操作系统原理与批处理、分时系统发展

计算机操作系统是一门核心的IT学科，主要研究如何管理和控制计算机系统的硬件和软件资源，以提供高效、安全和用户友好的服务。以下是《计算机操作系统第三版》课程后习题的答案解析： 1. 设计现代操作系统的主要目标包括有效性（确保系统高效执行任务）、方便性（易于用户交互和使用）、可扩充性（支持系统功能扩展和升级）以及开放性（支持不同硬件平台和软件接口的兼容性）。 2. 操作系统的作用体现在多个层面： - 作为用户和硬件的接口，使得复杂硬件操作变得简洁易用。 - 作为资源管理者，负责分配、调度和保护硬件资源，如CPU、内存、I/O设备等。 - 实现硬件操作的抽象，通过多层软件结构，隐藏底层硬件细节，提供统一的编程接口。 3. OS通过层次化的系统软件设计实现了对硬件资源的抽象，例如I/O设备管理软件和文件管理系统，分别处理不同的层次操作，提高了系统的稳定性和效率。 4. 分时系统的发展源于社会需求和技术进步的推动，主要包括提高计算机资源利用率、提升用户体验、硬件更新换代以及计算机体系结构的发展。脱机I/O和联机I/O的区别在于前者在主机控制之外进行数据传输，后者则在主机直接控制下操作。 5. 分时系统的关键问题是如何实现实时响应用户操作，即快速接收和处理终端输入。通过设置多路卡接收多个终端的数据，使用缓冲区存储用户输入，并采用时间片机制来确保每个用户作业得到适当的时间进行处理。 6. 实时操作系统（RTOS）的引入是为了满足对系统反应速度和确定性要求极高的应用，如工业控制、航空导航等。RTOS能够在规定的时间内完成对突发事件的处理，确保系统对实时任务的可靠响应。 总结来说，计算机操作系统是计算机系统的核心组成部分，其设计和实现需要考虑多个目标和需求，通过抽象和管理硬件资源，提供高效的用户界面和响应能力。无论是批处理、分时还是实时系统，它们都是操作系统根据不同应用场景和性能需求的具体体现。