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　　1.6.2 綜合應(yīng)用題

　　î 例題1

　　什么是操作系統(tǒng)?描述它的主要作用和基本特征?

　　例題1解答

　　操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)軟硬件資源，以盡量合理有效的方法組織多個(gè)用戶共享多種資源的程序集合。

　　操作系統(tǒng)的作用：

　　(1)管理系統(tǒng)中的各種資源;(2)為用戶提供良好的界面。

　　操作系統(tǒng)具有以下4個(gè)基本特征。

　　(1)并發(fā)性：并發(fā)性是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的事件或活動(dòng)在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。

　　(2)共享性：共享性是操作系統(tǒng)的另一個(gè)重要特性，是指操作系統(tǒng)中的資源(包括硬件資源和軟件資源)可被多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用，而不是被一個(gè)進(jìn)程所獨(dú)占。

　　(3)虛擬性：是操作系統(tǒng)中的一種管理技術(shù)，它是把一個(gè)物理上的實(shí)體映射為若干個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。

　　(4)不確定性：在多道程序設(shè)計(jì)中，各個(gè)程序之間存在著直接或間接的聯(lián)系，程序的推進(jìn)速度受它運(yùn)行環(huán)境的影響。這時(shí)同一程序和數(shù)據(jù)的多次運(yùn)行可能得到不同的結(jié)果;程序的運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行順序也具有不確定性;外部輸入的請(qǐng)求、運(yùn)行故障發(fā)生的時(shí)間也難以預(yù)測(cè)。這些都是不確定性的表現(xiàn)。

　　î 例題2

　　一般一個(gè)操作系統(tǒng)要提供三類接口給不同類型的使用者，是哪三類接口?

　　例題2解答

　　操作系統(tǒng)向用戶提供了以下三種類型的接口。

　　(1)命令接口

　　按命令接口對(duì)作業(yè)控制方式的不同，命令接口包括聯(lián)機(jī)命令接口和脫機(jī)命令接口兩種類型。其中聯(lián)機(jī)命令接口由終端處理程序、命令解釋程序和一組聯(lián)機(jī)命令組成：終端處理程序負(fù)責(zé)接收用戶輸入的終端命令，并將它顯示在終端屏幕上;命令解釋程序?qū)�接收到的命令進(jìn)行識(shí)別，并調(diào)用相應(yīng)命令的處理程序，以完成請(qǐng)求任務(wù);操作系統(tǒng)則通過提供多條聯(lián)機(jī)命令向用戶提供各方面的服務(wù)。脫機(jī)命令接口由作業(yè)控制語(yǔ)言JCL組成，它向用戶提供了一組作業(yè)控制命令。

　　(2)程序接口

　　程序接口即系統(tǒng)調(diào)用，它適用于用戶在編程時(shí)請(qǐng)求操作系統(tǒng)提供的服務(wù)，如申請(qǐng)和釋放內(nèi)存、打開和關(guān)閉文件等。系統(tǒng)調(diào)用命令是為了擴(kuò)充及其指令，增強(qiáng)系統(tǒng)功能，方便用戶使用而提供的。因此，在一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，把系統(tǒng)調(diào)用命令稱為廣義指令或訪管指令。實(shí)際上不僅用戶程序要使用系統(tǒng)調(diào)用命令，而且系統(tǒng)程序也要使用系統(tǒng)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)其功能。不同的操作系統(tǒng)，其所提供的系統(tǒng)調(diào)用命令條數(shù)、格式及所執(zhí)行的功能都不盡相同，它是用戶在編程時(shí)獲得操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一途徑。

　　(3)圖形接口

　　圖形接口通過圖形化的界面以更加友好的方式向用戶提供服務(wù)。

　　î 例題3

　　若程序PA和PB單獨(dú)執(zhí)行時(shí)分別用TA和TB表示，TA=1小時(shí)，TB=1.5小時(shí)，其中處理器工作時(shí)間分別為TA=18分鐘，TB=27分鐘。如果采用多道程序設(shè)計(jì)方法，讓PA、PB并行工作，假定處理器利用率達(dá)到50%，另加15分鐘系統(tǒng)開銷，請(qǐng)問系統(tǒng)效率能提高百分之幾?

