汤子瀛操作系统课后习题详解

"汤子瀛的操作系统习题集包含了丰富的计算机操作系统理论知识，涉及操作系统设计目标、作用、发展动力以及核心功能的多个方面。习题解答深入浅出，旨在帮助学习者理解和掌握操作系统的核心概念。" 操作系统是计算机系统中的关键组成部分，其设计目标包括方便性、有效性、可扩充性和开放性。方便性是指操作系统应提供简单易用的用户界面，让用户能够轻松地与计算机交互。有效性意味着操作系统应高效利用系统资源，减少浪费。可扩充性是指操作系统应能适应新技术的引入，支持硬件和软件的扩展。开放性则确保操作系统可以接纳各种应用软件，且与其他系统兼容。 操作系统的作用主要包括三方面：首先，它作为用户与硬件之间的接口，使得用户可以通过图形界面或命令行等方式与计算机进行交互；其次，操作系统作为资源管理者，负责内存分配、进程调度、文件管理和设备控制等；最后，操作系统通过提供虚拟机的概念，扩充了计算机的功能，使得用户可以不必关注底层硬件细节，专注于应用程序的开发。 多道批处理系统的形成和发展主要动力在于提高计算机资源利用率和系统吞吐量。这种系统允许一次性加载多个作业到内存，通过作业调度算法决定作业的执行顺序，从而减少了CPU的空闲时间。脱机I/O和联机I/O是解决输入输出效率问题的两种策略。脱机I/O通过外围设备预先处理输入输出，避免了CPU等待慢速I/O设备的时间；联机I/O则是由主机直接控制输入输出，适合实时性要求较高的场景。 分时系统的发展源于用户对人机交互、资源共享和便捷上机的需求。在这种系统中，多个用户可以同时在线，共享主机资源，每个用户感觉就像独占系统一样。 实时任务分为周期性和非周期性，以及硬实时和软实时。周期性任务按照固定间隔执行，而非周期性任务则根据特定事件触发。硬实时任务对截止时间有严格要求，一旦超时可能导致严重后果，而软实时任务的截止时间相对宽松，错过截止时间不会引发灾难性问题。 实现多道程序需要解决处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件管理和作业管理等多个问题。例如，处理机管理涉及到进程调度，内存管理则包括分区分配和内存保护，I/O设备管理需要有中断处理机制，文件管理系统要实现文件的创建、读写和删除，作业管理则负责作业的提交、执行和终止。 单道与多道批处理系统各有优缺点。单道批处理系统简化了系统结构，但资源利用率较低；而多道批处理系统通过调度提高了资源利用率，但也增加了系统复杂性。多道批处理系统更有利于提升整体系统性能和用户满意度。