多道程序设计与操作系统：理论与实战解析

操作系统课后题答案详析 一、多道程序设计与操作系统形成 1. 多道程序设计技术是计算机科学早期的重要创新，它允许在一台计算机上同时运行多个独立的程序。通过软件手段，这些程序共享系统资源（如CPU、内存和外部设备），提高了系统效率。这个技术促使计算机科学家将硬件资源视为可管理的对象，进而发展出操作系统，作为管理和调度这些资源的核心软件。多道程序设计技术的引入，直接推动了操作系统的诞生，使得计算机资源能得到更高效利用。 2. 虚拟机的概念是操作系统的核心特性之一。操作系统作为硬件与用户之间的抽象层，隐藏了底层硬件的复杂性，提供了一个用户友好的界面。用户所使用的“虚拟机”是一种抽象的、扩展后的计算环境，它并非实际物理存在的硬件实体，而是操作系统提供的功能集合，让用户感受到仿佛在同一时间使用多个独立机器。 二、分时系统的理解 在分时系统中，采用时间片轮转的方式，每个用户轮流获得CPU的控制权。宏观上，所有用户似乎同时并行工作，共享系统资源，而微观上，每个用户的程序在一个特定的时间段内独占CPU，执行完一个时间片后切换到下一个用户。这种设计确保了公平性和响应性，尽管实际上每个时刻只有一个用户在真正运行。 三、多道程序设计中的进程交互 在多道程序设计环境中，内存中的多个程序通过并发执行展示出交互性。由于CPU资源有限，每个进程并非连续执行，而是交替进行。进程间呈现出“走走停停”的状态，即在执行过程中可能因为其他进程占用CPU而暂停，等待CPU空闲。这种交互式执行模式要求操作系统具备任务切换、调度和同步机制，以保证程序之间的协作和资源的有效管理。 四、原语与特殊过程 原语（Primitive）是指操作系统中那些不可中断的基本操作，如读写磁盘、发送信号等，它们通常是操作系统内核实现的一部分，具有原子性，即一次操作要么全部完成，要么都不执行。特殊过程（Special Process）则是指具有特殊权限或用于特定目的的程序，比如守护进程或系统服务，它们对系统全局资源有直接访问权，对于维持系统稳定和提供特定功能至关重要。 总结，这些题目详细考察了操作系统的基础理论，包括多道程序设计的核心理念、虚拟机的概念、分时系统的运行机制以及进程管理和同步中的关键概念。理解和掌握这些知识点有助于深入理解操作系统的工作原理及其在实际应用中的角色。