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北航北海学院软件与信息工程学院 操作系统原理(OS) Principles of Operating System 主讲教师：张家耀 电子邮件：Zh_ &教材 操作系统原理教程 & 张丽芬 刘美华 等 电子工业出版社 &练习参考书 操作系统课程辅导与习题解析 张丽芬 等 电子工业出版社 操作系统课程的特点： 理论性强：包含大量的抽象概念 涉及面广（硬件软件的体系结构、并发 程序，程序设计方法，软件工程，等） （通过实践加深理解） 课程形式 主讲，习题课 课堂讨论，书面作业 考试：笔试 期末考试 学习要求： 按时上课，认真听讲 阅读参考书， 整理笔记，总结 思考，讨论，提问 学习方式 教师只指出课程要点 通过自学、读参考书掌握内容 及时整理笔记 不能只靠PowerPoint课件复习课程 善于发现问题、提出问题 要努力寻求问题的答案 如何学好操作系统？ 本课程的基本目的 （1）介绍操作系统的基本概念、基本结构、实 现原理、设计方法和实现技术 （2）介绍操作系统的演变过程、发展的新技术 以及新思想 （3）介绍有代表性的、典型的操作系统实例 （4）培养学生分析问题、解决问题的基本能力 ，培养创造型人才 操作系统计划安排 l理论教学48，课程实习 上机环境：LINUX和WINDOWS 环境 第一章 操作系统概论 l计算机系统的组成 l操作系统的定义和操作系统设计目 的 l操作系统的形成与发展 l单机三种基本操作系统的分类 l 操作系统的功能、特征、技术指标及 设计规范 操作系统是做什么的？ （1）控制程序的执行 （2）控制硬件和软件工作 （3）易于使用 （4）提供基本服务 （5）计算机系统的效率与安全问题 1.1 计算机系统的组成 1. 计算机系统的组成 计算机系统由硬件和软件组成。两者 又总称为计算机系统的资源。可划分为四个 层次，个层次之间是单向调用关系： 硬件（裸机）、操作系统、实用程序和应 用程序，如图1.1所示。 外层的软件以事先约定的方式调用内 层软件或硬件提供的服务。通常把这种约定 称为界面或接口(interface)。 图1.1 计算机系统的组成 应用程序 实用程序 操作系统 硬件 计算机系统的层次和视图 计算机硬件 操作系统 应用程序 实用程序 终端 用户程序员 操作系统 设计者 2。操作系统的定义 1）是为了建立用户与计算机系统之间的接 口为裸机配置的一种系统软件。（站在用 户的角度） 2）是一种资源管理程序。它依据一定的策 略对计算机的软硬件资源进行分配、管理 和调度，合理地组织计算机的工作流程， 控制程序的执行并向用户提供各种服务功 能，使得用户能够灵活、方便、有效地使 用计算机，使整个计算机系统高效地运行 。 （从计算机系统设计者的角度） 3. 操作系统设计目标或作用 l1）方便性：向用户提供方便、简单的使用 计算机的环境。 l2）有效性：使计算机系统高效地工作，提 高系统资源的利用率。 3) OS实现了对计算机资源的抽象 1.2 操作系统的形成与发展 1.2.1顺序处理(手工操作阶段) 1. 硬件非常昂贵，没有操作系统 操作方式：由程序员直接使用计算机硬 件系统，启动计算机运行。当程序运行 完毕后，才让下一个用户上机操作。 2. 这种早期的计算机存在两个问题： l人工负责计算机的调度 将各用户上机时间，并预先登记在一张纸上 。 l人工负责作业编排顺序 用户自己安排程序运行的步骤。 作业和作业步的定义： l作业：把用户在一次算题过程中要求计算机所 做工作的集合叫做一个作业。 l作业步：在计算机上算题时，通常要经历以下 步骤：编辑、编译、连接装配和运行程序。这 相对独立的每一步骤叫做作业步。 一个作业的各作业步之间总是相互联系的 ，在逻辑上是顺序执行的。 3.