2023年操作系统本科期末复习指导

操作系统（本科）期末复习指导

操作系统（本科）是中央广播甩视大学计算机科学与技术本科专业（专科起点）的一门统

设必修课，课内学时72,4学分,开设一学期。

操作系统是计算机系统的基本组成部分,是整个计算机系统的基础和核心。因此历来是

计算机专业的一门核心课程。通过本课程的学习，使学生进一步理解操作系统的基本概念和

重要功能，掌握常用操作系统（如Linux）的使用和一般管理方法,了解操作系统是如何组织和

运作的，从而为学生以后的学习和工作打下基础。

操作系统是一门理论性和实践性紧密结合的课程。在理论方面，课程具有概念多、较

抽象、涉及面广的特点。操作系统的上机实验很重要，既可以加深对课本知识的理解，又可

以学到很多实际工作的经验，有助于增强动手技能、分析解决实际问题的能力，提高专业素

质。

一、复习重点和规定

第1章操作系统概述

考核学生对操作系统的定义、重要功能、重要类型、操作系统的特性以及分时概念等内

容的学习情况。

【掌握】

1.操作系统的概念

操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运营的

系统软件（或程序集合），是川户与计算机之间的接口C

记忆要点：操作系统是什么一一是系统软件；

操作系统管什么一一控制和管理计算机系统内各种资源；

操作系统有何用一一扩充硬件功能，方便用户使用。

2.操作系统的重要功能

操作系统的五大重要功能:存储管理、进程和解决机管理、文献管理、设备管理、用户

接口管理。

【理解】

I.操作系统的特性：并发、共享和异步性。

理解模拟：并发一一“大家都前进了”；

共享一一“一件东西大家用”；

异步性一一“你走我停”，“走走停停二

2.操作系统的重要类型

操作系统的重要类型有：多道批解决系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、个人

机操作系统、分布式系统和嵌入式操作系统。

UNIX系统是著名的分时系统。

3.分时概念：重要是指若干并发程序对CPU时间的共享。

【了解】

1.操作系统的形成；

2.分时和实时操作系统的特点，见教材16页；

3.操作系统在计算机系统中的地位：是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的

基础。

4.操作系统结构设计:整体结构、层次结构、虚拟机结构和客户机一服务器结构。

5.操作系统为用户提供的三种用户接口：图形用户接口、命令行接口和程序接口。

系统调用是操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口。在UNIX/Linux系统,

系统调用以C函数的形式出现。

第2章进程管理

考核学生对进程定义、进程的状态及其转换、进程的组成、竞争条件和临界区、进程的

同步与互斥、信号量和P、V操作及其一般应用、死锁的概念和产生死锁的必要条件等内容

学习情况。

【掌握】

1.进程的定义:进程是程序在并发环境中的执行过程。

进程与程序的重要区别。进程最基本的属性是动态性和并发性。

2.进程的状态及其转换

进程的3种基本状态是:运营态、就绪态和阻塞态。掌握教材33页的进程状态及其转换

图。

3.进程的同步与互斥的概念。可以简朴理解为：同步是协作,互斥是竞争。

4.信号量和P、V操作及其一般应用。

运用信号量机制和P、V操作，解决并发进程一般的互斥和同步问题。解决此类问题的一

般方式：

①根据问题给出的条件，拟定进程有儿个或儿类；

②拟定进程间的制约关系一一是互斥，还是同步；

③各相关进程间通过什么信号量实现彼此的制约,标明信号量的含义和初值；

④用P、V操作写出相应的代码段；

⑤验证代码的对的性:设以不同的顺序运营各进程，是否能保证问题的圆满解决。切忌

按固定顺序执行各进程。

【理解】

1.多道程序设计概念及其优点。

2.进程的一般组成，应进一步理解进程控制块的作用。每个进程有惟一-的进程控制块。

3.Linux进程管理的基本命令:ps、kill、s1eep<.

