第一章操作系统引论1、Android DOS LINUX WINDOWS Symbian iOS UNIX CentOS是操作系统2、计算机系统的组成计算机系统：计算机硬件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备计算机软件：包括操作系统3、相关概念裸机：没有配置任何软件的计算机。
软件:是在硬件基础之上对硬件的性能加以扩充和完善。
虚拟机：一个裸机在每加上一层软件后，就变成了一个功能更强的机器，我们把这种“功能更强的机器”称之为“虚拟机”或“扩展机”。
4、操作系统的定义操作系统（operating system，简称OS）操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。
操作系统是系统软件的核心。
5、操作系统的目标（1）.方便性：用户通过命令使用计算机（2）.有效性：保持忙碌且内外存数据有序,节省空间（3）.可扩充性：采用层次化结构便于增加和修改（4）.开放性：遵循OSI国际标准彼此兼容实现互连6、操作系统的作用（1）OS作为用户与计算机硬件系统的接口（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS用作扩充机器7、推动操作系统发展的主要动力•不断提高计算机资源利用率•方便用户•器件的不断更新换代•计算机体系结构的不断发展•不断的提出新的要求8、计算机的发展过程计算机发展分为四个阶段：⏹1946～50年代末：第一代，电子管时代，无操作系统。
⏹50年代末～60年代中：第二代，晶体管时代，批处理系统。
⏹60年代中～70年代中：第三代：集成电路时代，多道程序设计。
⏹70年代中期～至今：第四代：大规模、超大规模集成电路时代，分时系统。
9、操作系统的发展过程（1）. 人工操作方式电子管计算机，无操作系统，由手工控制作业的输入输出,通过控制台开关启动程序运行。
人工操作方式的缺点：用户独占全机。
计算机及其全部资源只能由上机用户独占。
手工装卸、人工判断、手工修改与调试内存指令等造成CPU空闲，CPU 等待人工操作。
（2）、脱机输入/输出方式程序和数据的输入输出都是在外围计算机的控制下完成的。
优点：1）减少了CPU的空闲时间2）提高了I/O速度（3）、单道批处理系统晶体管计算机，操作系统的雏形，称为监督程序。
把若干个作业合成一批，调入计算机执行，完成后再调入下一批作业。
（考试）单道批处理系统的特征：(1) 自动性：无需人工干预(2) 顺序性：先调入的先完成(3) 单道性：内存中仅有一道程序（4）、多道批处理系统a、多道程序运行的特点为：•多道：在内存中放多道程序,使它们在管理程序的控制下相互穿插地运行。
•宏观上并行：同时有多道程序在内存运行，某一时间段上，各道程序不同程度地向前推进。
•微观上串行：任一时刻最多只有一道作业占用CPU，多道程序交替使用CPU 。
b、多道批处理系统的优缺点(1) 资源利用率高：共享资源(2) 系统吞吐量大：各部件保持忙碌且切换不频繁(3) 平均周转时间长：作业的周转时间是指从作业进入系统开始，直至其完成并退出系统为止所经历的时间(4) 无交互能力：对修改和调试带来不便C、多道批处理需要解决的问题(1)处理机争用问题。
(2) 内存分配和保护问题。
(3) I/O设备分配问题。
(4) 文件组织与管理问题。
(5) 作业管理问题。
(6) 用户与系统接口问题。
10、分时系统1）推动多道批处理系统形成和发展的动力是提高资源利用率和系统吞吐量。
2）推动分时系统形成和发展的主要动力是用户的需要：交互、共享主机、方便上机。
3）分时系统是指在一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的键盘，以交互的方式使用计算机，共享主机中的资源。
4）第一个分时操作系统CTSS5）分时系统的思想采用时间片轮转的方法，同时为许多终端用户服务，对每个用户能保证足够快的响应时间，并提供交互会话的功能。
时间片：将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片，操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务6）分时系统实现中的关键问题(1) 及时接收。
(2) 及时处理。
7）分时操作系统特点多路性：允许同一主机联接多台终端。
独立性：每一用户独占一个终端。
及时性：用户请求能及时响应。
交互性：可进行广泛的人机对话。
11、实时系统1）概念：指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
2）实时任务的分类：按任务执行时是否呈现周期性来划分（1）周期性实时任务（2）非周期性实时任务根据对截止时间的要求来划分（1）硬实时任务（2）软实时任务3）实时系统与分时系统特征的比较（1）多路性：系统对多路现场进行采集（2）独立性：每个终端独立工作（3）及时性：截止时间（4）交互性：访问特定的专用服务程序（5）可靠性：要求高12、微机操作系统（1）单用户单任务OS（2）单用户多任务OS（3）多用户多任务OS13、什么是嵌入式系统在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大设备、装置或系统可以不是“计算机”通常工作在反应快或对处理时间有较严格要求环境中由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统14、操作系统的基本类型（一）批处理操作系统的主要特征：⏹用户脱机使用计算机⏹成批处理⏹多道程序运行（二）分时操作系统的主要特征：⏹交互性⏹多用户同时性⏹独立性（注）UNIX是当今最流行的一种多用户分时操作系统（三）实时操作系统即时响应高可靠性（四）通用操作系统人计算机操作系统15、操作系统的特征（1）并发性（2）共享性（3）虚拟性（4）异步性（注）并发特征是OS最重要的特征，其它三个都是以并发为前提的（一）并发性1）概念：并发是指在内存中放多道作业，在一个时间段上来看，每一道作业都能不同程度地向前推进。