手工操作方式的缺点： l用户独占全机； lCPU等待人工操作浪费大量的时间 ，系统利用率很低。 二、简单的批处理系统(BATCH PROCESS SYSTEM) 1. 简单的批处理模式的中心思想: 设计一个监控程序软件自动控制作业的运 行 l用户：不再直接与计算机打交道，而是将自 己的作业(卡片叠或纸带)交给机房的操作员 。 l操作员：将多个作业按序成批地放在一个输 入设备上。 l监控程序：自动控制作业的输入/计算/输出 。实现各作业之间的自动转接。 2. 手工操作阶段的两个问题已得到圆满解决 ： l监控程序处理调度问题。 一批排队的作业以尽可能快的速度执行。 l监控程序负责作业的编排处理问题。 用户使用系统提供的作业控制语言命令通 过作业控制卡（或作业说明书）把对作业的 控制意图提交给监控程序。 减少了人工干预和等待时间，不再存 在空闲的机器时间。 l监控程序自动读和识别作业控制卡或说 明书中的命令，控制作业的执行。 l当作业运行中发生错误或意外错误或意外时，监控 程序通过控制台打字机控制台打字机输出信息向操作 员报告。 控制卡 功能 $JOB 启动一个程序 $FORTRON 调用FORTRAN编译程序 $LOAD 调用装入程序 $RUN 运行程序 $DATA 数据卡 $END 作业结束卡 l 3. 批处理系统的优点 系统吞吐量大，资源利用率高。 （适合处理计算量大的、自动化程度高的成熟 的作业。） 4. 缺点 作业的周转时间长，用户无法对作业进行 控制。 5.简单的批处理在硬件结构上有两种不同的控 制方式。 l 早期的联机批处理 l 早期的脱机批处理 应用带 系统带 早期联机批处理： 操作方式：CPU直接控制,中速的应用带 ，和低速的打印机。 缺点： CPU的利用效率极低。 主机 卡片输入 机 打印机 早期的脱机批处理 系统带 应用带 输出带 输入带 卫 星 机 （外围机 ） 打印 机 主 机 卡片输入机 图1.4 早期的脱机批处理 特点： l卫星机代替主机完成作业的输入/输出工作 。 l 脱机输入技术：卫星机预先控制将作业从 低速输入设备输入到中速的磁带上 lCPU从中速磁带机装入程序和数据到内存， 将运行结果送磁带上，减少了CPU等待输入 的时间。 l 脱机输出技术：卫星机控制把磁带上的计 算结果送输出设备输出。 l 主机与慢速外设可以并行工作,提高了主机 运行效率。 三、多道成批处理系统 1.多道程序设计技术(MultiProgramming System) 硬件通道和中断的出现，使原先以CPU为中 心的体系结构，转变为以主存为中心。 通道：I/O处理机。它可以控制一台或多台 外设完成与主存之间的数据交换。 CPU主存通道I/O设备 中断：当通道控制设备完成传输后，通过中 断机构向CPU报告完成情况。 通道控制慢速外部设备的I/O操作， CPU与外设可以并行操作。 多道程序设计技术：是指在内存同时放若干 道程序，使它们在系统中交叉运行。 特点：内存多道、宏观上并行（不同的作业 分别在CPU和外设上执行）、微观上串行（ 在单CPU上交叉运行）。 多道批处理系统：将多道程序设计技术应 用于批处理系统，就形成多道批处理系统 。 例 假设一个计算机系统有256k主存(不包含 操作系统)，一个磁盘、一个终端和一台 打印机。 三个作业分别被命名为JOB1、JOB2、 JOB3。运行时间分别为5分钟、15分钟和 10分钟。对资源的使用情况如下所示： 作业编号 JOB1 JOB2 JOB3 作业类型 计算型I/O型 I/O型 占用主存 50k 100k 80k 需磁盘情况 NO NO Yes 需终端情况 NO Yes NO 需打印机情况 NO NO Yes 运行所需时间 5分钟 15分钟 10分钟 l单道批处理时：三个作业同时装入主存, 按顺序执行。