4.理解进程临界资源和临界区的概念，进程进入临界区的调度原则。信号量概念，P、

V操作执行的动作。

5.死锁的概念；死锁的4个必要条件：互斥条件、不可抢占条件、占有且申请条件、

循环等待条件。

【了解】

1.Linux进程结构,见教材41页图。

2.进程间的3种高级通信：共享内存、管道文献和消息传递。

第3章解决机调度

考核学生对作业状态、作业调度和进程调度的功能、性能评价标准、常用调度算法、L

inux常用调度命令、中断解决过程、shel1命令执行过程等内容的学习情况。

【掌握】

I.作业调度和进程调度的功能

作业调度的功能见教材73页，进程调度的功能见教材74页。在一般操作系统中、进程

调度是必须具有的。

2.常用调度算法

掌握三种基本调度算法（先来先服务法、时间片轮转法、优先级法）的实现思想,并能进

行评价指标的计算。

规定：能运用图表形式列出各作业或进程的有关时间值，如到达时间、运营时间、开始

时间、完毕时间等,运用评价公式计算出各指标的值，如周转时间、带权周转时间、平均周

转时间、平均带权周转时间。

【理解】

1.作业的四种状态：提交、后备、执行和完毕。

2.作业调度与进程调度的关系，见教材75页。简朴比方:作业调度是演员上场前的准备,

进程调度是让演员上场表演。

3.调度性能评价标准

评价调度算法的指标:吞吐量、周转时间、带权周转时间、平均周转时间和平均带权周

转时间。

4.Linux系统的进程调度方式、策略和常用调度命令:n。hup,at,baich,jobs,fg,

bgo

5.中断解决过程：保存现场、分析因素、解决中断和中断返回。

6.shell命令的一般执行过程。

【了解】

1.调度的三个级别：高级调度、中级调度和低档调度，其中高级调度又称作业调度,

低档调度乂称进程调度。

2.调度策略的选择,见教材77页。

3.中断概念

中断是指CPU对系统发生的某个事件做出的一种反映，它使CPU暂停正在执行的程

序，保存现场后自动执行相应的解决程序,解决该事件后，如被中断进程的优先级最高,则返回

断点继续执行被“打断”的程序。

第4章存储管理

考核学生对重定位、分区法、分页的概念、虚拟存储概念、请求分页存储管理技术、常

用页面置换算法、Linux中的存储管理技术以及抖动等内容的学习情况。

【掌握】

1.掌握以下概念:逻辑地址、物理地址、逻辑地址空间、物理地址空间、重定位、静

态重定位、动态重定位、碎片、虚拟存储器.

2.分区法

分区法分为固定分区法和动态分区法两种。要掌握其基本原理、数据结构、地址转换、

内存空间的分派与释放、分派算法、优点和缺陷。

3.分页技术

掌握分页存储管理的基本方法,如地址表达、从逻辑地址到物理地址的转换、数据结构

等。

4.虚拟存储器

虚拟存储器(VirlualMemory)是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使

用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的

地址空间。

虚拟存储器的基本特性：虚拟扩充、部分装入、离散分派、多次对换。此外，虚拟存储

器的容量不是无限大的，它重要受到地址的字长和外存容量的限制

5.请求分页技术

请求分页存储管理技术是在单纯分页技术基础上发展起来的，两者主线区别在r请求

分页提供虚拟存储器。

实现请求分页，系统必须提供一定容量的内存和外存，以及支持分页机制，还需要有页

表机制、缺页中断机构以及地址转换机构。

6.常用页面置换算法

能应用先进先出法（FIFO）、最佳置换法（OPT）、最近最少使用置换法（LRU）的实

现思想计算页面淘汰序列、缺页次数以及缺页率。

【理解】

1.重定位

把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。根据重定位的时机，分为静态重定

位和动态重定位。理解它们的概念、实现思想和优缺陷。

2.抖动。见教材128页，理解抖动的含义，与页面置换算法的关系。

3.Linux中的存储管理技术

Linux系统采用了请求分页存储管理技术和对换技术。

【了解】

1.存储器层次

了解典型的存储器层次结构：寄存器、高速缓存、内存、磁盘、磁带.

2.用户程序的地址空间

用户程序的重要解决阶段：编辑、编译、链接、装入和运营。

3.对换技术的实现思想。

第5章文献系统

考核学生对文献的分类、文献系统的功能、文献的逻辑组织和物理组织、文献的目录结

构、文献存储空间的管理、文献的存取控制等内容的学习情况。

【掌握】

1.文献系统的功能

一般说来，文献系统应具有以下功能：文献管理、目录管理、文献存储空间的管理、

文献的共享和保护、提供方便的接口。

2.文献的逻辑组织和物理组织

掌握文献的逻辑组织和物理组织的概念，以及相应的组织形式。

3.文献的目录结构

文献目录的基本组织方式有单级目录、二级目录、树形目录和非循环图目录。

4.文献存储空间的管理

文献存储空间的管理是对外存空间中空闲盘块的管理。对空闲盘块的管理方式重要有:

空闲盘块表、空闲块链接、位示图和空闲块成组链接等。

【理解】

1.文献的分类

按用途分为：系统文献、库文献、用户文献：

按文献中的数据形式分为:源文献、目的文献、可执行文献：

按存取权限分为:只读文献、读写文献、可执行文献；

按保存时间分为:临时文献、永久文献；

在UNIX/Linux和MS-DOS系统中，文献分为普通文献、目录文献和特殊文献。而

普通文献又.分为ASCH文献和一进制文献两种.

