2024年2月25日发(作者：)
习题1
习题1说明操作系统与软件的关系
解 操作系统与软件的关系如下：
(1) 操作系统是每台计算机必备的系统软件。
(2) 操作系统是所有软件运行的基础，所有的其他软件都是建立在操作系统基础之上的，并得到它的支持和服务。同硬件一样，软件资源也要操作系统进行有效的管理。
(3) 软件的开发依赖于操作系统。开发软件必需在一定的操作系统环境下进行，操作系统所能提供的功能支持在一定程度上决定软件开发的难易程度。
(4) 操作系统影响软件的生命周期。如果主流操作系统的变更，就意味着一批应用软件生命的结束。
(5) 应用软件是操作系统上的可用资源，是操作系统生存的基础。如何评论一个操作系统的好坏？不仅要考虑其可靠性、易用性、安全性、兼容性等等，还要衡量在此操作系统上开发出的软件的数量和质量。大多数用户使用操作系统的主要目的是使用其上的能够完成某种特定功能的应用软件。
（6）操作系统与软件是相互促进的。好的操作系统下可以开发出更多的软件，而丰富的软件资源有助于操作系统的竞争和生存。
问题 说明操作系统与计算机硬件的关系。
解
(1) 操作系统的运行需要硬件的支持，如特权指令、中断机构和通道机构等；操作系统性能的发挥受硬件条件的影响，如内存的容量会影响Windows系统的运行速度。
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习题1
(2) 操作系统决定了硬件是否能被用户使用，决定了硬件的功能是否能发挥出来。例如,DOS只能管理1M的内存，硬件上装上再多的内存一般用户也无法使用。
(3) 操作系统与硬件的发展是相互促进的。操作系统的重要任务之一是管理计算机的硬件。操作系统的运行需要硬件的强有力的支持。为了能使操作系统高效地运行，硬件系统的组织结构也在不断地进行改进。
(4) 一种操作系统只能运行在特定种类的计算机上。
(5) 一台计算机可以运行不同的操作系统。
问题：一个操作系统能否管理任何种类的计算机？
解 操作系统是与计算机硬件关系最密切的软件，负责管理计算机系统的硬件资源，不同种类的计算机有不同体系结构，不同的处理器，不同的指令系统，不同硬件配置，操作系统能够管理的软硬件资源受到一定的限制，一种操作系统只能安装到特定种类的计算机上。如，Windows98只能用于管理IBM PC兼容机，而不能用于管理APPLE公司的Machintosh计算机。
问题：为什么要区分系统态和用户态？
解 区分系统态和用户态主要原因如下：
(1) 为了防止操作系统及关键数据受到用户程序有意或无意的破坏，通常将处理机的执行状态分成系统态和用户态两种。处于用户态执行的程序的操作要受到限制，不能去执行特权指令，访问操作系统区域和其他程序的区域，这就防止了用户程序对操作系统和其他用户程序的破坏。操作系统的内核通常是运行在系统态的，用户态的程序通过系统调用接受系统态程序运行的服务。
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习题1
(2) 用户态下的进程能存取它们自己的指令与数据，但不能存取内核指令和数据或其他进程的指令和数据。然而，系统态下的进程能够存取内核和用户地址。例如，一个进程的虚拟地址空间可划分成仅在系统态下可存取及在系统态和用户态都可存取的两部分。某些机器指令是特权指令（Privilege Instruction），如I/O指令等。在用户态下执行的进程没有执行特权指令的能力，在用户态下执行特权指令会引起错误。而在系统态下的进程可以执行一切指令。
问题： 多道程序系统的意义？
解 多道程序系统的意义是：提高系统资源的利用率和系统吞吐率。当一道程序需要等待某种事件发生时，处理机不需要空闲等待，而去执行另一道程序，这样也可以使处理机与外部设备并行操作，可以使其它资源并行或并发操作。
问题： 实现多道程序系统的最主要硬件支持是什么？
解 中断系统和通道技术。
(1) 很多进程的切换是由时钟中断引起的，尤其是分时系统。用户程序进行系统调用时通过软中断来实现，如TRAP。通道和外设的操作也要向操作系统发送中断。
(2) 在多道程序系统中，当CPU要求在主存和外设间传输数据时，通过发出I/O指令命令通道工作，通道独立地在内存和外设间进行数据传输，I/o操作完成后，通道以中断方式通知CPU，从而实现了CPU计算与I/O操作的并行。
问题： 微软的DOS存在很多技术问题，如内存管理、安全性、单道程序系统，但是它为什么成为了主 ― 3 ―
习题1
流操作系统？
解 主要原因是：
(1) 适合当时的硬件条件；
(2) 开发并聚集了大量的可用软硬资源；
