设计现代OS的主要目标是什么?

设计现代操作系统的主要目标包括：

资源管理：确保计算机资源（如CPU、内存、存储、I/O设备）得到有效和公平的分配。

抽象与隐藏细节：为用户和程序提供简单、统一的接口，隐藏底层硬件的复杂性。

可靠性和安全性：保证系统的正常运行，预防各种故障和安全威胁。

易用性：使计算机系统更加人性化和易于使用。

可扩展性和兼容性：能够支持新的硬件和软件技术，同时向后兼容。

OS的作用可表现在哪几个方面?

操作系统的作用主要在以下几个方面：

资源分配与管理：操作系统负责管理和分配各种计算机资源。

任务调度：确定哪个程序在何时运行。

系统监控：监视系统的状态和活动。

文件和数据管理：管理存储设备中的数据。

安全与保护：确保数据的安全和程序之间的隔离。

用户交互：为用户提供命令接口或图形界面。

为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象?

操作系统为应用程序和用户提供了一组接口和命令，这些接口和命令抽象了底层硬件的复杂性。例如，当你想从硬盘中读取一个文件时，你不需要知道磁盘的物理结构或读写头的位置，你只需要使用简单的API或命令。这是因为操作系统已经处理了所有与硬件交互的细节。这种抽象使得软件开发更加简单，而且可以在多种硬件上运行。

试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么。

推动多道批处理系统的主要动力是提高计算机资源的利用率和减少无效等待时间。在没有多道批处理的系统中，计算机在等待I/O操作完成时可能会闲置，这是资源的浪费。多道批处理允许在一个任务等待I/O时，另一个任务可以使用CPU进行计算，从而最大化了资源的利用。

何谓脱机I/O和联机I/O?

脱机I/O：指的是I/O操作独立于CPU运行。在脱机I/O中，数据首先被读取到一个中间设备或缓冲区，然后再传输到计算机。这样，主机可以在其他任务上继续工作，而不必等待I/O操作完成。

联机I/O：指的是CPU直接参与I/O操作。在联机I/O中，CPU在I/O操作期间是被占用的，直到该操作完成。

试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么。

分时系统的主要动力是提供多个用户同时访问和使用计算机系统的能力。随着计算机变得越来越强大，人们认识到，在单用户系统中，计算机的许多资源都被浪费了。分时系统允许多个用户共享计算机资源，提高了其利用率，并为用户提供了实时交互的能力。

实现分时系统的关键问题是什么?应如何解决?

实现分时系统的关键问题包括：

公平的资源分配：确保所有用户得到公平的计算机资源。

响应时间：确保用户获得合理的响应时间。

隔离性：确保一个用户的操作不会影响到其他用户。

安全性：保护用户的数据和应用程序不被其他用户访问或篡改。

解决方法：

高效的任务调度算法：如轮询、优先级调度等。

资源分配策略：按需分配资源，但有上限。

使用内存保护和虚拟内存技术：隔离不同用户的程序和数据。

实施安全措施：如身份验证、权限管理和审计日志。

第二轮

8.为什么要引入实时操作系统? |

9.什么是硬实时任务和软实时任务?试举例说明。

10. 试从交互性、及时性以及可靠性方面将分时系统与实时系统进行比较，11. OS有哪几大特征?其最基本的特征是什么?

12.在多道程序技术的os环境下的资源共享与一般情况下的资源共享有何不独占资源应采取何种共享方式?

13.什么是时分复用技术?举例说明它能提高资源利用率的根本原因是什么，4是什么原因使操作系统具有异步性特征?

15处理机管理有哪些主要功能?其主要任务是什么? :

16内存管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?

17设备管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?

18文件管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?

19.试说明推动传统OS演变为现代oS的主要因素是什么?

20.什么是微内核oS?

21.微内核操作系统具有哪些优点?它为何能有这些优点?

22.现代操作系统较之传统操作系统又增加了哪些功能和特征?

23.在微内核OS中，为什么要采用客户/服务器模式?

24.在基于微内核结构的OS中，应用了哪些新技术?

25.何谓微内核技术?在微内核中通常提供了哪些功能?

为什么要引入实时操作系统?

实时操作系统 (RTOS) 被设计用来满足那些需要立即响应的应用程序。它们通常用于嵌入式系统、机器人技术、汽车电子和工业控制中，这些应用需要保证在特定的时间限制内完成特定的任务。

什么是硬实时任务和软实时任务?试举例说明。

硬实时任务：必须在绝对的、严格的时间限制内完成的任务。未能在时限内完成的任务可能会导致灾难性的后果。例如，空中交通控制系统、汽车的刹车系统等。

软实时任务：这些任务有期望的完成时间，但偶尔超过这个时限并不会导致灾难。例如，视频播放中的帧呈现或VoIP通话中的语音包。

试从交互性、及时性以及可靠性方面将分时系统与实时系统进行比较

交互性：分时系统强调多用户之间的交互，而实时系统则强调对外部事件的快速响应。

及时性：实时系统需要保证任务在给定的时间内完成，而分时系统则强调公平地为每个用户分配资源。

可靠性：实时系统通常要求更高的可靠性，因为未能及时完成任务可能会有严重的后果。

OS有哪几大特征?其最基本的特征是什么?

操作系统的特征包括并发、共享、虚拟、异步。其中，最基本的特征是并发，即多个任务在一段时间内同时进行。

在多道程序技术的OS环境下的资源共享与一般情况下的资源共享有何不同?

在多道程序技术的OS环境下，多个程序可能会同时运行，因此需要考虑如何公平、安全地为每个程序分配资源，以避免资源冲突和死锁。而在一般情况下，资源可能会被顺序地分配给每个程序。

什么是时分复用技术?