2.文献的存取控制

为了实现文献系统的安全，文献需要保护和保密。对文献的存取控制可分别由存取类型

来设定，如读、写、执行等，也可以通过命名、II令、存取权限或者加密的方法实现对文献

的保护和保密。要理解UNIX/Linux系统对文献存取权限的规定。

3.Linux文献系统的一般概念。

【了解】

1.文献的链接

Linux具有为一个文献起多个名字的功能，称为链接。文献链接是实现文献共享的有效

途径，分为硬链接和符号捱接。

2.文献的备份和恢复

文献信息也许因硬件或软件的故障而遭到损坏，为此必须加强对文献系统的可靠性管

理，如文献系统的备份和必要时的恢复。备份就是把硬盘上的文献转储到其他外部介质上做

一个副本。备份策略有完全备份、增量备份和更新备份。按照备份时机分为定期备份和不定

期备份。

3.EXT2文献系统

EXT2是Linux使用的文献系统。了解EXT2的物理布局。

4.虚拟文献系统

Linux系统提供了虚拟文献系统(VFS)。通过VFS将不同文献系统的实现细节隐藏

起来。Linux文献系统可以根据需要随时装卸，从而实现文献存储空间的动态扩充,

5.管道文献

Linux系统的管道文献独具特色。管道文献按FIFO方式工作，它是同族进程间进行大

量信息传送的有力工具。

第6章设备管理

考核学生对设备管理功能、设备分派技术、缓冲技术、SPOOLing系统、设备驱动程

序概念、磁盘调度和管理等内容的学习情况。

【掌握】

1.设备管理的功能

操作系统中设备管理的功能简朴地说就是:监视设备状态；进行设备分派；完毕I/O操

作;缓冲管理与地址转换。

2.设备分派技术

设备分派技术重要有：独占分派、共享分派和虚拟分派。独占分派合用于独占设备，系

统效率低;共享分派合用于高速、大容量直接存储的共享设备，设备的运用率较高；虚拟分派

技术运用共享设备去实现独占设备的功能，从而使独占设备“感觉上”成为可共享的、快速

的I/O设备“

3.设备驱动程序概念

设备驱动程序是控制设备动作(如设备的打开、关闭、读、写等)的核心模块，用来控制设

备上数据的传输.

4.磁盘调度算法

常用的磁盘调度算法有：先来先服务法、最短寻道时间优先法和电梯法。面点掌握前两

种磁盘调度算法。

【理解】

1.设备独立性

设备独立性是设备管理要达成的H的之一，就是说，用户程序应与实际使用的物理设备

无关，由操作系统考虑因实际设备不同而需要使用不同的设备驱动程序等问题。

2.SPOOLing系统

实现虚拟分派最成功的技术是SPOOLing（外部设备微机并行操作），也称假脱机技术。

SPOOLing系统用常驻内存的进程去模拟一台外围机，用一台主机就可完毕脱机技术中需用

三台计算机完毕的工作。系统一般分为存输入、取输入、存输出、取输出4个部分。

理解SPOOL,ng系统的功能和实现思想。

3.缓冲技术

理解引入缓冲技术的重要目的和缓冲区的设立方式。

4.Linux常用设各安装和管理，如网卡的简朴配置。

［了解］

1.设备分类和标记

了解设备的一般分类：存储设备（块设备），输入/输出设备（字符设备）。

2.解决I/O请求的环节

参照教材193页的图6-7,了解系统解决用户1/0请求的环节。

第7章现代操作系统发展

考核学生对现代操作系统发展、嵌入式和分布式操作系统的一般知识的学习情况。

【了解】

1.嵌入式操作系统的概念、功能和特性

嵌入式操作系统是嵌入式系统中使用的操作系统。作为一种操作系统，它具有一般操作

系统的基本功能，但是，由于嵌入式操作系统的硬件平台和应用环境与一般操作系统不同，所

以它有自身的特点，其的最大特点就是可定制性。

2.分布式操作系统的概念、功能和特性。

分布式操作系统是配置在分布式系统上的共用操作系统。分布式操作系统实行系统整体

控制，对分布在各节点上的资源进行统一管理，并且支持对远程进程的通信协议。

分布式操作系统规定实现用户面前的虚拟单解决机系统到具体的分布式系统的映射。它

有如下三个基本功能：进程管理；通信管理和资源管理.

