操作系统的一些概念题（1）
答案均取自网络或是书本的理解整理（百度知道，百度百科，《操作系统》（张尧学），CSDN，百度题库，知乎等）
PS：绝大部分的问题都是取自清华大学出版社的张尧学，史美林，张高编著的《计算机操作系统教程（第三版）》，答案很多都是对应的书本的答案
绪论
操作系统的基本功能？
操作系统主要包括以下几个方面的功能 ：
①进程管理，其工作主要是进程调度，在单用户单任务的情况下，处理器仅为一个用户的一个任务所独占，进程管理的工作十分简单，但在多道程序或多用户的情况 下，组织多个作业或任务时，就要解决处理器的调度、分配和回收等问题
②存储管理，分为几种功能：存储分配、存储共享、存储保护、存储扩张
③设备管理，分有以下功能：设备分配、设备传输控制、设备独立性
④文件管理：文件存储空间的管理、目录管理、文件操作管理、文件保护
⑤作业管理，是负责处理用户提交的任何要求
批处理以及分时和实时系统概念？各自的特征？
批处理是指用户将一批作业提交给操作系统后就不再干预，由操作系统控制它们自动运行，这种采用批量处理作业技术的操作系统称为批处理操作系统。
分时操作系统，“分时”的含义：分时是指多个用户分享使用同一台计算机，多个程序分时共享硬件和软件资源。
分时操作系统是指在一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过主机的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。分时操作系统是一个多用户交互式操作系统
实时操作系统，所谓“实时”，是表示“及时”，而实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致的运行。
一、批处理系统的特点
1、多道：在内存中同时存放多个作业，一个时刻只有一bai个作业运行，这些作业共享CPU和外部设备等资源
2、成批：用户和他的作业之间没有交互性。用户自己不能干预自己的作业的运行，发现作业错误不能及时改正
3、批处理系统的目的是提高系统吞吐量和资源的利用率
二、分时系统的特点
1、同时性：计算机系统能被多个用户同时使用
2、独立性：用户和用户之间都是独立操作系统的，在同时操作时并不会发生冲突，破坏，混淆等现象
3、及时性：系统能以最快的速度将结果显示给用户
4、交互作用性：用户能和电脑进行人机对话
三、实时操作系统的特点
1、高精度计时系统
计时精度是影响实时性的一个重要因素。在实时应用系统中，经常需要精确确定实时地操作某个设备或执行某个任务，或精确的计算一个时间函数。这些不仅依赖于一些硬件提供的时钟精度，也依赖于实时操作系统实现的高精度计时功能
2、多级中断机制
一个实时应用系统通常需要处理多种外部信息或事件，但处理的紧迫程度有轻重缓急之分。有的必须立即作出反应，有的则可以延后处理。因此，需要建立多级中断嵌套处理机制，以确保对紧迫程度较高的实时事件进行及时响应和处理
3、实时调度机制
实时操作系统不仅要及时响应实时事件中断，同时也要及时调度运行实时任务。但是，处理机调度并不能随心所欲的进行，因为涉及到两个进程之间的切换，只能在确保“安全切换”的时间点上进行
实时调度机制包括两个方面，一是在调度策略和算法上保证优先调度实时任务；二是建立更多“安全切换”时间点，保证及时调度实时任务
多道程序设计和多重处理的区别？
一、主体不同
1、多道程序设计：是在计算机内存中z同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行
2、多重处理：一个计算机同时执行多道程序或多个指令序列
二、特点不同
1、多道程序设计：两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始到结束之间的状态
2、多重处理：在内存中可同时驻留多道程序，并允许并发执行，从而有效地提高了资源的利用率和系统的吞吐量
三、优势不同
1、多道程序设计：允许多个程序同时进入一个计算机系统的主存储器并启动进行计算的方法
2、多重处理：多个作业完成的先后顺序与进入内存的顺序之间没有严格的对应关系
操作系统可以从哪些角度出发？如何将这些统一起来？
讨论操作系统可以从以下角度出发：
（1）操作系统是计算机资源的管理者
（2）操作系统为用户提供使用计算机及界面
（3）用进程管理观点研究操作系统，即围绕进程运行过程来讨论操作系统
上述这些观点彼此并不矛盾，分别代表了从不同角度对同一事物（操作系统）的观点。每种观点都有助于理解、分析和设计操作系统
操作系统用户界面
什么是作业，作业步？作业由几部分组成？各有什么功能？
作业步是作业的一部分，而作业是计算机操作者（或一个叫做作业调度器的程序）交给操作系统的一个执行的单位
作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书，程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图
作业是用户在一次算题过程中或一个事务处理中要求计算机系统所做的工作的集合，作业是一个比程序更为广泛的概念，它不仅包含了通常的程序和数据，而且还应配有一份作业说明书。系统通过作业说明书控制文件形式的程序和数据，使之执行和操作，并在系统中建立作业控制块的数据结构。在批处理系统中，是以作业为基本单位从外存调入内存的