作业1运行5分钟完成，作业 2等待5分钟后再用15分钟完成，作业3等 待20分钟后开始执行，30分钟后,三个作 业全部完成。 l多道批处理时：三个作业同时装入主存并 运行。由于它们几乎不同时使用同类资源 ，这三个作业在15分钟内将全部运行完成 。 5分钟 15分钟 10分钟 5分钟 10分钟 15分钟 单道批处理多道批处理 l资源利用率：指在给定时间内，系统中某 一资源(如CPU、存贮器、外部设备等)实际 使用时间所占比率。 l吞吐量(Throughput)：是指单位时间内系 统所处理的信息量。它通常是以每小时或 每天所处理的作业个数来度量 l周转时间：是指从作业进入系统到作业退 出系统(即完成）所经历的时间。通常用平 均周转时间来衡量。 衡量批处理操作系统的性能指标 上述例子中的性能指标： l单道批处理时： 处理机的利用率为： 5/(5+15+10) =17% 存储器的利用率为：（ 50/256+100/256+80/256）/3= 30% l多道运行时： 处理机的利用率为：（5/15)=33% 存储器的利用率为： （50+100+80）/256=90% 表1.2 多道程序与单道程序时资源利用率对比 单道 多道(三道作业 ) 处理机利用率 17%(= 5/(5+15+10) 33%(=5/15) 存贮器利用率 30%(=50/256+100/256+80/256)/3) 90%(=(50+100+80)/25 6) 磁盘利用率 33%(=10/30) 67%(=10/15) 打印机利用率 33%=10/30 67%(=10/15) 完成jobs的时间 30分钟 15分钟 吞吐量 6jobs/小时(=3/0.5) 12 jobs/小时(=3/ 0.25) 平均周转时间 18分钟=(5+20+30)/3 10分钟=(5+15+10)/3 2.多道程序设计技术的实现支持 实现多道程序应解决三个问题：存贮分配 和存贮保护；处理机的管理和调度；系 统其它资源的管理和调度。 (1)存贮器的分配和存贮保护 存贮分配：解决几道程序共享主存问 题。 存贮保护：防止用户程序相互干扰及 破坏操作系统的问题。 存贮器的扩充技术：用户程序不受存 储空间影响的问题 (2)处理机管理 主要任务：就是实施处理机的分配和调 度，以便解决多道程序之间的转接和有 效的运行问题。（主要涉及对处理机的 调度策略（如FIFO）。 (3)系统其它资源的管理和调度 I/O设备管理，文件管理，作业管理。 多道程序设计技术的出现，标志着 操作系统技术渐趋成熟。 四、 分时系统(TIME_SHARING SYSTEM) 批处理系统存在的几个问题： （1）用户不能直接控制作业 （2）作业的周转时间太长。 分时系统又叫做交互式的多用户系统 如下图所示: 主机 终 端 终 端 终 端 终 端 终 端 1.分时的概念 分时：是指多个用户分时使用CPU的时间。 将CPU的单位时间(比如一秒钟)划分成若 干个时间段，每个时间段称为一个时间片 （time slice)。 分时系统：把CPU按时间片轮流分配给各联 机用户使用。每个用户都能在很短时间内 得到计算机的服务。彼此感觉不到别的用 户存在，好像整个系统为他独占。 38 2. 分时系统的特点 l同时性：多用户同时使用计算机。 l独立性：每个用户独占一台终端，互不干 扰。 l交互性：人机对话。 l及时性：用户的请求能在较短时间(23s) 内得到响应。响应时间是分时系统的关 键技术指标。 分时系统的响应时间：是指用户发出终端 命令到系统开始执行命令所需的时间。 作业处理系统：批处理系统和分时系统又 称为作业处理系统。 用户以作业为单位 提交系统进行处理。 3. 批处理与分时系统差别： l 批处理系统目标： 提高机器的使用效率。 适用于比较成熟的大型作业。 使用作业控制语言。 l 分时系统目标： 对用户请求的快速响应。 适用于短小作业。 人机交互的终端命令。 