3.未来操作系统应具有的新特性。

更强的分布式解决能力，更高的安全性和可靠性，符合开放式模型,更方便的用户界面。

二、复习方法和建议

1.复习方法

（1）对计算机操作系统要从宏观和微观两方面把握。

宏观方面:牢记操作系统的定义。理解操作系统在计算机系统中的地位，明确操作系统

进行资源管理的五大功能，即：存储管理、进程和解决机管理、文献管理、设备管理和用户

接口管理。教材从第2章到第6章分别介绍了这些功能的具体内涵。

微观方面：针对于进程、解决机、存储器、文献、设备管理，应掌握操作系统是如何管

理计算机的这些资源的，理解有关概念、原理、技术和方法。

（2）重视课程实验，培养动手能力。

操作系统的上机实验很重要，它不仅可以加深对课本知识的理解，并且可以学到很多实

际工作的经验，这对于增强动手技能和分析解决实际问题的能力、提高专业素质很有帮助。

大家应尽量做全、做好实验。实验前要进行预习:准备做什么，用到哪些知识，大体会出现

什么结果，心中应有数。实验时应注意出现的结果，并分析因素，特别是不正常的情况，对

现象、解决办法、因素都最佳记卜来。解决一个问题，就增长一份才干。努力实现“学以致

用”的目的C

2.复习建议

（1）在复习时围绕操作系统是什么、干什么、如何干这一主线，分层次进行总结。抓

住重点，掌握基本概念和基本方法，注意知识的前后连贯。

操作系统中概念很多.要突出掌握重点概念，如:操作系统定义,进程、重定位、死锁等概

念。要结合主教材和本复习指导中给出的教学规定，一方面对每一章讲的问题是什么要搞清

楚。然后，总结一下:针对该问题引入什么概念，该概念用来解决什么基本问题，采用什么基

本方法予以解决。假如能把各章知识连贯起来、并结合上机体会进行复习,效果会更好，

对于基本概念在理解其所指对象的基础上，记住其定义的表述。如：进程,是针对多道程

序执行时出现的问题而引入的，记住其定义表述。然后，进程与程序有何区别?有什么基本特

性呢？如何体现其动态性呢?进程在活动中彼此会发生什么关系呢?怎么解决呢?通过由表及

里地分析，就便于掌握知识要点，尽量在理解的基础上进行记忆。

对于操作系统的基本概念应掌握其实质是什么，是针对什么事物的，记住其表述要点。

对于基本功能应掌握其是解决什么问题的，性能如何。对于基本方法和技术应理解其如何解

决问题。

(2)结合生活中的例子,体会操作系统的管理方法。

操作系统许多管理方法都可以在平常生活中找到例子，学习时可以联想平常生活中熟悉

的管理示例反复体会操作系统的管理方法，以加深对问题的理解。教材中已经给出了•些示

例,如程序和进程的关系，就像歌谱和唱歌;进程的同步关系就像跑接力赛;先来先服务算法如

同排队买票;等等。

(3)注重平时练习，加强自主学习能力。

平时应认真、独立地完毕课后习题和网上的自测题，对的地使用答案。在复习时应把练

习再复习一遍，掌握做题的规律和技巧，特别对重点规定的内容和解题出现过错误的地方应

格外注意。根据教学大纲规定，考试难度不会超过规定范围。对基本内容应牢固掌握，并能

进行适本地灵活应用。

3.复习思考

不知道大家是否想过，为什么要学习操作系统？

(1)选择操作系统。现代计算机系统中,往往配备多种操作系统以满足不同的用途、通过

学习可以了解不同类型操作系统的用途，有助于我们选择合适的操作系统为用户服务。

(2)分析操作系统。了解操作系统的结构和功能，可以较为准确地发现和解决问题，

至少能拟定问题位置，告知操作系统的生产商来解决。分析和研究操作系统，不知道操作系

统的基本原理是难以完毕的。

(3)设计操作系统。针对现实工作任务的需要，能设计或扩充现有操作系统，这是学习

操作系统的最高层次，需要扎实的计算机科学和技术的基本理论和基础知识，特别是操作系

统的基本原理、技术和方法。

(4)操作系统中实用的资源管理方法和技术，可以应用于其他的管理和控制领域。有人

说“操作系统是计算机技术和管理技术的结合”，如何在现有计算机硬件条件下通过软件达

成目的并努力实现高效性，如何在空间和时间中权衡，机制与策略，等等，操作系统管理资源

的思绪和方法体现了现实生活中的管理技术。

4.复习资源

（1）课程文字主教材：《操作系统（本科）》，孟庆昌主编，中央广播电视大学出版社出

版,2023年1月。

课程配套使用的文字辅助教材为《操作系统（本科）实验指南》，张茂林、孟庆昌主编，

中央广播电视大学出版社出版，2023年8月。本学期先挂在网上。

（2）电大在线“操作系统”课程网页“教学辅导”栏目的资源。

（3）期末复习指导。

（4）模拟练习题。

1.1本章知识点

本章的内容描述了计算机操作系统的概貌，如什么是操作系统，它的重要功能和重要类型，

操作系统结构设计。这一章在全书中起着提纲挈领的作月，后面的各个章节将分别对操作系

统的各项功能做具体剖析，学好第一章对于我们从总体上把握操作系统有着指导作用。

本章的重要知识点为：

（1）操作系统的定义

一个完整的计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件是计算机物理装置自身，是计算

机软件运营的基础;简朴地说，软件是计算机执行的程序，软件分为系统软件、应用软件和支

撑软件三大类.

操作系统的定义如下：

操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运营的

系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。

（2）操作系统的重要功能

操作系统作为计算机基本的系统软件，具有五大功能，分别是：存储管理、进程和解决机

管理、文献管理、设备管理和用户接口管理。教材从第2章到第6章将分别介绍这些重要功

能。

（3）操作系统的重要类型

操作系统在发展中形成了以下类型，它们是批解决操作系统、分时操作系统、实时操作

系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统、个人机操作系统等。其中前三种

属于传统的操作系统类型后面的操作系统类型是随着计算机网络、分布式解决等新技术的

应用而产生的，属于现代操作系统。

（4）操作系统结构设计

一般说来，操作系统有如下四种结构:整体结构，层次结构，虚拟机结构和客户机-服务器结

构。它们在设计上各有优块陷。

UNIX系统和Linux系统是当代最著名的多用户、多进程、多任务的分时操作系统。

本章对它们的发展历史、重要特点以及内核的结构都进行了介绍。

1.2典型例题解析

【例1】什么是操作系统？

答案操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运

营的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。

分析

操作系统作为本课程最重要的概念，同学们一定要牢记。可以从三个方面理解这个概念,

然后在理解的基础上进行记忆。

（1）操作系统是系统软件。

（2）对内，操作系统控制和管理各种资源，有效地组织多道程序运营。被计算机系统工作

时所引用的一切客体都称为资源。这里所说的客体也许是解决机、设备、内存、外存等硬件,

也也许是程序和数据等软件。

（3）对外，操作系统是用户与计算机之间的接口。它为用户提供服务，方便用户使用计算机。

假如同学们理解了操作系统在计算机系统中的地位,那么对「学习这个概念有帮助。

【例2】在计算机系统中，操作系统是（）。

A.处在裸机之上的第一层软件B.处在硬件之下的底层软件

C.处在应用软件之上的系统软件D.处在系统软件之上的用户软件

答案A

分析解答这道题重要是清楚操作系统在计算机系统中的地位。

在计算机系统中，操作系统处在一个承上启下的地位，它对内管理计算机的各种软硬件

资源（文献、作业、存储器、设备、进程），对外向用户提供良好界面的服务，方便用户使用计

算机。

操作系统属于系统软件，但却乂不同与其他的系统软件。从下图可以看出，操作系统紧

贴硬件，是裸机之上的第一层软件，是对硬件的扩充，其他系统软件都建立在操作系统之上。

而应用软件是建立在系统软件之上的，更贴近用户.

