操作系统

这是一篇关于操作系统的思维导图，内容主要涵盖了操作系统的基本概念、结构、特点以及相关的思考题和练习题。

操作系统

• 第一节
  • 单选题
    • 第1题操作系统是对( )进行管理的软件。
      • 操作系统是管理计算机各种资源的软件，包括硬件、软件以及其他计算资源。选项C“计算机资源”最准确地描述了操作系统的管理范围。
      • A.硬件
        • A.**硬件上**操作系统确实负责管理计算机的硬件资源，如CPU、内存、硬盘和外设等。但是，仅仅管理硬件并不全面。
      • B.软件
        • B.**软件**操作系统作为一种软件，管理和协调其他应用软件的运行。但同样，这只是操作系统管理的一部分内容。
      • C.计算机资源
        • C.**计算机资源**这是最全面的选项。计算机资源包括硬件、软件、存储、网络等多方面内容。操作系统负责整体协调和管理这些资源，确保各部分高效协同工作。
      • D.应用程序
        • D.**应用程序**操作系统管理应用程序的运行环境和资源分配，但主要职责不仅限于此。
    • 第2题计算机操作系统的功能是( )。
      • A.把源代码转换成目标代码
      • B.提供硬件与软件之间的转换
      • C.提供各种中断处理程序
      • D.管理计算机资源并提供用户接口
    • 第3题操作系统的特征是 ( )、共享性、随机性
      • A.并发性
      • B.多道
      • C.中断
      • D.实时
    • 第4题 下列什么不是OS关心的主要问题
      • A.管理计算机裸机
      • B.设计用户程序与计算机硬件系统的界面
      • C.管理计算机系统资源
      • D.高级程序设计语言的编译器
    • 第5题 哪项资源不是计算机系统中共享性主要针对的资源。
      • A.中央处理器
      • B.内存储器
      • C.外存储器
      • D.通信设备
    • 第6题 在下面对OS功能的概括中，正确的是
      • A.进程管理、存储管理、虚存管理、文件管理和设备管理
      • B.进程管理、存储管理、文件管理、用户接口和设备管理
      • C.进程管理、处理机管理、存储管理、文件管理和设备管理
      • D.进程管理、存储管理、文件管理、目录管理和设备管理
  • 问答题
    • 第1题进程管理的主要内容：进程控制、进程同步、进程间通信、______。
      • 调度
    • 第2题 存储管理的任务是管理计算机的______资源。
      • 内存
    • 第3题 共享性是指操作系统程序与多个用户程序_____系统中的各种资源，这种共享性是在______控制下实现的。
      • 共用，操作
• 第二节
  • 第1题linux的设计模式属于_____,windows的设计模式属于_____,_____,_____.
    • 单核设计模式；微核设计模式；面向对象的设计模式；C/S模式
  • 第2题UNIX操作系统的体系结构中，其最里层的____是整个系统的基础。
    • 硬件
  • 第3题负责解释操作系统命令的程序叫______。Linux的这个程序叫______
    • 命令解释程序；Shell
  • 第4题Windows操作系统的体系结构采用了分层的模块结构，主要层次有硬件抽象层HAL、内核、______和_______
    • 执行体、子系统集合(次序可以交换)
  • 第5题Linux操作系统的体系结构包括四个主要部分，即Linux内核、Linux Shell、____和______
    • 文件系统(或Linux文件系统)(1分)；用户应用程序(或Linux应用程序)(1分)(次序可以交换)
  • 第6题Android操作系统的体系结构分为四层，从高层到低层分别是应用程序层、_____层、系统运行库层和_______层。
    • 应用框架(1分)；Linux内核(1分)
• 第三节
  • 第1题所谓()是是指将一个以上的作业放到主存，这些作业共享计算机资源，且同时处于运行开始与运行结束之间。
    • A.多道
    • B.批处理
    • C.分时
    • D.实时
  • 第1题串行执行作业的方式，被称为_____批处理。
    • 单道
  • 第2题______是一款主要面向移动设备、基于Linux 内核的开源移动操作系统。
    • Android操作系统
• 第四节
  • 第1题以下()不是分时系统的特征。
    • A.交互性
    • B.同时性
    • C.及时性
    • D.独占性
  • 第2题哪项不是个人操作系统的特点。
    • A.计算机在某一时间内为单个用户服务；
    • B.采用图形界面人机交互的工作方式，界面友好；