(3) 配备在流行的计算机上。
问题 单道批处理系统如何克服手工操作阶段计算机系统的缺点的？
解 手工操作阶段就是没有操作系统的时期，主要缺点是用户操作和准备操作的时间过长，大量的系统时间被浪费在人工操作上。单道批处理系统引入了专职的操作员来减少用户的操作时间，将类似的作业作为一组通过计算机，实现了批处理，减少了建立作业运行环境所需要的时间，配备了简单的监控系统，完成了一个作业到另一作业的自动转换。
批处理系统的优势是什么？它给用户带来什么不便？
解 吞吐量大，善于处理交互性少的作业。它的缺点是交互性差。用户不能动态地调试程序，不能动态地、交互地与计算机面对面地对话。
多用户分时系统如何既克服多道批处理的缺点又使系统的效率不降低？
解 多道批处理具有非交互和效率高的特点。手工操作阶段的计算机系统是交互的，但是用户操作和准备操作的时间过长，大量的系统的时间被浪费在人工操作上，因此引入了专职的操作员来减少用户的操作时间的浪费。可见，交互性与效率是一对矛盾。在多用户分时系统中，每个用户通过自己的终端将程序送到机器中， ― 4 ―
习题1
从而在主机中形成多道程序，通过对处理机的分时，而使终端上的用户可以交互地控制程序的执行，这样既保证了交互性又使系统的效率不降低，解决了交互性和效率之间的矛盾。
多道批处理与单道批处理的共同点和不同点？
解 多道批处理与单道批处理的共同点是批处理，即非交互性、需要专职的操作员；
不同点是多道批处理可以同时将多个作业装入内存执行，而单道批处理只能一次装入一个作业执行。
多用户分时系统如何保证系统的交互性？
解 多用户分时系统的交互性体现在终端上的用户感觉上就好似单独使用一台计算机一样。通过将处理机的时间分成很小的时间片，轮流地分配给联机终端。由于人在终端上操作速度较慢，而处理机可以在很短的时间内分配给联机终端几个时间片，从而保证终端上的用户在感觉上好似单独使用一台计算机一样。尽管多道批处理系统已经大大地提高了计算机系统的资源利用率，但是它的致命缺点是缺少交互性。怎样才能使系统既具有交互性又不使资源的利用率降低？资源利用率与交互性是一对矛盾。如果一台计算机能够连接多个操作台（终端），允许多个用户同时在操作台上操作，每个操作台上的用户执行一个程序，就有多个程序进入系统，导致在计算机的内存中就装入了多个程序，形成多个程序的并发执行,通过并发程序的分时执行，确保每个用户的操作计算机终端就好像单独操作一台计算机一样。这样就避免了只有一个操作台时，大量的计算机的时间被一个用户的大量浪费，同时又克服多道批处理系统非交互性的缺点。
网络系统的工作站（客户机）与多用户分时系统的 ― 5 ―
习题1
终端的区别？
解 网络系统的工作站（客户机）本身是一个自主的计算机系统，有自己的内存、处理机和操作系统，具有独立的处理能力，而多用户分时系统的终端本身没有独立的处理能力，只是分时系统主机的输入和输出设备，程序的执行完全在主机上进行。
客户机/服务器模型常用于网络和分布式系统，是否可以用于单机系统？
1. 客户机/服务器模型是一个通用的模型。广义上讲提供服务的叫服务器，请求服务的叫客户机。客户机/服务器模型操作系统中，文件服务、进程服务等功能是以服务器进程的方式运行于用户态，用户进程通过向服务器进程发出请求，获得服务器的服务。因此，客户机/服务器模型既可以用于网络和分布式系统，也可以用于单机系统，只不过网络和分布式系统更需要这种形式。
系统调用与一般用户函数调用的区别？
系统调用执行的程序在操作系统中，在系统态执行；一般用户函数调用程序由用户准备，在用户态执行。
一般计算机的启动过程？
一般计算机的启动过程是：
(1)
(2)
(3)
(4)
由ROM程序对硬件进行检测。
由ROM中的启动程序引导磁盘上引导块（boot block）读入内存。
由引导块将OS的内核调入内存。
执行OS内核程序，对OS自身进行初始化。
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习题1
加载外核处理程序，给出提示，等待用户操作
什么是处理机现场信息？
处理机现场信息是处理机在任意时刻的状态信息集合，主要包括处理机程序状态寄存器的值、程序计数器和各个寄存器的值。
操作系统对计算机系统性能的影响有哪些？
操作系统会影响到计算机系统的可靠性、方便性、效率、可维护性、处理任务的速度、软件成本等。
多道程序系统如何实现CPU计算与I/O操作的并行？在多道程序系统中，当需要I/O操作，不需要CPU直接控制I/O操作的完成，利用通道、DMA及中断机构控制直接控制I/O操作的完成，这时CPU也不是空闲等待I/O操作的完成，而是转去执行另外一道程序。