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操作系统是系统软件，因此D是错误的。C说系统软件在应用软件之上，这与图中的情况

相反，显然不对。而硬件之下则没有软件存在，所以B主线就不对的。所以A才是对的答案。

以上是用排除法来进行选择，假如同学们已经理解了操作系统的地位，就可以直接选择A,

这样可以节省答题的时间，

【例3】现代操作系统的基本特性是（）、资源共享和异步性。

A.多道程序设计B.中断解决

C.实现分时与实时解决D.程序的并发执行

答案D

分析操作系统也是一个程序，但是与其他程序相比，它有三个非常重要的特性:即多任

务并行、多用户资源共享和异步性，把握操作系统的这些特性对于深刻理解操作系统会有很

大帮助。

并发性是指两个或多个任务在同一给定的时间间隔中进行。这是一个宏观上的概念。以

多道程序为例，这里的并发性不仅体现在用户程序与用户程序之间并发执行，还体现在汨户

程序与操作系统程序之间的并发执行。因而从宏观上看，这些程序是同时向前推动的。

资源共享是指多个任务共享计算机系统中的资源，如解决机、内存、外存、设备和数据等。

这种共享是在操作系统的控制下实现的。对于一个给定的计算机系统，它的资源配置情况是

相对固定的，而系统中多道程序对于资源的需求则是变化的，且通常是不可预知的；操作系统

要掌握系统中当前资源的使用情况，并据此决定各程序进入系统的顺序以及使用资源的顺

序。

异步性体现了多道程序环境卜.，程序执行时“走走停停”的性质，更反映出操作执行现场

的不可预知性。

【例4】以下不属于操作系统具有的重要功能的是（）.

A.内存管理B.文档编辑

C.中断解决D.CPU调度

答案B

分析教材中介绍操作系统的重要功能有存储管理、进程和解决机管理、文献管理、设

备管理和用户接口管理，i般被认为是操作系统的五大功能。

对于本题，A显然是操作系统的功能之一，C中断解决是操作系统实行并发的基础、对于

操作系统非常重要，是实现多道程序设计的前提。它就像机器中的齿轮，驱动各部件的动作，

因此，许多人称操作系统是由“中断驱动”的。C和D都属于操作系统的进程和解决机管

理功能。只有B不是操作系统需要具有的重要功能，它一般是由应用软件提供的，如应用软

件WindowsOffice的组件Word就提供了文档编辑功能。

【例5】操作系统是计算机系统的核心软件。按功能特性的不同，可把操作系统分为(⑴)、

([2])、([3])、网络操作系统和分布式操作系统基本类型。其中[I]的重要目的是提高

系统的吞吐率和效率，而12]是一旦有解决请求和规定解决的数据时，CPU就应当立即解

决该数据并将结果及时送回。

A.单用户系统B.批解决系统C.分时系统D.微机操作系统E.

实时系统

答案[1]B[2]E[3]C

分析解答此题需要理解三种传统操作系统类型的不同特点。

批解决操作系统的重要特性可归纳为两点：“多道”和“成批”o“多道”是指内存中同

时存在有多个正在解决的作业，并且外存上还存放有大量的尚待解决的后备作业。“成批”

是指作、也成批地进入系统，成批地解决，成批地离开系统;作业与作.业之间的过渡由操作系统

控制，不需用户的干预。

批解决系统的重要优点是系统吞吐量大，资源运用率高;缺陷是用户作业的等待时间长，

用户与系统没有交互能力，(吞吐量:在一段给定的时间内，计算机所能完毕的总工作量。)

分时系统与实时系统的重要区别如F：

(1)关于交互性。分时系统中各个终端用户与系统之间具有较强的交互性，而实时系统一般

是专为某一领域使用的，对此规定不强。

(2)关于可靠性。与分时系统相比，实时系统更加注重其稳定性和可靠性。例如，对于

航天控制系统来说，实时控制系统的故障也许带来的后果是无法估量的。

(3)关于响应时间。分时系统对响应时间的规定是以终端用户能接受的时间为依据的;

而实时系统对响应时间一般有严格的规定，即能对外部请求做出及时的响应和解决。

【例6］把下面左右两列词用线连起来,形成最恰当的搭配。

(l)Linux(A)层次结构

(2)UNIX(B)客户机-服务器结构

(3)IBMVM/370(C)整体结构

(4)WindowsXP(D)虚拟机结构

答案(D-(C),(2)—(A),(3)-(D),(4)-(B)。

分析左侧列出的是一些计算机操作系统，右侧列出的是操作系统的结构。一般说来，操

作系统有四种结构:整体结构，层次结构，虚拟机结构和客户机一服务器结构。

Linux是采用整体结构的操作系统，即所有的内核系统功能都包含在一个大型的内核软

件之中。UNIX系统的核心层采用的是层次结构。Windows系列操作系统采用微内核技术,

尽也许地使操作系统保持最小的核心，并由核心来负责解决客户和服务器之间的通信。I

BMVM/370系统是虚拟机结构的一个典型实例。

13练习题

一、选择题(选择一个对的答案的代码填入括号中)