    • C.操作复杂，需要掌握专门的编程语言才能操作
    • D.使用方便，用户无须具备专门知识，也能熟练地操纵系统。
  • 第3题哪种操作系统是基于计算机网络的、在各种计算机操作系统之上按网络体系结构协议标准设计开发的软件，它包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用。
    • 题目描述的操作系统具备网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用等功能，且是基于计算机网络，按照网络体系结构协议标准设计开发，运行在各种计算机操作系统之上。这符合**网络操作系统(Network Operating System)**的定义。
    • A.网络操作系统
      • A.网络操作系统**：专门为网络环境设计，支持多用户、资源共享、网络通信和安全管理，满足题目中提到的各项功能要求
    • B.个人操作系统
      • 主要针对单一用户设计，强调用户界面和个人计算体验，不涉及复杂的网络管理和多用户资源共享
    • C.分时操作系统
      • 其核心在于通过时间分割技术，让多个用户或任务共享计算机资源，关注的是任务调度和响应时间，不专注于网络功能
    • D.实时操作系统
      • 强调任务的即时响应和确定性，常用于需要严格时间控制的应用场景，如工业控制、航空航天等，不主要针对网络管理和资源共享
  • 第4题按照用户界面的使用环境和功能特征的不同，把操作系统分为三种基本类型，即批处理操作系统、分时操作系统和
    • 按照用户界面的使用环境和功能特征的不同，把操作系统分为三种：批处理系统、分时系统、实时操作系统。
    • A.实时操作系统
    • B.分布式操作系统
    • C.网络操作系统
    • D.嵌入式操作系统
  • 第5题分时操作系统的特点包括独占性、交互性、及时性和
    • A.共享性
    • B.虚拟性
    • C.并行性
    • D.多路性
  • 第6题实时操作系统的主要目标是在严格时间范围内，对外部请求做出反应。因此，系统应该具有高度的
    • A.虚拟性
    • B.可靠性
    • C.并发性
    • D.交互性
  • 第1题允许多个用户交互方式使用计算机的OS称为___；允许多个用户将作业计算机集中处理的计算机称为______；计算机系统及时处理过程控制数据并作出响应的OS称为_____
    • 分时OS；批处理OS；实时OS
  • 第2题按照用户界面的使用环境和功能特征的不同，把操作系统分为三种：批处理系统；分时系统；_______
    • 实时系统
  • 第3题分时系统以_____为单位，轮流为每个终端用户服务。
    • 时间片
  • 第4题_____主要目标是：在严格时间范围内，对外部请求做出反应，系统具有高度可靠性。
    • 实时操作系统
• 第五节
  • 第1题模块组合法是操作系统的哪种结构里面的方法。
    • 整体式结构中模块组合法，系统中的模块不是根据程序和数据本身的特性而是根据它们完成的功能来划分的，数据基本上作为全程量使用
    • A.整体式结构
    • B.微内核(客户/服务器)结构；
    • C.层次性结构
    • D.分层结构
  • 第2题操作系统的哪种结构将操作系统分成用于实现操作系统最基本功能的内核和提供各种服务的服务进程两个部分。
    • A.整体式结构
    • B.微内核(客户/服务器)结构；
    • C.模块式结构
    • D.层次式结构
  • 第3题将操作系统分成用于实现操作系统最基本功能的内核和提供各种服务的服务进程两个部分，这样的操作系统结构是
    • A.层次式结构
    • B.整体式结构
    • C.微内核结构
    • D.模块化结构
  • 第4题它是操作系统结构研究的目标之一，在该目标下，模块之间的接口清晰划一，模块的联系方式统一。基于上述的描述，操作系统结构研究的这种目标是
    • A.系统模块化
    • B.模块标准化
    • C.通信规范化
    • D.系统局部化
  • 第1题一个操作系统的研制周期一般是在__年左右。
    • 5
• 思考题与练习题
  • 1.什么是操作系统?请说明操作系统在计算机系统中的作用和地位。
    • 定义：操作系统（OS）是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，是用户与计算机硬件的接口。
    • 作用：
      • 资源管理：协调CPU、内存、I/O设备等资源的高效使用。
      • 用户界面：提供命令行（CLI）或图形界面（GUI）方便用户操作。
      • 服务支持：为应用程序提供文件管理、进程调度等基础服务。
    • 地位：操作系统是计算机系统的核心，其他软件均依赖于它运行。
  • 2.操作系统管理计算机系统的哪些资源?
