"该资源是计算机操作系统(汤子瀛版)的习题答案,由免费考研网制作。主要内容涵盖了操作系统的基本概念和目标,包括设计现代操作系统的四个主要目标:方便性、有效性、可扩充性和开放性。此外,还讨论了操作系统的作用,如作为用户与计算机硬件之间的接口,资源管理者,以及扩充机器的角色。文件中还涉及了多道批处理系统、分时系统的发展动力,以及I/O操作的不同类型,如脱机I/O和联机I/O。此外,提到了实时任务的分类(周期性和非周期性,硬实时和软实时),多道程序设计需要解决的问题,如处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件管理和作业管理,并对比了单道与多道批处理系统的特征和优缺点。"
操作系统是计算机系统的核心组成部分,它的主要目标是提供一个用户友好的环境,使用户能够方便地与计算机交互。现代操作系统追求的目标不仅是提供便捷性,还要保证系统运行的效率,这意味着它必须能有效地管理硬件资源,如CPU时间、内存和I/O设备。同时,随着技术的发展,操作系统的可扩充性变得至关重要,以适应新的硬件和软件需求。开放性则是为了促进软件开发的兼容性和创新,允许用户和开发者自由地添加新功能或修改系统。
操作系统在计算机系统中的作用是多方面的。首先,它作为一个桥梁,使得用户可以通过图形用户界面(GUI)或命令行界面(CLI)与硬件系统交互,而不必直接操作硬件。其次,OS扮演着资源管理者的角色,负责内存分配、进程调度、文件存储等。最后,操作系统通过提供虚拟化技术,可以将单一的物理机器扩展为多个逻辑“机器”,从而实现并发执行多个任务。
多道批处理系统和分时系统是两种不同的操作系统工作模式。前者通过在内存中同时加载多个作业,提高了CPU的利用率和系统的吞吐量,但用户交互性较差。而分时系统则满足了用户即时反馈的需求,允许多个用户同时在线,共享主机资源,更注重人机交互。
在I/O操作方面,脱机I/O通过预先处理输入输出,减少了CPU的等待时间,提高了效率,而联机I/O则在主机控制下直接进行,更适合实时交互的需求。实时任务分为周期性和非周期性,以及硬实时和软实时,不同类型的实时任务对截止时间的要求不同,需要操作系统进行针对性的调度和管理。
实现多道程序需要解决的问题广泛,包括处理机的分配策略,如何有效地进行内存分区或分页,如何管理各种I/O设备,如何组织和保护文件系统,以及如何有效地调度和管理用户的作业。单道批处理系统和多道批处理系统各有优缺点,前者虽然简单,但资源利用率较低;后者虽然复杂,但能显著提高系统性能并支持更多用户同时工作。