作业的输入方式有几种？各自的特点？
作业的输入有联机输入、脱机输入、直接耦合输入、SPOOLing系统输入和网络输入五种方式
联机输入，用于交互式系统中，用户和系统通过交互对话输入作业，但CPU和单设备相连时由于速度的差异，CPU 等待外设输入而造成资源浪费
脱机输入，是为解决单设备联机输入时CPU浪费的问题而设置的，用低速的外围机控制设备的输入，用高速的主机从磁盘中读写数据，但无法避免人工操作的干预
直接耦合输入，把主机和外围机通过公用的大容量外存直接耦合起来，既保留了脱机输入方式的优点，又克服了其需要人工干预的缺点，具有较强的灵活性
SPOOLing系统输入，又称联机外围同时操作的输入方式，通过系统输入进程控制作业从外设向内存缓冲区、又从内存缓冲区向磁盘输入井的写入，既不同于脱机输入方式，也不同于直接耦合方式，是利用并发进程实现的联机输入
网络输入，将作业从网络中的一台主机传诵到另一台主机
操作系统为用户提供哪些接口？它们的区别是什么？
操作系统为用户提供两个接口：命令接口和系统调用
命令接口，是系统为用户提供的，用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行或管理计算机系统
系统调用，编程人员使用系统调用来请求操作系统提供服务
两者的区别
1、使用者不同
命令接口：系统为用户提供的。
系统调用：编程人员使用系统调用。
2、操作过程不同
命令接口：利用操作命令来组织和控制作业的执行或管理计算机系统。
系统调用：请求操作系统提供服务，例如申请和释放外设等类资源、控制程序的执行速度等。
作业控制方式有几种？
用户的作业一般可分为两大类，即批量型作业和终端型作业．对批量型作业的控制方式是脱机方式，终端型作业采用联机方式进行控制
因此，作业控制方式有两种：脱机方式和联机方式
系统调用是什么？系统调用与一般用户程序有什么区别？与库函数和实用函数又有什么区别？
系统调用是通向操作系统本身的接口，是面向底层硬件的，通过系统调用，可以使得用户态运行的进程与硬件设备(如CPU、磁盘、打印机等)进行交互，系统调用是操作系统留给应用程序的一个接口
各个操作系统的实现并不一样，同样操作系统在不同CPU上实现也有区别，但总的来说，操作系统都至少区分两个运行状态——核心态和用户态，系统调用运行在内核态，用户程序运行在用户态，用户态的所有代码都无法直接访问内核态的地址空间，只能通过系统调用来访问系统功能
库函数就是把函数放到库里，供别人使用的一种方式，与系统调用的区别
首先来说，库函数是语言或应用程序的一部分，而系统调用是内核提供给应用程序的接口，属于系统的一部分
然后是，库函数在用户地址空间执行，系统调用是在内核地址空间执行，库函数运行时间属于用户时间，系统调用属于系统时间，库函数开销较小，系统调用开销较大
再者说，库函数是有缓冲的，系统调用是无缓冲的，而且，系统调用依赖于平台，库函数并不依赖
至于实用程序，可能是开发人员自行开发的程序？
系统调用的实现过程？
系统调用是操作系统提供给软件开发人员的唯一接口，开发人员可以利用它使用系统功能。OS核心中都有一组实现系统功能的过程(子程序)，系统调用是对上述过程的调用。因此系统调用直观上就像一个黑匣子，对用户屏蔽操作系统的具体动作而只提供有关的功能
为了实现系统调用，系统设计人员还必须为实现各种系统调用功能的子程序编造入口地址表，每个入口地址都与相应的系统子程序名相对应。然后，由陷阱处理程序把陷阱指令中所包含的功能号与该入口地址表中的有关项对应起来，从而由系统调用功能号驱动有关系统子程序执行
由于在系统调用处理结束后，用户程序还需利用系统调用的返回结果继续执行，因此，在进入系统调用处理之前，陷阱处理机构还需保存处理机现场。再者，在系统调用处理结束之后，陷阱处理机构还要恢复处理现场。在操作系统中，处理机的现场一般被保护在特定的内存区或寄存器中
有关系统调用的另一个问题是参数传递问题，不同的系统调用需要传递给系统子程序以不同的参数。而且，系统调用的执行结果也是以参数形式返回给用户程序的。一般把处理机在用户程序中执行称为用户态，而把处理机在系统程序中执行称为系统态
对操作系统用户界面的总结
简要介绍了操作系统的用户界面，操作系统的用户界面是评价一个操作系统优劣的重要指标
操作系统的用户界面包括命今控制界面和编程界面两部分，其中命令控制界面是基于编程界面，也就是系统调用之上开发而成的
操作系统的命令控制界面已从早期的脱机控制方式(批处理系统)和联机控制方式(分时系统)转向多窗口、菜单、按钮以及声控等图形化多媒体方式
命令控制界面的革命与进步是操作系统最显著的变化之一
系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口
编程人员通过系统调用使用操作系统内核所提供的各种功能
系统调用的执行不同于一般用户程序的执行，系统调用执行是在核心态下执行系统子程序，而用户程序则是在用户态下执行
一般来说，操作系统提供的系统调用越多，功能也就越丰富，系统也就越复杂
太难了，这小年过得
