1.3　例题解答

例1　以下软件中哪些是操作系统？

Access、UNIX、Windows、Turbo c++、Word、DOS、Vi、Visual Foxpro、Linux、OS/2、OS/400、Mac OS、Photoshop、Java、Symbian、FreeBSD、NetWare、Android.

答：是操作系统的有UNIX、Windows、DOS、Linux、OS/2、OS/400、Mac OS、Symbian、FreeBSD、NetWare、Android。

例2　简述操作系统与其他软件的主要区别。

答：操作系统直接作用于硬件之上，为其他上层软件提供接口和服务，是系统软件的核心，也是其他各种软件的基础运行平台；操作系统实现资源管理机制，有权分配资源，而其他软件只能使用资源；通用的操作系统与硬件相关，而与应用无关，所以可以支持很多应用领域。

例3　根据你的理解，说说分时操作系统和实时操作系统有什么不同。

答：分时操作系统是指多个用户能够同时通过终端共享同一计算机中处理器时间的系统。分时操作系统控制的主动权在计算机，计算机按一定时间间隔，以固定时间片或不固定时间片轮流完成多个提交的用户程序。考虑到用户的反应比计算机慢，在分时操作系统中，每人用户都觉得计算机专门在为自己服务。

实时操作系统是指能够及时响应外部事件的请求，在事先规定的时限内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致运行的系统。实时操作系统控制的主动权在用户，用户规定什么时间要计算机做什么，计算机必须在规定的时间内完成对外部或内部事件的响应和处理。

1）分时操作系统的目标是提供一种通用性很强的系统，有较强的交互能力；而实时操作系统则大都具有特殊用途的专用系统，系统与应用很难分离，常常紧密结合在一起，此外，交互能力较差；

2）分时操作系统对响应时间虽有要求（通常数量级为秒），但一般来说，响应时间由人所能承受的等待时间来确定；而实时操作系统对响应时间要求更高（通常数量级为毫秒或微秒），一般由控制系统或信息处理系统所能接受的延迟时间来决定。

例4　如何理解“虚拟”在操作系统中的含义？

答：操作系统中的虚拟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。计算机操作系统中，“虚拟”一词的使用很多。例如：

由于一台计算机配置了操作系统，相比一台裸机，其功能更强、使用更方便，因而称其为“虚拟机”；由于操作系统自身包含了若干层软件，则该计算机系统又可称为多层虚拟机；在多道分时系统中，利用多道程序技术可以把一台物理上的CPU虚拟分为多台逻辑上的CPU，供多个终端用户使用；在存储管理中，把作业的一部分装入内存便可投入运行，从逻辑上看，系统对内存容量进行了扩充，形成了一台“虚拟存储器”；在设备管理中，使用虚拟设备技术可将一台物理设备变换为若干台逻辑上的对应物。

总之，“虚拟”体现在操作系统各个方面的应用当中。

例5　操作系统为用户提供了哪些用户接口？并对这些接口进行简要描述。

答：操作系统通过程序接口和操作接口两种方式为用户提供服务和功能。

用户程序使用程序接口可以调用操作系统的服务和功能。程序接口又称应用程序接口（Application Programming Interface,API），它由一组系统调用组成。操作系统提供的系统调用很多，从功能上大致分为：

1）进程和作业管理。例如，创建和撤销进程、装入和执行进程、终止进程、获取或设置进程属性等。

2）文件操作。例如，创建、打开、关闭、读、写、删除文件等。

3）设备管理。例如，申请、释放设备、设备I/O和重定向等。

4）内存管理。例如，申请、释放内存等。

5）通信。例如，建立和断开通信连接、发送和接收消息等。

6）信息维护。例如，获得和设置文件属性、获取和设置日期和时间、获得和设置系统数据等。

操作接口又称命令接口、作业或功能级接口，由一组控制命令和作业控制语言（命令）组成。用户利用它们来组织和控制作业的执行或者管理计算机系统。通常分为两个作业级接口：联机和脱机作业控制接口。联机作业控制接口用于交互性作业处理，联机用户通过键盘操作命令调用系统功能，请求系统服务。脱机作业控制接口用于批处理系统，批处理系统提供的操作界面是作业控制语言。

现代操作系统的命令接口通常分为键盘命令、作业控制语言、图形化用户界面三种形式。图形化用户界面实际就是键盘命令的图形化。

例6　简述并发性与共享性之间的关系。

答：并发性是指两个或两个以上的活动或事件在同一时间间隔内发生。操作系统是一个并发系统，有多道程序同时运行。并发的实质是一个CPU在多个程序间的多路复用，从而实现程序之间的并发、CPU与设备、设备与设备之间的并行。并发是对有限的硬件资源强制实行多用户共享，以提高资源利用率。

例7　什么是并发性？并比较并发性与并行性之间的异同。

答：并发性是指两个或两个以上的活动或事件在同一时间间隔内发生。操作系统是一个并发系统，有多道程序同时运行。并发的实质是一个CPU在多个程序间的多路复用，从而实现程序之间的并发、CPU与设备、设备与设备之间的并行。并发是对有限的硬件资源强制实行多用户共享，以提高资源利用率。

在单CPU系统中，并发性指宏观上多个程序并发执行，微观上是顺序执行；在多CPU系统中，并发性既体现在宏观上也体现在微观上，称为并行。并行性指两个或两个以上的活动或事件在同一时刻发生。在多道程序环境下，并行性使得同一时刻多个程序在不同的CPU上执行。并行性是并发性的特例，需要硬件支持，而并发性是并行性的扩展。

例8　在设计计算机操作系统时，应主要考虑哪些计算机硬件资源？

答：应考虑如下的计算机硬件资源：

1）CPU与指令的长度以及执行方式；

2）内存、缓存和高速缓存；

3）通用寄存器、控制寄存器、状态寄存器等各类寄存器；

4）中断机构；

5）外设与I/O控制装置；

6）内部总线和外部总线；

7）对硬件进行操作的指令集。