操作系统第三版习题详解：多道程序设计与系统管理

"计算机操作系统第三版的课后习题答案，涵盖了方便性、有效性、可扩展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的区别、分时系统形成的原因、实时任务的分类和实时系统的类型，还涉及多道程序实现需要解决的问题以及单道与多道批处理系统的特点比较。" 操作系统是计算机科学中的核心部分，它的设计目标主要包括四个方面：方便性、有效性、可扩充性和开放性。方便性使得用户能轻松地与计算机交互；有效性确保系统资源得到高效利用；可扩充性意味着操作系统应支持新硬件和软件的添加；开放性则保证了系统的互操作性和未来升级的可能性。 操作系统的作用体现在三个方面：首先，它作为用户与计算机硬件之间的接口，简化了用户与底层硬件的交互；其次，操作系统作为资源管理者，负责管理内存、处理器、I/O设备等，确保它们被公平有效地使用；最后，操作系统通过提供抽象层，扩展了计算机的功能，使其看起来比实际更强大，被称为“扩充机器”。 多道批处理系统的发展源于提高计算机资源利用率和系统吞吐量的需求。这种系统通过在内存中同时存放多个作业，减少了CPU的空闲等待时间。脱机I/O和联机I/O是两种不同的输入输出方式，前者通过外围机预先处理输入输出，以减少CPU等待时间，后者则由主机直接控制I/O操作。 分时系统则主要由用户的需求驱动，如人机交互、资源共享和方便用户上机。实时任务可以分为周期性和非周期性，以及硬实时和软实时两类，分别对应不同的响应时间要求。实时系统包括实时控制系统和实时信息处理系统，前者侧重于控制，后者侧重于快速的信息处理。 实现多道程序需要解决五个关键问题：处理机管理（如进程调度）、内存管理（如分区和分页）、I/O设备管理（如中断处理和设备分配）、文件管理（如文件创建、读写和保护）以及作业管理（如作业的提交、执行和撤消）。单道批处理系统和多道批处理系统的对比中，单道批处理系统虽然有自动化和顺序性，但资源利用率较低，而多道批处理系统通过引入调度和多道性显著提高了系统效率。