五、实时系统（real_time system) l处理对象：作业处理系统是以作业为处理对象； l实时系统是以随机发生的外部事件为处理对象。 l主要应用：实时控制和实时信息处理。 工业生产过程的自动控制；军事目标的自动控制 （如飞机运行和导弹发射等）； 民航的飞机票预订、查询(有关航班、航线、票价 等)；银行系统的借贷；情报信息检索等系统。 l硬实时和软实时的区分： 硬实时：系统所有可能的延迟是一定的。对关键的任 务必须在一定的时间内完成。 软实时：系统的对规定的任务没有在一定的时间内完 成，有一定的延迟是可以的。如多媒体传输。 l实时：是指计算机对随机发生的外部事 件能作出及时的响应和处理。 及时：是指响应所具有的速度，足以 控制发出实时信号的那个设备。 l实时系统：专用系统。 如 过程控制系统，它是一个几乎不需 要人工干预的现场监督和控制系统。仅 当系统内的计算机识别到了违反系统规 定的限制，或计算机本身发生故障时， 才需要人为干预。人为干预时也只是重 置一些参数和调整监督设备。 1. 实时系统主要特点 （1）实时性：以被控制对象或被处理信息 能承受的延迟来确定。通常可能是秒级、毫 秒级、微秒级甚至毫微秒级，其要求与被控制目 标直接相关。 （2）高安全可靠性： 实时系统控制和处理 的对象往往是重要的经济和军事目标，而 且又是现场直接控制处理。通常采用双工 机制。 2.实时系统具有的功能 （1）实时时钟管理：实时任务的控制时间 是由实时时钟计时进行控制的。 （2）简单的人机对话：其交互能力不及分 时系统 （3）过载处理：当某时间段内任务过多， 影响实时性能时，将任务按照需要处理 的紧急程度排队，优先处理更紧急的任 务。 六、嵌入式系统 1。 什么是嵌入式系统？ 在各种设备、装置或系统中，嵌入的 能完成特定计算机功能的软硬件系统。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。 通常工作在反应方式或对处理时间有 较严格要求环境中。 在嵌入式系统中的操作系统叫嵌入式 操作系统。 嵌入式操作系统是运行在嵌入式智能芯片 环境中，对整个智能芯片以及它所操作、控制 的各种部件装置等资源进行统一协调、调度、 指挥和控制的系统软件。 嵌入式操作系统的特征： 1。 完成某一项或有限项功能； 2。 在性能和实时性方面有严格的限制 3。 资源、成本和可靠性通常是影响设计的重 要因素 4。 占有资源少、易于连接 5。 系统功能可针对需求进行裁剪、调整和生 成，以便满足最终产品的设计要求 七、操作系统的功能和特性 l通用操作系统：一个系统兼有批量处理 、分时处理和实时处理三者或其中两者 的功能。 如分时和批处理相结合，将分 时任务作为前台任务，将批量处理作业作为 后台任务，便是分时批量处理系统。 v 通用操作系统不仅能满足用户的特殊 要求，而且能提高资源的利用率，因此 得到广泛应用。 1.操作系统的功能（4个） (1)处理机管理： (2)存贮器管理： (3)设备管理： （4）文件管理： 2.操作系统的特性（4个） (1)并发性：并发是指系统中存在着若干个逻 辑上相互独立的程序或程序段，它们都已 经被启动执行，而且都还没有完成执行。 (2)共享性：是指系统中的资源可供内存中多 个并发执行的进程共享使用。支持系统并 发性的物质基础是资源共享。 (3)虚拟（Virtual):是指通过某种技术把 一个物理实体变成若干个逻辑上的对应 物。如分时系统的CPU，每个用户都认为 有一个CPU在专门为他服务。 (4)异步性（Asynchronism)：在多道程序 环境下，多个程序并发执行，各程序走 走停停。进程以异步方式运行。先进入 内存的作业可能后完成，而后进入内存 的作业先完成。 3.