《计算机操作系统》(汤子瀛)习题与解答解析

"《计算机操作系统》(汤子瀛)习题答案提供了全面的章节练习题解答，涵盖了方便性、有效性、可扩充性和开放性等操作系统设计目标，以及操作系统的作用、多道批处理系统的发展动力、脱机I/O与联机I/O的概念、分时系统的需求、实时任务的分类和实时系统的类型，还涉及了实现多道程序所面临的问题以及单道与多道批处理系统的对比。" 在计算机科学领域，操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统的核心组件，它提供了一个用户与硬件之间的接口，同时也管理着计算机的所有资源，如处理器、内存、I/O设备和文件等。汤子瀛的《计算机操作系统》是一本广泛使用的教材，其习题答案可以帮助学习者深入理解操作系统的基本概念和原理。 1. 设计现代OS的主要目标包括： - 方便性：使用户能够方便地使用计算机，通过图形用户界面（GUI）和命令行界面（CLI）等交互方式。 - 有效性：优化资源分配和调度，提高系统整体性能。 - 可扩充性：支持新硬件和软件的添加，适应技术的快速发展。 - 开放性：允许开发者编写和运行各种应用程序，通常基于开放标准和API。 2. 操作系统的功能体现在： - 用户接口：提供用户与计算机交互的方式，如图形用户界面和命令行解释器。 - 资源管理：管理内存、处理器、存储设备和网络资源，确保它们被有效且公平地使用。 - 扩充机器：通过提供虚拟化技术，使得操作系统看起来拥有比实际更多的资源。 3. 多道批处理系统的发展驱动力主要是为了提高计算机资源利用率和系统吞吐量，减少CPU的空闲等待时间，通过脱机I/O技术，预先输入和输出数据，使得CPU可以更高效地工作。 4. 脱机I/O和联机I/O的区别在于是否需要CPU直接参与输入输出操作。脱机I/O使用外围设备预先处理数据，而联机I/O则在主机控制下实时进行。 5. 分时系统的发展源于用户对人机交互、资源共享和方便上机的需求，它允许多个用户同时在线使用同一台计算机。 6. 实时任务可以分为周期性和非周期性，硬实时和软实时。前者指任务执行间隔固定，后者则相对灵活。实时系统主要应用于控制和信息处理领域。 7. 实现多道程序需要解决的关键问题包括： - 处理机管理：如何有效地分配和调度CPU资源。 - 内存管理：如何合理分配和回收内存，防止内存碎片。 - I/O设备管理：如何高效处理I/O请求，避免设备空闲。 - 文件管理：管理和保护文件系统，提供访问控制和数据安全性。 - 作业管理：控制作业的提交、执行和完成。 8. 单道与多道批处理系统的对比： - 单道批处理系统一次性只运行一个作业，优点是简单，但资源利用率较低。 - 多道批处理系统允许多个作业并发执行，提高了资源利用率和系统吞吐量，但增加了系统复杂性。 通过学习这些知识点，学生可以深入理解操作系统的运作机制，为今后的系统设计、分析和优化奠定基础。