    • 硬件资源：CPU、内存、磁盘、外设（如打印机、网络接口）。
    • 软件资源：文件系统、进程、网络连接、安全权限。
  • 3.请从资源管理的角度说明操作系统的主要功能。
    • 处理器管理
      • ：进程调度与多任务处理（如分时、优先级调度）。
    • 存储管理
      • ：内存分配、虚拟内存、缓存优化。
    • 设备管理
      • ：驱动管理、I/O调度（如SPOOLing技术）。
    • 文件管理
      • ：目录结构、存储空间分配、文件权限控制。
    • 网络与安全
      • ：网络通信协议、用户认证、数据加密。
  • 4.操作系统有哪些基本特征?
    • 并发性：多任务同时执行的假象（通过进程/线程切换实现）。
    • 共享性：资源被多用户/程序共享（如内存、文件）。
    • 虚拟性：将物理资源抽象为逻辑资源（如虚拟内存、虚拟机）。
    • 异步性：程序执行速度不可预测，需保证结果确定性。
  • 5. 比较 Windows、UNIX 和 Linux 操作系统的体系结构，有什么异同?
    • • 系统 内核类型 架构特点 开源 应用场景 Windows 混合内核 模块化设计，图形界面优先 闭源 个人电脑、服务器 UNIX 宏内核（传统设计） 分层设计，强调稳定性和多用户支持 部分开源 企业级服务器 Linux 宏内核（可模块化） 高度可定制，支持多种硬件平台 开源 服务器、嵌入式系统
    • 相同点
      • ：均支持多任务、多用户，提供文件系统管理和网络功能。
    • 不同点
      • 内核设计
        • ：Windows采用混合内核（结合宏内核与微内核），UNIX/Linux为宏内核。
      • 开源生态
        • ：Linux完全开源，UNIX部分版本闭源，Windows闭源。
      • 硬件兼容性
        • ：Linux支持广泛硬件，Windows依赖厂商驱动。
  • 6. Android操作系统的特点是什么?
    • 基于Linux内核：继承Linux的稳定性和安全性。
    • 开放性：开源框架（AOSP）允许厂商定制。
    • 应用生态：通过Google Play商店分发应用。
    • 移动优化：针对触屏交互、电池管理、传感器支持设计。
    • 沙盒机制：应用隔离运行，提升安全性。
  • 7.手机操作系统通常要提供哪些功能?
    • 用户交互
      • ：触屏支持、手势操作、语音助手。
    • 通信管理
      • ：蜂窝网络、Wi-Fi、蓝牙连接。
    • 电源管理
      • ：低功耗模式、后台任务限制。
    • 应用支持
      • ：应用商店、多任务切换、通知系统。
    • 安全机制
      • ：指纹/面部识别、数据加密、权限控制。
  • 8.请叙述各种类型操作系统的工作方式及特点。
    • 类型 工作方式 特点 典型场景 批处理系统 批量提交作业，顺序执行 高吞吐量，无交互性 科学计算、报表生成 分时系统 时间片轮转，多用户共享CPU 交互性强，响应时间短 多用户终端（如UNIX） 实时系统 任务按优先级严格按时限完成 高可靠性，硬/软实时区分 工业控制、航空航天 嵌入式系统 资源受限，专用功能 低功耗、实时性要求高 智能家居、车载系统 分布式系统 多节点协同，透明资源共享 高容错性，负载均衡 云计算、区块链
  • 9.请比较批处理系统、分时系统以及实时操作系统之间的相同点和不同点。
    • 维度 批处理系统 分时系统 实时系统 目标 最大化吞吐量 公平分配CPU时间 严格满足任务时限 交互性 无 强 弱（需快速响应） 响应时间 长（小时级） 短（秒级） 极短（毫秒级） 典型应用 数据处理任务 多用户终端 导弹控制、工业自动化
  • 10.请描述分时系统下响应时间的含义。
    • 定义
      • ：用户发出命令到系统返回结果的时间间隔。
    • 影响因素
      • ：时间片长度、用户数量、任务复杂度。
    • 目标
      • ：通常控制在1-3秒内，保证交互流畅。
  • 11.在什么情况下应该采用批处理方式，在什么情况下应该考虑分时策略?