操作系统设计规范 通常用以下几个方面来衡量一个操作系 统的性能优劣，（六个方面）： l系统效率 l系统可靠性 l可移植性，可伸缩性，兼容性，安全性 等 （1）系统效率 系统效率是操作系统的 一个重要性能指标。体现系统效率的指 标包括资源利用率、吞吐量和周转时间 以及响应时间等。 （2）系统可靠性 是指系统能发现、诊断 和恢复硬件和软件故障的能力。通常用下 面几个指标进行说明： 可靠性R（Reliability）：通常用系统 的平均无故障时间MTBF（Mean Time Between Failures）来度量。它是指系统 能正常工作的平均时间值。R越大，系统可 靠性越高。 可维护性S（Seviceability）：通常用 平均故障修复时间MTRF（Mean Time to Repair Fault） 来度量。它是指从故障发 生到故障修复所需的平均时间。S越小，可 修复性越高。 可用性A（Availability）：是指系 统运行的整个时间内，能正常工作的的 概率。它由下面公式计算： 可用性A = MTBF/(MTBF + MTRF) MTBF：平均无故障时间 MTRF：平均故障修复时间 （3）可移植性(Portability):是指把一 个操作系统从一个硬件环境移植到另一 个硬件环境时系统仍能正常工作的能力 。移植时，代码修改量要小，效率要高 。 （4）可伸缩性：操作系统对填加新的硬 件和软件的能力。 （5）兼容性：运行其他操作系统的软件 和低版本软件的能力 （6）安全性：防止系统遭受破坏 八、操作系统的进一步发展 l个人计算机操作系统 l计算机的网络操作系统 l分布式操作系统 1.个人计算机操作系统 是一个单用户的交互式操作系统。 强调使用方便简单。 l单用户单任务OS：只允许一个用户上机 、且只允许用户程序作为一个任务运行 。 如 MS-DOS。 l单用户多任务OS：只允许一个用户上机 ，但允许将一个用户程序分为若干个任 务，使它们并发执行。如OS/2、MS Windows。 l多用户多任务OS：允许多个用户通过各 自的终端，使用同一台主机，共享系统 资源，而每个用户程序又可进一步分为 几个任务，使它们并发执行。如UNIX OS 。 最近几年的类UNIX的LINUX系统发展很快 ，由于它的源代码的公开，很受用户欢 迎。 Android操作系统 2.多处理机操作系统 l一个计算机系统有多台CPU，各个处理机采用紧 耦方式合共享主存和外设。 l两种工作模式： 非对称多处理（Asymmetric MultiProcess) 对称多处理（Symmetric MultiProcess) 。 lSMP（对称多处理）的优点： 增加了系统的吞吐量； 增加了系统的可靠性。 3.计算机的网络操作系统 l计算机网络：在计算机网络中的用户可以 不受地理位置的限制，彼此进行通信。 l网络操作系统：是为计算机网络配置的 操作系统，网络中的各台计算机配有各 自独立的操作系统，网络操作系统把它 们有机地联系起来。主要功能:是为网 络中各台计算机间提供通信和提供网络 资源的共享。 l网络OS的模式： 客户/服务器（Client/Server)模式； 对等模式（Peer-to-peer)模式-各个 站点是对等的，可作为客户，也可作为服 务器。在网络中既无服务处理中心，也无 控制中心。 l网络管理功能主要包括（5个）： (1) 网络通信：在源主机和目标主机之 间，实现无差错的数据传输。 (2) 资源管理：管理和分配网络中的共 享资源。 （3）网络服务：电子邮件服务；文件 传输、存取和管理服务；共享硬盘服务 ；共享打印服务。 （4）网络管理：安全管理；网络性能 监视、对使用情况进行统计。 （5）互操作能力。远程操作 4.分布式操作系统 分布式计算机系统：是由多个分散的计 算机经互连网络连结而成的统一的计算 机系统。其中的各计算机既高度自治又 相互配合，能在整个系统范围内实现资 源管理、资源共享、信息交换和协同执 行任务。 