1.一个完整的计算机系统是由()组成的。

A.硬件B.软件

C.硬件和软件D.用户程序

2.在计算机系统中，控制和管理各种资源、有效地组织多道程序运营的系统软件称作

)。

A.文献系统B.操作系统

C.网络管理系统D.数据库管理系统

3.按照所起的作用和需要的运营环境，操作系统属于（）。

A.用户软件B.应用软件

C.支撑软件D.系统软件

4.操作系统的基本职能是（）。

A.提供功能强大的网络管理工具

B.提供用户界面，方便用户使用

C.提供方便的可视化编辑程序

D.控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运营

5.为用户分派主存空间，保护主存中的程序和数据不被破坏，提高主存空间的运用率,这

属于（）。

A.解决器管理B.存储管理

C.文献管理D.作业管理

6.操作系统对缓冲区的管理属于（）的功能。

A.解决机管理B.设备管理

C.文献管理D.存储器管理

7.操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口是（）.

A.she11命令B.图形界面

C.系统调用D.C语言函数

8.为了使系统中所有的用户都能得到及时的响应，该操作系统应当是（）。

A.多道批解决系统B.分时系统

C.实时系统D.网络系统

9.在实时系统中，•旦有解决请求和规定解决的数据时，CPU就应当立即解决该数据

并将结果及时送回。下面属于实时系统的是（）。

A.计算机激光照排系统B.办公自动化系统

C.计算机辅助设计系统D.航空订票系统

10.下面不属于分时系统特性的是（）。

A.为多用户设计B.需要中断机构及时钟系统的支持

C.方便用户与计算机的交互D.可靠性比实时系统规定高

11.以下著名的操作系统中，属于多用户、分时系统的是（）。

A.DOS系统B.WindowsNT系统

C.UN1X系统D.OS/2系统

二、判断题（对的的划，错误的划X。）

1.操作系统是用户与计算机之间的接口。（）

2.操作系统是系统软件中的一种，在进行系统安装时可以先安装其它软件,然后再装操作

系统。（）

3.操作系统是整个计算机系统的控制管理中心，它对其它软件具有支配权利。因而,

操作系统建立在其它软件之上。（）

4.在UNIX/Linux系统上，系统调用以C函数的形式出现。（）

5.虽然分时系统也规定系统可靠,但实时系统对可靠性的规定更高。（）

6.UNIX操作系统是采用微内核方法实现结构设计的。（）

三、简答题

请同学们解答参考教材26页的课后习题。

参考答案：

一、CBDDBBCBDDC

二、1、4、5是对的的。

2、（X）安装操作系统时必须先安装操作系统，然后再安装其它软件

3、（X）其它软件建立在操作系统之上。

6、（X）UNIX操作系统采用的是层次结构

三、四见教材习题解答

第2章进程管理辅导与自测

2.1本章知识点

进程是操作系统中最基本、最重要的概念之一，在计算机系统中，进程不仅是最基本的并

发执行的单位，并且也是分派资源的基本单位。引入进程这个概念，对于我们理解、描述和设

计操作系统具有重要意义。

本章的重要知识点为：

（1）进程的概念

进程是程序在并发环境中的执行过程。进程最主线的属性是动态性和并发性。要注意

进程与程序的区别。进程的五个基本特性是：动态性、并发性、独立性、制约性、结构性。

一个进程实体通常由程序、数据、栈和进程控制块（PCB）这四部分组成。进程控制块

是进程组成中最关键的部分。每个进程有唯一的进程控制块。操作系统根据PCB对进程实

行控制和管理。进程的动态、并发等特性是运用PCB表现出来的。

为了对所有进程进行有效地管理，常将各进程的PCB用适当的方式组织起来。一般说

来,进程队列有以下几种方式：线性方式、链接方式和索引方式。

进程有三个基本状态：运营态、就绪态和阻塞态。在一定的条件下，进程的状态将发生

转换。卜.图所示为进程的状态及其转换。

分派到//\等待某

时间

就绪本

图进程状态及其转换

(2)进程管理

就如同人类的族系同样，系统中众多的进程也存在族系关系:由父进程创建子进程，子

进程再创建子进程,从而构成一棵树形的进程族系图。进程作为有“生命期”的动态过程，对

它们的实行管理重要涉及：创建进程、撤消进程、挂起进程、恢复进程、改变进程优先级、

封锁进程、唤醒进程、调度进程等。

在Linux系统中，进程有5种状态。进程分为系统进程和用户进程。其中，系统进程只

运营在内核模式下;用户进程既可以在用户模式下运营，也可以通过系统调用等运营在内核

模式下。Linux的task_struet结构相称于其进程控制」。

Linux系统对进程的操作常用命令有：ps>kill、s1eep等。常用的系统调用有：fo

rk,exec,wait,exit,getpid,sleep,nice等。

(3)进程通信

进程通信是指进程间的信息互换。根据进程间互换信息量的多少,分为高级进程通信和

低档进程通信。进程的同步与互斥是指进程在推动时的互相制约关系，属于低档进程通信。

•般来说同步反映了进程之间的协作关系，往往指有几个进程共同完毕•个任务时在时

问顺序上的某种限制，进程互相之间各自的存在及作用，通过互换信息完毕通信。如接力比

赛中一组队员使用接力棒等。

进程互斥体现了进程之间对资源的竞争关系,这时进程互相之间不一定清楚其它进程的

情况,往往指多个任务多个进程间的通讯制约，因而使用更广泛。如打篮球时双方挣抢篮板

球等。

我们用信号量(Semaphore)及P,V操作来实现进程的同步和互斥。生产者-消费者问题

是经典的进程同步和互斥问题。

（4）死锁

死锁是指多个进程循环等待他方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。计算机系统产

生死锁的主线因素就是资源有限且操作不妥。•种因素是竞争资源引起的死锁，另•种因素

