操作系统概念与习题解析：并发、共享与异步性

"计算机操作系统课后答案，涵盖了操作系统的基本概念、目标、作用，以及分时系统和实时系统的对比，还包括操作系统的并发性、共享性、虚拟性和异步性等核心特征的讨论。" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，其设计目标主要包括四个方面：方便性、有效性、可扩充性和开放性。方便性意味着操作系统应提供用户友好的接口，使得用户可以轻松地与计算机进行交互。有效性是指操作系统应高效利用硬件资源，提高系统整体性能。可扩充性确保操作系统能够适应新技术和新需求，而开放性则意味着操作系统应支持标准接口和第三方软件的接入。 操作系统在功能上主要体现在三个方面：首先，它作为用户与硬件之间的接口，提供了命令行、图形用户界面等交互方式。其次，操作系统是资源的管理者，负责内存分配、进程调度、设备管理等工作。最后，操作系统通过抽象技术，将复杂的硬件资源转化为用户易于理解和使用的抽象层。 在实现分时系统时，关键问题是如何让用户感觉他们的作业在实时交互。这需要通过多路卡实现对多个终端输入的并行接收，并使用缓冲区暂时存储用户输入。为了实现及时处理，采用时间片轮转调度算法，使得每个作业都能在短时间内得到执行的机会。 分时系统和实时系统在交互性、及时性和可靠性上有所不同。分时系统强调交互性和实用性，适合多用户同时使用，而实时系统则更注重及时性，分为信息实时和控制实时两类，对响应时间有严格的约束。实时系统对可靠性的要求也更高，因为它们往往用于关键任务，如工业控制、航空导航等。 操作系统的四大特征是并发性、共享性、虚拟性和异步性。并发性是指多个进程在同一时刻看似同时执行，是多道程序设计的基础；共享性允许资源被多个进程同时访问；虚拟性通过资源的抽象和模拟提供超出实际硬件能力的服务；异步性源于进程执行的间断性，进程的执行顺序和速度是不确定的，但系统会通过同步和通信机制保证正确性。 在进程管理中，前趋图是一种表示任务之间依赖关系的工具，如描述中的S1到S4语句，它们可能存在前趋关系，即一个语句的执行必须依赖于另一个语句的完成。理解这些基本概念和原理对于深入学习操作系统至关重要。