计算机操作系统是现代计算机系统的核心组成部分,其设计目标主要包括方便性、有效性、可扩充性和开放性。汤子瀛的第三版教材中的习题深入探讨了这些概念。
1. 现代操作系统的主要目标:
- 方便性:为用户提供友好的界面和易于理解的操作,简化与计算机的交互。
- 有效性:提高系统性能,包括响应时间和资源管理效率,减少不必要的等待。
- 可扩充性:支持新硬件和新技术的接入,随着硬件进步和应用需求的变化而发展。
- 开放性:允许不同的应用程序和开发者共享资源,促进软件生态的繁荣。
2. 操作系统的作用:
- 用户与硬件之间的接口:提供用户界面,使用户能够控制和管理计算机资源。
- 资源管理者:负责内存管理、进程调度、存储管理和设备分配,确保资源高效利用。
- 扩充机器:通过抽象层隐藏硬件细节,使硬件扩展和升级更为容易。
3. 多道批处理系统的发展动力:
- 提高资源利用率和系统吞吐量:通过并行处理多个任务,减少CPU空闲时间,提升整体效率。
4. 脱机I/O和联机I/O的区别:
- 脱机I/O:解决人机速度不匹配问题,通过外围设备和磁带预先输入输出数据,减少CPU等待时间。
- 联机I/O:直接在主机控制下进行输入输出,适合连续数据流操作。
5. 分时系统的发展动力和关键问题:
- 发展动力:满足用户交互、共享主机和便捷登录的需求。
- 关键问题与解决方案:及时接收用户输入(通过多路卡)和快速处理作业(将作业放入内存并快速调度)。
6. 实时操作系统的重要性:
- 针对实时控制和信息处理场景,如工业自动化、航空航天等领域,需要严格的响应时间和准确性。
7. 分时系统与实时系统的比较:
- 交互性:分时系统交互性强,适合终端用户程序,实时系统交互性较弱。
- 及时性:分时系统按用户接受等待时间衡量,实时系统按控制需求的时间限制衡量。
- 可靠性:实时系统可靠性要求更高,因为它们处理的是有严格时间约束的任务。
8. 操作系统的基本特征:
- 操作系统的五大基本特征:并发性、共享性、虚拟性、异步性和封闭性。其中,虚拟性是最基本的特征,它使得用户看到的是一个统一、抽象的计算机环境,而忽略了底层硬件的具体细节。