时分复用是指在一个给定的时间周期内，将时间分为多个小的时间段，每个时间段分配给一个用户或任务。例如，现代的电信网络就使用时分复用技术将单个通信信道分给多个用户。

是什么原因使操作系统具有异步性特征?

异步性来源于多个程序的并发执行和外部事件的不确定性。因为操作系统需要响应各种不可预测的外部事件（如用户输入、硬件中断等），所以它的行为具有异步性。

处理机管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?

主要功能包括进程调度、进程同步、进程通信等。其主要任务是确保CPU的有效利用，同时满足进程的需求。

内存管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?

主要功能包括内存分配、内存保护、虚拟内存管理等。其主要任务是为进程提供足够的内存空间，并确保进程之间的隔离。

设备管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?

主要功能包括设备驱动管理、设备调度、设备缓冲等。其主要任务是有效地为进程提供设备资源，同时保证设备的正确和安全使用。

文件管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?

主要功能包括文件存储、文件组织、文件读写、权限管理等。其主要任务是为用户和进程提供持久、可靠和易用的数据存储服务。

试说明推动传统OS演变为现代oS的主要因素是什么?

主要因素包括硬件的进步、软件的复杂性增加、用户需求的变化、安全和隐私的关注、分布式和云计算的兴起等。

什么是微内核oS?

微内核操作系统是一种将核心功能（如进程调度、内存管理等）放在小型核心（即微内核）中，而将其他服务（如文件系统、设备驱动等）移到用户空间的操作系统。

微内核操作系统具有哪些优点?它为何能有这些优点?

优点包括模块化、灵活性、可移植性、安全性和可靠性。这些优点来源于其结构的分离和隔离，因为故障和错误被限制在单个模块中，不会影响整个系统。

现代操作系统较之传统操作系统又增加了哪些功能和特征?

包括图形用户界面、多媒体支持、网络和分布式计算支持、虚拟化、云服务集成、更强的安全和隐私功能等。

在微内核OS中，为什么要采用客户/服务器模式?

采用客户/服务器模式可以实现模块化，将不同的服务作为独立的服务器运行。这有助于隔离功能，提高安全性和可靠性，同时还可以简化设计和维护。

在基于微内核结构的OS中，应用了哪些新技术?

在微内核结构的OS中，通常会应用如下技术：进程间通信 (IPC)、轻量级线程、服务定位和动态链接、虚拟地址空间管理、模块化的驱动和服务开发等。

何谓微内核技术?在微内核中通常提供了哪些功能?

微内核技术指的是一个操作系统设计方法，其中核心功能被限制在一个小的内核中，而其他功能和服务被移到用户空间。在微内核中，通常会提供以下功能：进程管理、基本的内存管理、基本的I/O管理、进程间通信 (IPC) 和安全机制。其他高级功能，如文件系统、网络协议栈、设备驱动等，通常在用户空间作为独立的进程运行。

问题12 15 补充说明

多道程序技术的OS环境下的资源共享与一般资源共享

在计算机操作系统中，资源共享是一个核心概念。为了理解它，我们需要考虑两种情境：多道程序技术的操作系统环境和一般情况下的资源共享。

多道程序技术的操作系统环境下的资源共享

多道程序技术，也被称为多任务处理或并发处理，指的是在单个CPU上同时执行多个程序的能力。这样，计算机资源如CPU、内存和I/O设备在多个程序之间被共享。

在这种环境下，资源共享的挑战主要包括：

并发性：由于多个程序同时执行，操作系统必须确保每个程序都有足够的资源来执行其任务。这可能涉及到资源调度，如CPU时间片的分配、内存的动态分配等。

数据一致性：当多个程序试图同时访问和修改共享数据时，操作系统必须确保数据的一致性和完整性。

隔离性：虽然资源被多个程序共享，但操作系统必须确保一个程序的操作不会影响到其他程序。

一般情况下的资源共享

在非多道程序技术环境中，例如单任务操作系统，资源共享更简单。因为一次只有一个任务在运行，所以资源冲突和数据一致性问题较少。在这种环境中，操作系统更多地关注于单个任务的资源需求，而不是如何在多个任务之间调度资源。

独占资源的共享方式

独占资源是那些在任何时候只能被一个任务或程序使用的资源。例如，某些特殊的硬件设备。对于这种资源，最常见的共享方式是“互斥”方式。操作系统提供了特定的机制，如信号量或互斥锁，来确保在任何时候只有一个任务可以访问独占资源。如果其他任务试图访问该资源，它们将被阻塞，直到资源被释放。

处理机管理

处理机，通常指的是计算机的中央处理单元或CPU，是计算机系统的核心。处理机管理是操作系统的关键组成部分，它负责分配和调度CPU资源。

处理机管理的主要功能

进程调度：根据特定的策略，决定哪个进程应当获得CPU的使用权。常见的调度算法包括轮转调度、优先级调度、最短作业优先等。

进程同步：确保多个进程在访问和修改共享数据时能够正常、有序地进行。

进程通信：提供机制，让进程之间能够交换信息。

中断处理：当外部事件或错误发生时，中断处理机制确保CPU能够快速响应。

多处理机调度：在多CPU的系统中，操作系统还需要决定如何在多个CPU之间分配任务。

处理机管理的主要任务

处理机管理的核心任务是确保CPU资源的最大化使用，同时满足所有进程的需求。这意味着操作系统不仅要确保CPU始终处于繁忙状态，还要确保所有的进程都得到公平和及时的CPU时间分配。

总结，资源共享和处理机管理是操作系统的两个核心概念。而在多道程序技术的环境下，这些概念变得尤为重要和复杂，因为操作系统需要在多个并发执行的程序之间进行精细的资源调度和管理。