　　例題3解答

　　在串行情況下，程序運(yùn)行時(shí)間共2.5小時(shí)，在并行方式下，處理器利用率達(dá)到50%，說明工作時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的50%，即總運(yùn)行時(shí)間為(18+27)/50%(分鐘)，另加15分鐘系統(tǒng)開銷，則并行與串行的效率比為[(18+27)/50%+15]分鐘/2.5小時(shí)=70%，即效率提高30%。

　　î 例題4

　　操作系統(tǒng)的功能有哪幾個(gè)方面?它們各自的含義是什么?

　　例題4解答

　　操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有資源，并調(diào)度這些資源的使用。具體來說，其主要功能如下。

　　(1)處理機(jī)管理

　　處理機(jī)管理也稱為進(jìn)程管理，主要解決的問題是按一定的算法將處理機(jī)分配給系統(tǒng)中某個(gè)并發(fā)執(zhí)行的程序即“進(jìn)程”，使CPU資源得到充分地應(yīng)用。

　　(2)存儲(chǔ)管理

　　存儲(chǔ)管理主要負(fù)責(zé)內(nèi)存空間的管理，按一定策略為多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的程序(進(jìn)程)分配內(nèi)存空間，以充分利用內(nèi)存空間，并負(fù)責(zé)保證內(nèi)存中各程序間的信息不相互破壞、竊取。

　　(3)設(shè)備管理

　　設(shè)備管理負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)中所有的輸入/輸出設(shè)備進(jìn)行管理，除了一般意義上的I/O設(shè)備外，這里還應(yīng)包括外存、通道、控制器。設(shè)備管理負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備進(jìn)行分配、啟動(dòng)和故障處理。目的是提高設(shè)備使用效率，方便用戶進(jìn)行輸入/輸出。

　　(4)文件管理

　　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的信息是以文件形式存放在外存上的。文件管理的任務(wù)是負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)中的文件進(jìn)行存儲(chǔ)、組織、檢索等對(duì)文件的操作，以方便用戶對(duì)文件的訪問，并解決多用戶間文件的共享、保護(hù)、保密等問題。

　　(5)作業(yè)管理

　　作業(yè)管理的任務(wù)是為用戶提供一個(gè)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境，使用戶能有效、方便地組織自己的作業(yè)(工作流程)，并盡可能地提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。

　　î 例題5

　　分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主要區(qū)別是什么?

　　例題5解答

　　分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的區(qū)別可以從多路性、獨(dú)立性、及時(shí)性、交互性和可靠性5個(gè)方面進(jìn)行比較。

　　(1)多路性。實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)一樣具有多路性，分時(shí)系統(tǒng)按分時(shí)原則為多個(gè)終端用戶服務(wù);而實(shí)時(shí)系統(tǒng)，其多路性則主要表現(xiàn)在經(jīng)常對(duì)多路的現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集及對(duì)多個(gè)對(duì)象或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。

　　(2)獨(dú)立性。實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)一樣具有獨(dú)立性。每個(gè)終端用戶在向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)提出服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，是彼此獨(dú)立的操作，互不干擾;而且在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中信息的采集和對(duì)對(duì)象的控制也是彼此互不干擾的。

　　(3)及時(shí)性。實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類似，都是以人能接受的等待時(shí)間來確定;但實(shí)時(shí)系統(tǒng)的及時(shí)性，則是以控制對(duì)象所要求的開始截止時(shí)間或完成截止時(shí)間來確定的，一般為秒級(jí)、百毫秒直至毫秒級(jí)，甚至有的要低于100μs。

　　(4)交互性。實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有交互性，但這里人與系統(tǒng)的交換，僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序。它不像分時(shí)系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)、資源共享等服務(wù)。

　　(5)可靠性。分時(shí)系統(tǒng)要求系統(tǒng)可靠，相比之下，實(shí)時(shí)系統(tǒng)則要求系統(tǒng)高度可靠。因?yàn)槿魏尾铄e(cuò)都可能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至無法預(yù)料的災(zāi)難后果。因此，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，采取了多級(jí)容錯(cuò)措施來保證系統(tǒng)的安全及數(shù)據(jù)的安全。

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