    • 批处理
      • ：适合非交互、计算密集型任务（如大数据分析）。
    • 分时策略
      • ：适合需要用户交互的场景（如开发、办公）。
  • 12.现代的通用操作系统把批处理方式和分时方式二者结合起来，为什么要这样做，这样的结合有什么特点?
    • 原因：兼顾吞吐量与交互性需求（如服务器同时处理后台任务和用户请求）。
    • 特点：
      • 前台分时：用户交互任务优先分配时间片。
      • 后台批处理：低优先级任务批量执行（如日志分析）。
  • 13.实时操作系统有什么主要特征?
    • 确定性：任务执行时间可预测。
    • 高可靠性：故障容忍机制（如冗余设计）。
    • 优先级调度：硬实时任务必须按时完成（如航天器控制）。
    • 资源预留：为关键任务保留CPU、内存资源。
  • 14.在如下的应用场合中，应该选用什么类型的操作系统呢，并请说明为什么?
    • 场景 推荐系统类型 原因 a) 导弹控制 硬实时系统 严格时限，高可靠性要求 b) 国家统计局 批处理系统 大数据处理，无需交互 c) 汽车点火控制 硬实时系统 毫秒级响应，安全关键 d) 火车订票系统 软实时系统 需快速响应，允许偶尔延迟 e) 互联网电子游戏 分时系统 高交互性，多用户并发
    • a)导弹控制；
    • b)国家统计局；
    • c)汽车发动机点火控制；
    • d)火车订票系统；
    • e)互联网电子游戏。
  • 15.请说明什么是SPOOLing技术，在现代操作系统中有没有使用SPOOLing技术?
    • 定义
      • ：Simultaneous Peripheral Operations On-Line，通过缓冲区实现外设的虚拟独占（如打印机排队）。
    • 现代应用
      • 打印任务队列管理。
      • 云计算中的异步任务调度（如AWS Lambda）。
  • 16.网络操作系统和分布式操作系统都是配置在计算机网络上的操作系统，它们之间有什么本质上的不同?
    • 维度 网络操作系统 分布式操作系统 资源感知 用户需显式访问网络资源 资源对用户透明，统一管理 一致性 各节点独立，数据可能不一致 全局状态同步，强一致性 故障处理 单点故障影响局部 自动容错，服务无缝迁移 典型系统 Windows Server、Novell NetWare Google Spanner、Apache Hadoop
  • 17.操作系统设计的过程包括哪些方面，在每个方面都要考虑什么问题?
    • 需求分析：明确目标（实时性、安全性等）。
    • 架构设计：选择内核类型（宏/微内核）、模块划分。
    • 模块实现：编码核心功能（进程管理、内存管理等）。
    • 测试与优化：性能调优、安全漏洞修复。
    • 维护更新：兼容新硬件、修复缺陷。
  • 18.操作系统的设计目标是什么?
    • 核心目标
      • ：高效性、可靠性、安全性、可扩展性。
    • 用户体验
      • ：易用性、响应速度。
    • 兼容性
      • ：支持多种硬件与应用。
  • 19.影响操作系统正确性的因素有哪些?
    • 并发竞争
      • ：死锁、竞态条件。
    • 硬件异常
      • ：内存错误、中断冲突。
    • 安全漏洞
      • ：缓冲区溢出、权限提升。
  • 20.在进行操作系统结构设计时应考虑哪些问题?
    • 模块耦合度
      • ：低耦合提高可维护性。
    • 可扩展性
      • ：支持新功能添加（如驱动模块）。
    • 安全性
      • ：权限隔离（如用户态与内核态分离）。
    • 性能优化
      • ：减少上下文切换开销。
  • 21.请说明模块组合法、层次式结构和客户/服务器结构的基本思想以及优缺点。
    • 方法 基本思想 优点 缺点 模块组合法 功能模块直接调用 开发灵活，性能高 耦合度高，调试困难 层次式结构 分层设计，下层为上层服务 结构清晰，易于维护 跨层调用效率低 客户/服务器 内核仅提供基础服务，功能在用户态实现 高可靠性，易于扩展 性能开销大（频繁模式切换）