操作系统的概念

• 在信息化时代，软件被称为计算机系统的灵魂。而作为软件核心的操作系统，已经与现代计算机系统密不可分、融为一体。计算机系统自下而上可粗分为四个部分：硬件、操作系统、应用程序和用户。操作系统管理各种计算机硬件，为应用程序提供基础，并充当计算机硬件和用户的中介。
• 硬件，如中央处理器、内存、输入输出设备等，提供了基本的计算资源。应用程序，如字处理程序、电子制表软件、编译器、网络浏览器等，规定了按何种方式使用这些资源来解决用户的计算问题。操作系统控制和协调各用户的应用程序对硬件的使用。
• 综上所述，操作系统是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理的组织调度计算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境集合。计算机操作系统是随着计算机研究和应用的发展逐步形成并发展起来的，它是计算机系统中最基本的系统软件。
• 操作系统(OS，Operating System)是配置在计算 机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。

操作系统的作用

1．OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

使用方式：系统调用、命令（图形窗口：界面化的命令）方式。

2．OS作为计算机系统资源的管理者

处理器、存储器、I/O 设备以及信息(数据和程序)

3．OS实现了对计算机资源的抽象

在裸机上覆盖上一层 I/O 设备管理软件
又在第一层软件上再覆盖上一层用于文件的管理软件（第二个层次的抽象）
再覆盖一层面向用户的窗口软件

操作系统的特征

　　操作系统是一种系统软件，但与其他的系统软件和应用软件有很大的不同，他有自己的特殊性即基本特征，操作系统的基本特征包括并发、共享、虚拟和异步。这些概念对理解和掌握操作系统的核心至关重要，将一直贯穿于各章节中。

并发

　　并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生，在多道程序环境下，一段时间内宏观上有多个程序在同时执行，而在同一时刻，单处理器环境下实际上只有一个程序在执行，故微观上这些程序还是在分时的交替进行。操作系统的并发是通过分时得以实现的。操作系统的并
发性是指计算机系统中同时存在多个运行着的程序，因此它具有处理和调度多个程序同时执行的能力。在操作系统中，引入进程的目的实施程序能并发执行。

共享

　　资源共享即共享，是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。共享可以分为以下两种资源共享方式。

1）互斥共享方式

　　系统中的某些资源，如打印机、磁带机，虽然他们可以提供给多个进程使用，但为使所打印的内容不致造成混淆，应规定在同一段时间内只允许一个进程方位该资源。

　　为此，当进程a访问某资源时，必须先提出请求，如果此时该资源空闲，系统便可将之分配给进程a使用，伺候若再有其他进程也要访问该资源（只要a未用完）则必须等待。仅当进程a访问完并释放该资源后，才允许另一进城对该资源进行访问。计算机系统中的大所属物理设
备，以及某些软件中所用的栈、变量和表格，都属于临界资源，他们都要求被互斥的共享。

2）同时访问方式

　　系统中还有一种资源，允许在一段时间内由多个进程“同时”对它进行访问。这里所谓的“同时”往往是宏观上的，而在微观上，这些进程可能是交替的对该资源进行访问即“分时共享”。典型的可供多个进程同时访问的资源是磁盘设备，一些用重入码编...

课后习题

1.操作系统是一种（  ）。

A.通用软件       B.应用软件      C.系统软件       D.软件包

【答案】C

【解析】系统软件包括操作系统、数据库管理系统、语言处理程序、服务性程序、标准库程序等。

2.下面（  ）资源不是操作系统应该管理的。

A.CPU            B.内存          C.外存          D.源程序

【答案】D

【解析】源程序是一种计算机代码，是用程序设计语言编写的程序，经编译或解释后可形成具有一定功能的可执行文件，是直接面向程序员用户的，而不是操作系统的管理内容。

3.【2009统考真题】单处理机系统中，可并行的是（  ）。

Ⅰ.进程与进程  Ⅱ.处理机与设备  Ⅲ.处理机与通道  Ⅳ.设备与设备

A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ    B.Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ    C.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ    D.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

【答案】D

【解析】在单处理机系统（不包含多核的情况）中，同一时刻只能有一个进程占用处理机，因此进程之间不能并行执行。通道是独立于CPU的、控制输入/输出的设备，两者可以并行。显然，处理器与设备是可以并行的，如CPU和显示屏能并行工作；设备与设备是可以并行的，如显示屏与打印机能并行工作。

4.【2010统考真题】下列选项中，操作系统提供给应用程序的接口是（  ）。

A.系统调用      B.中断     C.库函数      D.原语

【答案】A

【解析】操作系统提供两类接口： 一类是命令接口（包括图形接口，即图形化的命令接 口），比如用户通过键盘命令和鼠标命令来操作计算机；另一类是程序接口，它提供一组系统调用，用户可以通过运行一些应用程序来访问操作系统的资源。

库函数是高级语言中提供的与系统调用对应的函数（也有些库函数与系统调用无关），目的是隐藏“访管”指令的细节，使系操作系统考研复习指导统调用更为方便、抽象。但是，库函数属于用户程序而非系统调用，是系统调用的上层。

5.【2013统考真题】计算机开机后，操作系统最终被加载到（  ）。

A.BIOS      B.ROM     C.EPROM      D.RAM

【答案】D

【解析】用户平时开机时首先启动的是存于主板上ROM中的BIOS程 序 （注意：不是操 作系统），其次再由它去调用硬盘中的操作系统（如Windows系统），将操作系统的程序自动 加载到内存中的系统区，这段区域是RAM ,答案选D。

6.系统调用的目的是（  ）。

A.请求系统服务      B.中止系统服务    C.申请系统资源      D.释放系统资源

【答案】A

【解析】操作系统不允许用户直接操作各种硬件资源，因此用户程序只能通过系统调用的方式来请求内核为其服务，间接地使用各种资源。

7.下列选项中，不属于多道程序设计的基本特征是（  ）。

A.制约性        B.间断性      C.顺序性       D.共享性

【答案】C

【解析】引入多道程序设计后，程序的执行就失去了封闭性和顺序性。程序执行因为共享资源及相互协同的原因产生了竞争，相互制约。考虑到竞争的公平性，程序的执行是断续的。顺序性是单道程序设计的基本特征。

8.下列选项中，关于操作系统的叙述中，错误的是（  ）。

A.操作系统是管理资源的程序        

B.操作系统是管理用户程序执行的程序

C.操作系统是能使系统资源提高效率的程序

D.操作系统是用来编程的程序

【答案】D

【解析】操作系统是用来管理资源的程序，用户程序也是在操作系统的管理下完成的。配置了操作系统的机器与裸机相比，资源利用率大大提高。操作系统不能直接用来编程，D错误。

9.关于现代操作系统的基本特征：_______是指两个或两个以上进程在执行时间上有重叠，即一个进程的第一个操作在另一个进程的最后一个操作完成之前开始。

A.并发性  B.并行性  C.虚拟性  D.交互性  E.共享性  F.异步性  G.透明性  H.可重构性

【答案】A

【解析】考查操作系统的基本特征。并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行，但在单处理器系统中，每一时刻仅有一道程序在执行，故微观上这些程序是交替执行的。本题中提到两个或两个以上进程在执行时间上有重叠，即符合并发性的定义，故选A。