分时系统的响应时间受哪些因素影响？分时系统的响应时间指用户从终端发出一个命令到系统处理完这个命令并做出回答所需要的时间，这个时间受时间片长度、终端用户个数、命令本身功能、硬件特性、主存与辅存的交换速度的影响。
在相同的硬件条件下，为什么一个程序可以在DOS和Windows上运行却不能在UINX上运行？
虽然硬件环境相同，但是程序的运行需要OS的支持。由于Windows系统向下兼容DOS，因此，一个程序能在DOS上运行，也有可能在Windows上运行。但DOS、Windows与UNIX在系统结构、用户接口的约定、接口的功能、API等是不兼容的。如该程序使用的是Windows的API系统调用，而Unix下没有此系统调用，故这个程序在UNIX ― 7 ―
习题1
系统中无法执行。
用于国家导弹防御系统的计算机系统是一个什么样的系统？
实时过程控制系统与实时信息处理系统相结合的系统。
为什么中断机构对于多道操作系统是必不可少的 ？
答：很多进程的切换是由中断引起的。如时钟中断，尤其是分时系统。用户程序进行系统调用时通过软中断来实现，如TRAP。通道和外设的操作也要向操作系统发送中断。
评价一个操作系统的主要因素有哪些？
方便性、有效性、扩充性、开放性、可用资源的数量。
将手工操作、单道批处理、多道批处理、多用户分时系统按CPU的有效利用率，由小到大进行排列。
解答：
手工操作、单道批处理系统、多用户分时系统、多道批处理系统。
(1) 手工操作没有操作系统，属于单道程序系统，大量的处理机时间被人工操作所浪费，因此CPU的利用率最低。
(2) 单道批处理系统在一定程度上克服了手工操作的缺点，但仍属于单道程序系统，大量的CPU时间浪费在等待I/O操作的完成上。因此它的CPU利用率比手工操作的系统要高，但比多道程序系统的要高。
(3) 多用户分时系统是多道程序系统，具有交互性，但是程序的分时运行需CPU不断地在多个程序之间进行切换，这种切换需要占用的CPU的时间。
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习题1
多道批处理系统是多道程序系统，没有交互性。CPU在执行一道程序时一般不转换到其它道程序，只有在需要等待某种事件发生时，才切换到另一道程序执行。因此，它的CPU切换的次数远远低于分时系统，而CPU的有效利用率高于批处理系统。
单选题
现代OS具有并发性和共享性，是（ ）的引入导致的。
A.单道程序 B. 磁盘 C. 对象 D.多道程序
早期的OS主要追求的是（ ）。
A.系统的效率 B.用户的方便性
C.可移植 D.可扩充性
（ ）不是多道程序系统
A.单用户单任务 B.多道批处理系统
C.单用户多任务 D.多用户分时系统
特权指令可以在（ ）执行。
A.目 态 B.浏览器中
C.任意的时间 D.进程调度中
处理机的所有指令可以在（ ）执行。
A.目态 B.浏览器中
C.任意的时间 D.系统态
通道能够完成（ ）之间的数据传输。
与外设 B.内存与外设
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与主存 D.外设与外设
操作系统的主要功能有（ ）。
A. 进程管理、存储器管理、设备管理、处理机管理
B. 虚拟存储管理、处理机管理、进程调度、文件系统
C. 处理机管理、存储器管理、设备管理、文件系统
D. 进程管理、中断管理、设备管理、文件系统
单处理机计算机系统中，（ ）是并行操作的。
A.处理机的操作与通道的操作是并行的
B.程序与程序
C.主程序与子程序
D.用户程序与操作系统程序
（ ）功能不是操作系统直接完成的功能。
A.管理计算机硬盘 B.对程序进行编译
C.实现虚拟存储器 D.删除文件
（ ）对多用户分时系统最重要。
A.实时性 B.交互性
C.共享性 D.运行效率
（ ）对多道批处理系统最重要。
A.实时性 B.交互性
C.共享性 D.运行效率
( )对实时系统最重要。
A.及时性 B.交互性
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习题1
C.共享性 D.运行效率
Windows98是（ ）操作系统。
A.多用户分时 B.批处理系统
C.单用户多任务 D.单用单任务
分布式系统与网络系统的主要区别是（ ）
A.并行性 B.透明性
C.共享性 D.复杂性
如果分时操作系统的时间片一定，那么（ ），则响应时间越长。
A.用户数越少 B.用户数越多
C.内存越小 D.内存越大
下面6个系统中，必须是实时操作系统的有（ ）个。
·航空订票系统
