计算机操作系统原理与习题解析

"计算机操作系统(汤子瀛)习题答案" 计算机操作系统是计算机科学中的核心课程，它在计算机系统中起着至关重要的作用。操作系统（OS）的主要目标是提供一个方便用户与计算机硬件交互的接口，高效管理计算机系统资源，支持系统的可扩展性和开放性。在操作系统的设计中，这些目标被综合考虑，以满足用户需求，优化性能，并适应不断变化的技术环境。 操作系统的作用主要体现在三个方面：首先，它作为用户与硬件之间的桥梁，使得用户可以通过友好的图形界面或命令行界面来操作复杂的计算机系统，而无需直接与底层硬件打交道。其次，操作系统扮演着资源管理者的角色，合理分配和调度CPU时间、内存空间、I/O设备等硬件资源，确保系统的高效运行。最后，操作系统通过提供虚拟化机制，可以将单一的物理系统扩展为多个逻辑系统，以支持多任务并行执行，提高了系统利用率。 推动多道批处理系统发展的主要动力是提高计算机资源的利用率和系统的吞吐量。在这种系统中，多个作业被同时加载到内存中，CPU在不同的作业间切换执行，从而减少了CPU的空闲时间，提高了整体效率。而脱机I/O和联机I/O则是解决输入输出速度不匹配问题的策略。脱机I/O在外部设备如磁带机的帮助下，预先处理输入和输出，以减少CPU等待I/O操作的时间。联机I/O则是在主机直接控制下的输入输出操作。 分时系统的发展主要源于用户对交互式计算、资源共享和便捷上机的需求。在分时系统中，多个用户可以同时在线，每个用户感觉就像独自使用计算机一样，极大地提高了用户的工作效率。 实时任务可以分为周期性和非周期性两种类型，以及硬实时任务和软实时任务。前者根据任务执行的规律性划分，后者根据任务对截止时间的严格程度来区分。实时系统通常应用于控制和信息处理领域，要求快速响应和准确执行。 实现多道程序设计需要解决五个关键问题：处理机管理（包括进程调度和上下文切换）、内存管理（如分区和分页）、I/O设备管理（如中断处理和设备驱动）、文件管理（如文件的创建、读写和保护）以及作业管理（作业的提交、执行和终止）。单道批处理系统和多道批处理系统的主要区别在于，前者一次仅执行一个作业，而后者允许多个作业并发执行，从而提高了系统的效率和资源利用率。尽管如此，单道系统在资源管理和用户交互方面相对简单，而多道系统则更复杂，但提供了更高的系统性能和用户满意度。