时信息处理系统,前者用于实时控制,后者专注于实时信息处理。
实现多道程序需要解决多个问题,包括处理机管理(如何分配和调度CPU时间),内存管理(如何有效地分配和回收内存),I/O设备管理(如何高效地进行设备访问),文件管理(如何组织和保护文件),以及作业管理(如何控制作业的提交、执行和完成)。
单道批处理系统与多道批处理系统各有优缺点。前者简化了系统结构,但资源利用率较低;后者通过调度和多道性提高了系统吞吐量,但增加了系统复杂性。
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