分布式系统与计算机网络系统的区别： （1）计算机网络有ISO制定的网络互连体系结构及 一系列标准通信网络协议。而分布式系统没有制 定标准协议。 （2）分布式计算机系统：它强调资源、任务、功 能和控制的全面分布。分布的原则有两种：任务 分布和功能分布。 任务分布：是指把一个计算任务分成多个 可并行执行的子任务，分配给各场地协同完成。 功能分布：是指把系统的总功能划分成若干子 功能，由各场地分别承担其中的一部分或几部分 子功能。 网络OS无任务分配功能。 九. 现代操作系统 l现代操作系统（ UNIX 和Windows 2000）的特征 l微内核结构 l多线程 l对称多处理 l分布式计算 l面向对象设计 （1） 微内核结构 l巨大的内核： l 无结构OS l 模块化OS结构 l 分层式OS结构 l包括CPU调度、文件系统、联网、设备驱动、存储管理 等等。典型的，这个大内核是作为一个进程实现的，所 有元素都共享相同的地址空间。 l微内核结构： l足够小的内核 l采用客户/服务器模式 。大多数功能都是由运行在用 户模式下的进程提供 l采用面向对象技术 l使用封装，继承，多态性的技术特征。 （1） 微内核结构 l微内核是指系统提供的调用频率很高的操作系 统核心的一些服务程序。分配一些最基本的功 能，微内核具有较好的灵活性和可扩展性。 l包括如下4种服务（最基本的功能）： l进程间通信服务 l某些主存地址空间管理功能、 l少量的底层进程管理和调度 l底层输入输出和中断处理功能。 l操作系统其他的服务都是由运行在用户模式下 的进程提供的，可以与微内核提供的其他应用 程序一样对待，这些进程有时也称为服务程序 。 （2） 多线程（multithreading) l把执行一个应用程序的进程划分成可以 同时运行的多个线程。 l线程：可分派的最小工作单位。 l进程：一个或多个线程和相关系统资源 的集合。对应于一个正在执行的程序。 l多线程对执行许多本质上独立、不需要 串行处理的任务的应用程序是很有用的 。 l同一进程中线程间切换要比不同进程间 切换的处理器开销少。 （3）对称多处理(symmetric multiprocessing,SMP) 对称多处理可以定义为具有以下特征的 一个独立的计算机系统： l有多个处理器。 l这些处理器共享同一个主存器和I/O设 备，它们之间通过通信总线或别的内部 连接方案互相连接。 l对称：所有处理器都可以执行相同的功 能 （4）分布式计算 (distributed compute) l给一群计算机或处理机提供单一系统外 部特征。 l一群计算机中，每一个都有自己的主存 储器、辅助存储器和其他I/O模块。 l使用户产生错觉，好象是一个单一的主 存空间、辅存空间以及其它的统一存取 设备，如分布式文件系统。 l集群(cluster)作为分布式系统，正变得 越来越流行。 （5）面向对象设计 l操作系统设计最新的改革是使用面向对 象技术。 l面向对象设计的原理用于给微小内核增 加组件的扩展上。 l基于对象的结构使程序员可以定制操作 系统，而不破坏系统的完整性。 l面向对象还使得分布式工具和分布式操 作系统的开发变得容易。 本章重点部分 l计算机系统组成、操作系统的定义和操 作系统设计目标。 l 多道程序设计技术的概念及特点。 l 掌握单机三种基本操作系统（批处理 、分时和实时）的主要特点、相互区别 。 l 操作系统的性能指标及操作系统的特 性。 本章了解部分 （1）了解操作系统的产生与发展，以及 操作系统的分类（单用户OS、多用户OS 以及多机OS)及作用 （2）操作系统的功能 习 题 1 如何定义一个操作系统? 答 （1）从操作系统设计者的角度： 是一种资源管理程序。