1. 作業系統的定義和組成部分

作業系統是配置在計算機硬體上的第一層軟體，是對硬體的首次擴充。

作業系統是一組能有效地組織和管理計算機硬體和軟體資源，合理地對各類作業進行排程，以及方便使用者使用的程式的集合。

2.作業系統的地位和作用

作用：OS作為使用者與計算機硬體系統之間的介面（可以通過命令方式，系統呼叫方式，圖示-視窗方式來使用計算機），作為系統資源的管理者（四類資源：處理機，儲存器，I/O裝置，檔案）。實現對計算機資源的抽象（OS先在裸機上鋪設第一層I/O裝置軟體，實現了對計算機硬體的第一次抽象，在第一層軟體上再覆蓋上檔案管理系統，實現了對作業系統的第二次抽象，OS通過安裝多層系統軟體，增強了系統功能，隱藏了對硬體操作的細節，由他們共同實現了對計算機資源的抽象）。

3. 作業系統與硬體有關，與應用無關。

4. OS的發展史

    1.人工操作方式（使用者獨佔全機，CPU等待人工操作）。

    2. 離線I/O方式（事先將程式和資料裝入紙帶輸入機，這些都在脫離主機下完成的，），這樣可以減少CPU等待時間，提供了I/O速率。

3. 單道批處理（先把作業以離線的方式輸入，接著使這批作業，一個接一個的執行），缺點是CPU不能得到充分利用，因為只有一個程式在執行，一旦觸發I/O請求，CPU就處於等待狀態。

4. 多道批處理系統。先將作業放到外存上，形成一個等待佇列，按一定演算法進行排程，從外存中選若干作業放入記憶體，在記憶體中有多個程式，這樣就可以在某個程式進行I/O操作時，執行另一個程式。

資源利用率高，系統吞吐量大，平均週轉時間長（相對於單個程式來說，因為要同時處理多個程式），無互動能力。

5. 分時系統（為了滿足人機互動，作業直接進入記憶體，採用輪轉的方式）

    追求及時響應，關鍵技術是時間片輪轉。

   及時接收，及時處理，及時反饋。系統規定，每個作業只能執行一個時間片。

多路性（多個終端，一個主機），獨立性（虛擬的，讓使用者各自在自己終端上操作，互不影響），及時性（等待時間很短），互動性。

6.實時系統（指系統能及時響應外部事件 的請求，在規定時間內完成對該事件的處理）

 分為軟實時和硬實時系統。

 工業武器（硬），資訊查詢（軟），多媒體（軟），嵌入式（軟）

分時系統要求系統可靠，實時系統要求高度可靠。

————批處理系統：提高系統資源利用率；週轉時間和系統吞吐量；自動性、成批性；關注假性矛盾

————分時系統：系統響應的及時性；響應時間；互動性、及時性；

————實時系統：系統不丟失實時資訊，並及時處理；截止時間的保證；實時性和高可靠性。

    7. 作業系統的基本特徵

   四大基本特性（併發、共享、虛擬、非同步）

共享：分為同時共享和互斥共享

併發和共享是OS最基本的兩個特徵。

虛擬：時分複用（利用空閒時間為其他使用者服務），虛擬處理機技術和虛擬裝置技術。

空分複用技術用於儲存器管理

————併發執行必須具備的條件？（資源共享、中斷技術、CPU和I/O裝置的並行工作）

————CPU的工作狀態（目態、管態）、特權指令和硬體機制（中斷機制、儲存機制、時鐘）

8. 處理機管理功能。

 程序控制，程序同步，程序通訊，排程（作業排程和程序排程）。

作業排程：從後備佇列中選擇一些作業，為他們分配執行所需要的資源，將這些作業調入記憶體後，分別為他們創立程序，插入就緒佇列中。

程序排程：從就緒佇列中選出一個程序，將處理機分配給它，併為它設定執行現場，使其投入使用。

9. 儲存器管理功能

   記憶體分配：1.靜態分配：不允許申請新的記憶體，2.動態分配：允許申請新的記憶體空間，以適應動態變化。

記憶體保護：確保每道程式都在自己的記憶體空間執行，彼此互不干擾。絕不允許使用者程式訪問作業系統的程式和資料。

  地址對映：能將邏輯地址轉換成實體地址。

記憶體擴充：藉助虛擬儲存技術，從邏輯上擴充容量，保護請求調入功能（允許盡裝入部分程式和資料就可以執行），和置換功能（將暫時不用的資料調至硬碟）。

10. 裝置管理

（1）完成使用者程序的I/O請求   (2) 提高CPU和I/O裝置的利用率。

   緩衝管理：在CPU和I/O之間引入緩衝區

   裝置分配：

  裝置處理：實現CPU和裝置控制器之間的通訊

  11 檔案管理功能

    外存上的任何東西都是以檔案形式存在。

12 OS結構設計

  （1）無結構OS

   (2) 模組化結構OS（模組介面法，各模組設計齊頭並進，無序）

 (3) 分層結構OS（採用自底向上法，來鋪設這些中間層）

  優點是：易保障系統的正確性和可維護性，缺點是：效率低下，因為每層都需要通訊。

13 微核心OS

  （1）足夠小的核心，並非完整的OS，將作業系統中最基本部分放入微核心。

    （2） 基於客戶/伺服器模式

    （3）應用“機制與策略分離”原理， 機制：實現某一功能的具體執行機構 ，策略：在機制的基礎上藉助某些引數和演算法來實現該功能的優化。在微核心OS中，將機制放入微核心中。策略放在伺服器上

微核心的基本功能：程序管理，低階儲存管理，中斷和陷入處理

注意區分什麼放入微核心，什麼放入伺服器是微核心OS的重點。

優點：提高了系統的可靠性，可擴充套件性，可移植性，提供了分散式系統的支援，融入了面向物件技術。

14 什麼是虛擬？

虛擬是指通過某種技術把一個物理上的實體變為若干個邏輯上的對應物。物理實體是實際存在的實體，而邏輯上的對應物則是虛的，是使用者感覺上存在的“實體”，用於實現虛擬的技術，稱為虛擬技術。作業系統中利用了多種虛擬技術，如虛擬處理器，虛擬記憶體，虛擬外部裝置等。

(1)虛擬處理器技術中，是通過多道程式設計技術，讓多道程式併發執行的方法來分時使用一個處理器的。利用多道程式設計技術把一個物理上的CPU虛擬為多個邏輯上的CPU，稱為虛擬處理器。一個處理器同時為多個使用者服務，使每個終端使用者都認為是有一個CPU在專門為他服務。

(2)虛擬儲存技術中，將一臺機器的物理儲存器變為虛擬儲存器，以便從邏輯上擴充儲存器的容量。此時使用者所感覺的記憶體容量是虛的。我們把使用者所感覺到的儲存器稱為虛擬儲存器。

(3)虛擬裝置技術，將一臺物理I/O裝置虛擬為多臺邏輯上的I/O裝置，這樣便可以使原來僅允許在一段時間內由一個使用者訪問的裝置變為一段時間內允許多個使用者同時訪問的共享裝置。

15 。什麼原因讓OS有非同步性

  1. 程序的非同步性，程序以不可預知的速度向前推進，

  2. 程式的不可再現性，有多個程式在執行，所以執行結果是不確定的

  3. 程式執行時間的不可知性。