但在任何一个时间点上只能有一道占用CPU2）相关概念：（1）串行：在内存中每次只能放一道作业，只有它完全执行完后别的作业才能进入内存执行。
（2）并行：存在于有多个CPU的环境中，在内存中放多道作业，在任一时间点上都可能有多道作业在不同的CPU上同时执行。
（3）引入进程：程序是静态实体，在多道程序系统中，不能并发执行，操作系统引入进程的目的就是为了使多个程序能并发执行。
（4）引入线程：进程是操作系统中可以拥有资源并作为独立运行的基本单位。
（二）共享性1）概念：共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）共同使用。
2）实现共享方式：（1）互斥共享方式：一段时间内只允许一个进程使用，如音频设备、打印机等（2）同时访问方式：允许在一段时间内由多个进程“同时”访问，如磁盘文件（三）虚拟性⏹通过某种技术将一个物理实体映射为若干个逻辑上对应物。
⏹虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率。
⏹操作系统中利用了两种方式实现虚拟技术：时分复用技术和空分复用技术。
（1）时分复用技术（即分时使用方式）虚拟处理机技术虚拟设备技术（2）空分复用技术虚拟磁盘技术虚拟存储器技术（四）异步性多道程序环境下程序的执行，是以异步方式进行的；每个程序在何时执行，多个程序间的执行顺序以及完成每道程序所需的时间都是不确定和不可预知的。
进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性。
15、操作系统的主要功能：⏹处理机管理⏹存储器管理⏹设备管理⏹文件管理⏹用户接口16、OS结构设计1.无结构OS：内部混乱在早期开发操作系统时，设计者只是把他的注意力放在功能的实现和获得高的效率上，缺乏首尾一致的设计思想。
这种OS是无结构的。
2. 模块化OS结构模块化程序设计技术，是基于“分解”和“模块化”原则来控制大型软件的复杂度的。
模块划分原则及优缺点a.内聚性：模块内的紧密程度，越高越好b.耦合性：模块间的相互影响，越低越好⏹优势：（1）提高设计的正确性，可理解性和可维护性（2）增强OS的适应性（3）加速OS的开发过程⏹存在问题：（1）模块接口设计难度大（2）无序模块法，增加开发人员的难度3.分层式OS结构1) 有序分层的基本原则：每一层仅能使用其底层提供的功能和服务2) 优缺点a.易保证系统的正确性：自下而上设计b.易于扩充和维护：相邻层次之间改动c.系统效率降低：单向依赖，跨层通信复杂17、客户/服务器模式（C/S模式）客户/服务器模式的优点（1）数据的分布处理和存储（2）便于集中管理（3）灵活性和可扩充性（4）易于改编应用软件18、. 面向对象的程序设计技术面向对象技术的优点特点：在面向对象的技术中，是利用被封装的数据结构和一组对它进行操作的过程，来表示系统中的某个对象的。
优点：•重用性：利用已有的类，构建新的系统•可修改性和可扩充性：改变对象的表示、继承•正确性和可靠性：对象独立调试19、微内核技术微内核技术特点：（考试）(1) 内核足够小(2) 基于C/S模式(3) 机制与策略分开(4) 面向对象微内核的基本功能：(1) 进程（线程）管理(2) 低级存储器(3) 中断和自陷入处理优点：(1)提高系统的可扩展性(2)增强系统的可靠性(3)可移植性(4)对分布式系统的支持(5)面向对象技术4．试说明推动多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。
6．试说明推劢分时系统形成和収展的主要劢力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。
解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设臵多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配臵缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。
针对及时处理问题，应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。
11．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性24．在基亍微内核结构的OS中，应用了哪些新技术？答：在基于微内核结构的OS 中，采用面向对象的程序设汁技术。
20．什么是微内核技术？在微内核中通常提供了哪些功能？答：把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次（即用户模式）中去运行，而留下一个尽量小的内核，用它来完成操作系统最基本的核心功能，称这种技术为微内核技术。