它依据一定的策略对计算 机的软硬件资源进行分配、管理和调度，合理地组 织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提 供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效 地使用计算机，使整个计算机系统高效地运行。 （2）从使用者的角度：是为了建立用户与计算机 系统之间的接口为裸机配置的一种系统软件。配上 操作系统的计算机比裸机功能更强，使用更方便。 2 早期操作系统设计的主要目标是什么 ? 1）方便性：向用户提供方便、简单的使用计算机 的环境。 2）有效性：使计算机系统高效地工作，提高系统 资源的利用率。 习题 l3. 何为作业和作业步？ 答：作业：把用户在一次算题过程中要求计算机 所做工作的集合叫做一个作业。 作业步：在计算机上算题时，通常要经历以下步 骤：编辑、编译、连接装配和运行程序。这相对 独立的每一步骤叫做作业步。 一个作业的各作业步之间总是相互联系的 ，在逻辑上是顺序执行的。 4 为什么要引入多道程序系统?什么是 多道程序设计？它有什么特点？ 答： 引入多道程序系统的原因：通道控制慢速外部设备 的I/O操作，CPU与外设可以并行操作。总之为了提 高系统效率。 多道程序设计是指在内存同时放若干道程序，使它 们在系统中交叉运行。 特点：内存多道程序、宏观上并行（不同的作业分 别在CPU和外设上执行）、微观上串行（在单CPU上 交叉运行）。 4 叙述操作系统的基本功能。 5 分时系统特点是（ ） 答：同时性，独占性，交互性和及时性。 6现代操作系统具有哪些特点?衡量一个批处 理操作系统有哪些性能指标？并解释其含义 。 答:基本特性：并发性，共享性 , 虚拟性，异步性。 性能指标： 资源利用率：指在给定的时间内，系统中某一资源如 CPU，存储器，外部设备等实际使用时间所占的比率 。 吞吐量：单位时间内系统说处理的作业的个数。 周转时间：指作业从进入系统，到退出系统所用的时 间。 平均周转时间：是指系统运行一批作业后，个作业周 转时间的平均值。 7名词解释： 微内核： 微内核是指系统提供的调用频率很高的操作系统核 心的一些服务程序。分配一些最基本的功能，微内 核具有较好的灵活性和可扩展性。 包括如下4种服务（最基本的功能核心态）： 进程间通信服务 某些主存地址空间管理功能、 少量的底层进程管理和调度 底层输入输出和中断处理功能。 操作系统其他的服务都是由运行在用户模式下的进 程提供的，可以与微内核提供的其他应用程序一样 对待，这些进程有时也称为服务程序。 习题 11什么是对称多处理？有什么好处？ 答：对称多处理是指：操作系统和用户程序可以 安排在任何一个处理机上运行，或者同时在所有 的处理机上运行，个处理机共享储存和各种IO 设备。 好处：增加了系统的吞吐率，增加了系统的可靠 性。 习题 12 应该运行在核心态的指令 （） A：设置处理机运行状态； B：读实时时 钟 C: 设置实时时钟 D： 关中断 E: 改变内存页映射 F：读操作系统的某 些数据 答：A， B, C，D，E， F 习题 l13.为了实现系统保护，为CPU设计了 多种状态，常用的是哪两种状态？各种 状态下执行什么程序？什么时候发生状 态转换？ 答：常用的状态有用户态，和核心态。 在核心态可以执行特权指令（有关系统全局的指 令）；和访问的特权性（访问存储器一些特殊的 单元） 当用户要进行系统调用执行时，发生状态改变。 习题 l14.操作系统的设计目标一般不关心（ ） lA：安全性 B:系统规模 lC： 模块化 D：高效性 答：B， C。 习题 l15.批处理操作系统的主要缺点是：（ ） lA: CPU利用率低 B:不能并发执行 lC: 缺少交互性 D：以上都不是 答： C 习题 l16.在分时系统中，当用户数为100时，为保 证响应时间不超过2秒，系统设置时间片长度 应为（ ） lA 50ms B 100ms C 10ms