·过程控制系统
·机器口语翻译系统
·计算机辅助系统
·办公自动化系统
·计算机激光照排系统
A.1 B.2 C.3 D.4
下面对OS不正确的描述是（ ）。
是系统资源管理程序 是为用户提供服务的程序
是其它软件的支撑软件 是系统态程序的集合
在下面关于并发性的叙述中正确的是（ ）。
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习题1
A.并发性是指若干事件在同一时刻发生
B.并发性是指若干事件在不同时刻发生
C.并发性是指若干事件在同一时间间隔内发生
D.并发性是指若干事件在不同时间间隔内发生
一般来说，为了实现多道程序设计，计算机最需要（ ）
A.更大的内存 B.更多的外设
C.更快的CPU D.更先进的终端
多选题
在单处理机计算机系统中，多道程序的执行具有（ ）的特点。
A.程序执行宏观上并行 B. 程序执行微观上串行
C.设备和处理机可以并行 D. 设备和处理机只能串行
应用程序在（ ）系统上，相同的数据的条件下多次执行，所需要的时间是可能不同的。
A.多用户分时 B.多道批处理
C.单道批处理 D.单用单任务
用户要求（ ）系统对用户的请求在一定的时间内给予及时响应。
A.多道批处理 B.单道批处理
C.分时系统 D.实时系统
（ ）不适合批处理。
A.玩游戏 B.飞行模拟
C.解大型方程组 D.调试程序
在单处理机系统中，相同的硬件条件下，要执行10个程序，每个程序单独执行需要 ― 12 ―
习题1
6分钟，现在10个程序同时在多道程序系统执行，一般情况下，每个程序执行完毕需要的时间（ ），全部执行完毕总共需要的时间（ ）。
A.小于6分钟 B.大于6分钟
C.小于等于60分钟 D.大于60分钟
分时系统需要使用下面哪些技术（ ）
A.多道程序设计技术
B.作业说明书
C.终端命令解释程序
D.中断处理
E.作业调度
下列哪几种指令应该只在核心态下执行（ ）。
A.屏蔽所有中断
B.读时钟日期
C.设置时钟日期
D.改变存储映像图
E.存取某地址单元的内容
F.停机
判断正误，简要说明理由
1. 操作系统属于最重要的、最不可缺少的应用软件。
2. 操作系统完成的主要功能是与硬件相关的。
3. 操作系统的所有程序都在系统态执行。
错误：操作系统中有很多外部命令在用户态下执行，特别是微内核OS的许多功能是在外核的用户态上完成 ― 13 ―
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的。
4. 多道程序系统在单处理机的环境下，程序的执行是并发不是并行的，程序的执行与I/O操作也只能并发不能并行。
错误：程序的执行与I/O操作在通道、中断、DMA的支持下可以并行操作。
5. 当计算机系统没有用户程序执行时，处理机完全处于空闲状态。
错误：系统进程可能正在执行，操作系统可以利用这段时间对系统进行整理等操作。
6. 超级用户（管理员、特权用户）可以使用特权指令。
错误 ：这是把概念混淆了，超级用户是计算机系统中权利最大的用户，可以删除任何文件，撤消进程，这些操作的完成是超级用户通过使用操作系统提供的功能完成，这些功能一般用户没有权利使用。特权指令是只能在核心态执行的机器指令。
7. 系统的资源的利用率越高用户越满意。
错误：系统的资源利用率高可能使用户等待更长的时间，方便性、交互性也可能受到影响。
8. 多道程序的执行一定不具备再现性。
错误： 单道程序的再现性是本身固有的，多道程序的执行失去了再现性，多道程序执行的再现性不是自然获得的，是通过程序员的编程控制添加上去。
9. 分时系统不需要多道程序技术的支持。
错误：分时系统本身就是多道程序系统。
10. 分时系统的用户具有独占性，因此一个用户可以独占计算机系统的资源。
错误：分时系统的独占性是终端上的用户在使用计算机时在感觉上好似单独使用一台计算机一样。这种感觉是通过将处理机的时间分成很小的时间片，轮流地分配给联机终端而完成的。因此，分时系统的用户是与其它用户共享计算系统的资源。
11. 设计实时操作系统时，首先应考虑系统的优良性和分配性。
错误：设计实时操作系统时，首先要考虑系统的实时性和可靠性。
12. 批处理系统不允许用户随时干涉自己程序的运行。
13. 虚拟机不需要硬件的支持。
错误 它是通过OS将物理的资源转换为逻辑资源。
14. 操作系统的所有程序是长驻内存的。
错误：内部命令长驻内存。
15多道程序的引入提高了系统资源的利用率，同时也使操作系统复杂化。
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