计算机操作系统：批处理与分时系统原理与特征详解

《计算机操作系统第四版(2017.10重印版)》是一本经典的计算机科学教材，主要涵盖了操作系统的基础理论和实践。该课程的课后题涉及了操作系统的核心概念和设计原则。 在第一章，重点探讨了设计现代操作系统的几个关键目标，包括有效性（高效利用系统资源）、方便性（用户友好界面）、可扩充性（适应技术发展）以及开放性（兼容性和互操作性）。操作系统作为用户与硬件间的桥梁，其作用主要体现在三个方面：一是提供用户接口，使得用户能够方便地与硬件交互；二是充当资源管理者，合理调度和分配计算机的各种资源，如内存、处理器等；三是实现对硬件的抽象，隐藏底层复杂性，提供统一的操作界面。 多道批处理系统的形成和发展源于社会和技术需求，主要是为了提高计算机资源的利用率，简化用户交互，适应硬件更新换代以及体系结构的发展。分时系统则是在用户交互性和效率之间寻求平衡，它通过CPU的共享和及时响应用户的交互，让多个用户能够同时使用同一台计算机。 分时系统的关键问题是如何实现实时性，即快速接收和处理用户输入，这涉及到硬件设备（如多路卡和缓冲区）的优化，以及内存管理和时间片分配策略。操作系统的基本特征包括并发性、共享性、虚拟性和异步性，其中并发性和共享性是最基本的，前者允许多个任务同时执行，后者则是指资源可以被多个用户或进程共享。 异步性源自多道程序环境下，由于资源限制和进程调度的不确定性，进程的执行并非线性进行，而是以非同步的方式进行。然而，通过进程控制和同步机制，虽然执行顺序可能不同，但只要运行环境一致，结果会保持一致性。 处理机的主要功能包括进程管理，负责创建、调度、撤销和同步进程；内存管理，负责分配和回收内存空间；I/O管理，协调计算机与外部设备的交互；以及中断处理，处理硬件异常事件。这些功能确保了系统的稳定运行和资源的有效利用。 这门课程通过深入浅出的课后题，帮助学生理解和掌握操作系统的核心原理和实际应用，是计算机科学专业学习的重要参考资料。