操作系统习题详解：系统调用与进程管理

"操作系统答案包含了对操作系统的基本概念、主要目标、提供的服务以及系统调用的实现原理和系统调用与过程调用的区别等知识点的详细解答。此外，还涉及了多道程序设计环境下CPU的使用情况和进程的概念及引入原因。" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理和控制系统的硬件和软件资源，包括处理器、内存、输入/输出设备等。操作系统的主要目标有五点：首先，方便用户使用，通过提供友好的交互界面，使得非专业人员也能轻松操作计算机；其次，扩大机器功能，通过提供各种服务和接口，使得计算机能执行更复杂的任务；第三，管理系统资源，确保资源的有效利用和分配；第四，提高系统效率，通过调度算法优化处理器和其他资源的使用，减少空闲和等待时间；最后，构筑开放环境，支持软件的开发、移植和共享。 操作系统为用户和程序提供了多种基本服务，包括创建和执行程序、处理数据输入/输出、存储和检索信息、支持通信以及错误检测和处理。这些服务确保了程序的正常运行，并为用户提供了一个高效、可靠的计算环境。 系统调用是操作系统提供给用户程序的接口，用于执行操作系统内部的功能。它的实现包括编写特定的处理程序，建立系统调用入口地址表，以及设置陷入处理机制来保存和恢复处理器状态。系统调用与过程调用的主要区别在于调用形式、被调用代码的位置、提供方式以及调用的实现机制，系统调用通常涉及特权指令，而过程调用则在用户模式下完成。 在多道程序设计环境下，如描述中的问题所示，可能存在CPU空闲等待的情况。当程序A在打印时，CPU可能没有其他任务可执行，因此会空闲等待。同样，程序B在等待输入或计算时，也可能需要等待CPU资源。进程的引入是为了支持并发执行，每个进程都有自己的独立执行路径和资源，这样可以提高系统的整体效率和资源利用率。 进程是操作系统中并发执行的程序实例，它包含程序、数据集和进程控制块，是资源分配和调度的基本单位。引入进程主要是为了实现程序的并发性和隔离性，使得多个任务可以在同一时间内看似同时进行，提高系统资源的利用率和系统的响应速度。