是由丁进程推动顺序不合适引发的死锁。

产生死锁的四个必要条件是:互斥条件，不可抢占条件，占有且申请条件，循环等待条件。

假如在计算机系统中同时具有这四个必要条件时，那么会发生死锁。一般地，解决死锁的方

法分为死锁的防止、避免、检测与恢复三种。

2.2典型例题解析

【例1】判断题：并发是并行的不同表述,其原理相同。（）

答案X。

分析并发是指多道程序的执行在时间上是重叠的，一个程序的执行尚未结束，另一个

程序的执行已经开始。但对单CPU系统而言，每一时刻只有一个程序在CPU上运营（有也许

此时其他的程序在进行输入、输出）。也就是说，占有CPU的只能有i个程序。因此,并发事

实上是“在宏观上并行执行，在微观上串行执行”。而并行是真正意义上的并行执行，因此两

者的含义是不同的。

【例2】在操作系统中引入“进程”概念的重要目的是（）。

A.改善用户编程环境B.提高程序的运营速度

C.描述程序动态执行过程的性质D.使程序与订算过程一一相应

答案C

分析操作系统中多道程序的引入，使得它们在并发执行时共享系统资源,共同决定这些

资源的状态,因此系统中各道程序在执行过程中就出现了互相制约的新关系，程序的执行出现

“走走停停'’的新状态。这些都是在程序的动态过程中发生的。而程序自身是机器可以翻译或

执行的一组动作或指令，它或者写在纸面匕或者存放和磁盘等介质I・，是静止的C很显然,

直接从程序的字面上无法看出它什么时候运营、什么时候停顿，也看不出它是否影响其它程

序或者i定受其它程序的影响。

因此，用程序这个静态概念已不能如实反映程序并发执行过程中的这些特性。为此，人

们引入进程的概念来描述程序动态执行过程的性质，这是引入“进程”概念的重要H的。

［例3］下列进程状态的轨换中，不对的的是（）。

A.就绪f阻塞B.运营f就绪

C.就绪T运营D.阻塞f就绪

答案A

分析回答这道题要知道进程的3种基本状态,以及它们之间的转换关系。通过下图可以

看到，凡是图中有箭头指向的转换都是可行的.而没有箭头指向的则不也许。因此A是不对

的的。

图进程状态及其转换

假如有的同学记不住这张图，那就从理解的角度进行思考。一方面要理解3种状态的含

义,然后再理解它们之间的转换。例如：运营的进程能变成就绪吗?可以,假如运营进程的时间

片到了，就必修让出CPU,转换为就绪态。就绪的进程能变成阻塞吗?不可以，就绪态的进程

已经具有了运营条件，只在等待CPU,怎么也许还退回到还不具有运营条件的阻塞态况?因

此，假如理解了，这张图就可以自己画出来，并不需要死记硬背。

【例4】进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构，一个进程（）。

A.可以有多个进程控制块B.可以和其他进程共用一个进程控制块

C.可以没有进程控制决D.只能有唯一的进程控制块

答案D

分析进程控制块（PCB）是一个用于描述进程动态性质的数据结构。操作系统根据PCB

对进程实行控制和管理。进程的动态、并发等特性也是通过PCB表现出来的。

进程由程序、数据、栈和PCB构成。构成进程的有关程序和数据集合是进程得以存在

的物质基础，它们是进程的实体；PCB用于标记和刻画实体的存在和变化，是进程存在的唯

一标志。当系统创建一个新进程时，就为它建立一个PCB;当进程终止后，系统回收为其分派

的PCB,该进程在系统中就不存在了。

【例5］在执行V操作时,当信号量的值（），应释放一个等待该信号量的进程。

A.小于0B.大于0C.小于等于0D.大于等于0

答案C

分析P.V操作可以实现对临界区的管理规定。它由P操作原语和V操作原语组成（原

语是不可中断的过程），对信号曷进行操作，具体定义如下：

P（S）：①将信号量S的值减1,即5=$-1;

②假如S20,则该进程继续执行;否则该进程置为阻塞状态，排入阻塞队列。

V（S）：①将信号量S的值加1,即5=5+1；

②假如S>0,则该进程继续执行;否则释放队列中第•个等待信号量的进程。

信号量的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号

量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于。时，表达当前可用资源的数量;当它的

值小丁0时，其绝对值表达等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由RV操作

来改变。

一般来说，信号量S20时,S表达可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分派一

个单位资源，因此S的值减1；当SVO时，表达已经没有可用资源，请求者必须等待别的

进程释放该类资源，它才干运营卜.去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的

值加1;若S<0,表达有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程,使之运

营下去。

【例6】有9个生产者,6个消费者,共享容量为g的缓冲区。在这个生产者.消费者问题中,

互斥使用缓冲区的信号量mutex的初值应当为()。

A.lB.6C.8D.9

答案A

分析进程的互斥是指当有若干个进程都要使用某一共享资源时,任何时刻最多只允许

一个进程去使用,其它要使用该资源的进程必须等待，直到占用资源者释放了该资源。

进程的互斥体现了并发进程之间访问共享资源时存在的竞争关系。在计算机系统中必

须互斥使用的资源很多，如读卡机、磁带机、打印机等硬件资源和一些公共变量、表格、队

列、数据等软件资源。

运用信号量和P,V操作实现进程互斥的•般模型是：

进程Pi进程P2……进程Pn

P(mutex);P(mutex);P(mut

ex);

临界区；临界区；临界区；

V(mutex)；V(mutex)；V(mutex)；

其中信号量mutex用于互斥,初值为I。

使用RV操作实现进程互斥时应当注意的是：

(1)每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后

做V操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。

(2)互斥信号量的初值一般为1-

此外，P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽也许短，不能有死

循环。

在本题中，既然是问互斥信号量，其初值应为1，选项中的6,8,9都是迷惑答题者

的，假如对同步和互斥不能很好地理解,就很难选择。

【例7】两个进程合作完毕一个任务，在并发执行中，一个进程要等待其合作伙伴发来信息,

或者建立某个条件后再向前执行，这种关系是进程间的（）关系。

A.同步B.互斥，C.竞争D.合作

答案A

分析进程的同步是指并发进程之间存在一种制约关系，一个进程的执行依赖另一个进

程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，更到消息到达才被唤醒。

同步是进程间共同完毕一项任务时直接发生互相作用的关系。这样的例子在平常生活中

不胜枚举，比如接力比赛中运动员的默契配合，工业生产中流水作业的每道工序的先后执行,

以及计算机系统中对一个缓冲区的读和写等等。当并发进程存在协作的关系时，必须互通消

息，完毕进程的同步。

能实现进程同步的机制称为同步机制,该机制能把其他进程需要的消息发送出去.也能

测试自己需要的消息是否到达。

P，V操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来，当信号量的值

为0时,表达盼望的消息尚未产生;当信号量的值非。时,表达盼望的消息已经存在。用RV操

作实现进程同步时，调用P操作测试消息是否到达，调用V操作发送消息。

使用PV操作实现进程同步时应当注意的是：

（1）分析进程间的制约关系，拟定信号量种类。在保持进程间有对的的同步关系情况下,

哪个进程先执行，哪些进程后执行，彼此间通过什么资源（信号量）进行协调,从而明确要设

立哪些信号量。

（2）信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P、V操作在程序代码中出现的位

置有关。

（3）同一信号量的P、V操作要成对出现，但它们分别在不同的进程代码中。

本题中进程的同步体现的是合作关系,但答案不能选D,要使用操作系统的术语“同步”。

【例8】设有一台计算机，有两条I/O通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。卡片

机把一叠卡片逐个输入到缓冲区B1中，加工解决后再搬到缓冲区B2中，并在打印机上打印

结果。问：

①系统要设几个进程来完毕这个任务?各自的工作是什么？

②这些进程间有什么样的互相制约关系？

③用P、V操作写出这些进程的同步算法。

分析我们画一个草图来帮助我们理解这道题：

输解输

从图中可以看出，从“卡片机”到“打印机”共需要3个操作，即输入、解决、输出。这3个动

作就是完毕任务的3个进程。

下面我们看看这些进程之间有什么样的制约关系。可以看出，这3个进程之间是同步关

系，合作完毕从输入到输出的工作任务。对其中任何一个进程，要解决好与其关联的两端设备

的协调工作。以“输入进程”为例，它与卡片机和缓冲区B1关联，将卡片机的卡片输入到缓冲

区B1,在不考虑卡片机的情况下，就要考虑缓冲区的情况，即是满还是空，是空缓冲区.输入

进程就可以输入信息，假如缓冲区满，则要等待“解决进程”将BI中的信息取走，使之为空，

愉入进程才下继续工作。依此类推，可以找出此外2个进程的制约关系。

一般来说解决进程同步需要2个信号量，“输入进程”和“解决进程”同步，需要2个信号

量，解决缓冲区B1的协调操作问题；而“解决进程”和“输出进程”同步，还需要2个信号量，

解决缓冲区B2的协调操作问题。因此,共需要4个信号量。本题中“解决进程”的算法有一些

难度,由于它需要协调两个缓冲区的工作，考虑的因素比较多，算法复杂些。

答案

①系统可设三个进程来完毕这个任务：R进程负责从卡片输入机上读入卡片信息，输入

到缓冲区B1中;C进程负责从缓冲区B1中取出信息，进行加工解决，之后将结果送到缓冲区B2

中;P进程负责从缓冲区B2中取出信息,并在打印机上印出。

②R进程受C进程影响,B1放满信息后R进程要等待——等C进程将其中信息所有取走，

才干继续读入信息；C进程受R进程和P进程的约束：B1中信息放满后C进程才可从中取出

它们，旦R2被取空后，C进程才可将加工结果送入其中；P进程受C进程的约束:B2中信息

放满后P进程才可从中取出它们，进行打印。

③信号量含义及初值：

Blfull——缓冲区B1满，初值为0；

B1cmpty——缓冲区Bl空，初值为0：

B2full——