操作系统的基本概念
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1.操作系统是扩充( )功能的第一层系统软件
A.软件
B.裸机
C.机器语言
D.中断
解析:
操作系统 (Operating System, OS): 它是一种软件,主要作用是作为用户与计算机硬件之间的中介。操作系统的任务是管理计算机硬件资源,提供用户接口,并且为应用程序提供一系列服务。
软件 (Software): 在计算机中,软件是指那些让硬件执行特定任务的程序和数据。
裸机 (Bare Machine): 这是一个术语,用来描述没有安装操作系统的计算机。此时,计算机只有硬件,没有软件来控制这些硬件。
机器语言 (Machine Language): 这是最低级的计算机编程语言,直接由计算机的中央处理单元 (CPU) 执行。它由一串二进制代码组成,每一个二进制位(bit)代表开或关。
中断 (Interrupt): 在计算机科学中,中断是指一个事件(如输入/输出操作的完成),它会暂停当前的CPU操作,强制CPU去处理更高优先级的任务。
假设有电视和遥控器。电视是硬件,遥控器可以看作是你与电视(硬件)交互的接口,类似于操作系统与计算机硬件之间的关系。现在,软件可以被比作是电视上的各种应用程序,比如Netflix、YouTube等,它们通过电视的操作系统来运行,让你可以观看不同的节目和视频。
在没有操作系统的情况下,这些应用程序(软件)无法在电视上运行,就像没有操作系统的计算机(裸机)无法运行文本编辑器、游戏或任何其他程序一样。操作系统为这些应用程序提供了运行所需的环境和资源,使你能够利用计算机的硬件来完成各种任务。简而言之,操作系统是软件,它使得其他软件能够在硬件上运行并与之交互。
笔记:
操作系统 (OS):
- 作为用户与计算机硬件之间的中介。
- 管理硬件资源。
- 提供用户接口。
- 支持应用程序运行。
操作系统的作用:
- 将裸机变得有用、可操作。
- 类似于电视遥控器,使用户能够控制硬件。
- 是其他软件(应用程序)运行的平台。
记忆法:
OS: 控制硬件的大脑。
裸机: 无OS的电脑像电视无遥控。
软件: 没有OS,软件无法表现。
中断: OS响应紧急事件的铃声。
操作系统的基本特征
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2.现代操作系统中,最基本的两个特征是()。
A.共享和不确定
B.并发和虚拟
C.并发和共享
D.虚拟和不确定
解析:
并发 (Concurrency): 并发是指在同一时间段内,多个任务都在进行,但不一定同时执行。在单核CPU系统中,操作系统通过快速地在不同任务间切换来给用户一种多个任务同时进行的错觉。在多核CPU系统中,真正的并发执行是可能的,因为每个核心可以独立处理不同的任务。
共享 (Sharing): 共享意味着系统中的资源(如打印机、文件、内存等)可以被多个并发运行的任务访问。关键在于如何有效管理资源,确保当多个任务请求同一资源时不会出现冲突。
虚拟 (Virtualization): 虚拟化技术可以将物理资源(如CPU、内存)转化为虚拟资源,使得多个用户或任务可以同时使用这些资源,而感觉就像他们各自拥有这些资源一样。
不确定性 (Indeterminate): 在操作系统中,不确定性通常与并发执行的任务有关,因为多个任务可能以不可预测的顺序竞争资源,导致每次运行的结果可能不同。
共享是现代操作系统的特征之一,但不确定性不是特征,而是并发执行带来的潜在问题。虚拟化是一个重要的技术,但并不是操作系统的基本特征。并发和共享是现代操作系统的两个基本特征,它们允许多个任务有效地共享和使用系统资源。故正确答案为 C.并发和共享
笔记:
并行 (Parallelism):
类比: 多条道路上的车辆同时行驶。
要点: 真正的同时执行,通常需要多个处理器或多核处理器。
并发 (Concurrency):
类比: 咖啡店里多个咖啡师同时工作。
要点: 多任务同时进行,提高效率。
共享 (Sharing):
类比: 图书馆里的书籍可以被不同的读者借阅。
要点: 资源(如CPU、内存)被多个任务共同使用
操作系统就像一个绝佳的派对策划者,确保每个任务(宾客)都能合理地得到资源(食物、饮料),并且保证派对(系统)运行得有条不紊。
并行是多个任务在多个处理器上真正同时进行。
并发是操作系统通过任务切换,使单个处理器能够处理多个任务。
共享让资源得到充分利用。 并发和共享是现代操作系统的心脏和灵魂。
操作系统的主要功能和服务
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3.下面不属于操作系统的功能是()
A.CPU管理
B.存储管理
C.网络管理
D.数据管理
解析:
CPU管理:
类比为购物中心的安排工作。管理团队必须合理安排员工轮班,确保每个店铺都有足够的员工在适当的时间里工作。这就像操作系统如何调度不同的程序在合适的时间使用CPU。
存储管理:
类比为购物中心的存储空间分配。管理团队必须确保每个店铺都有足够的仓储空间来存放他们的商品,同时还要确保公共空间如停车场可以满足顾客的需求。操作系统也是这样管理计算机内存和存储设备的。
网络管理 (这不是所有操作系统的核心功能,但让我们假设我们的购物中心也提供这项服务):
类比为购物中心的Wi-Fi服务。虽然这不是购物中心的主要功能,但管理团队仍然需要确保顾客可以连接到Wi-Fi,这样他们就可以在购物的同时使用互联网。这类似于操作系统中的网络管理,确保计算机可以连接到网络并与其他设备通信。
数据管理:
类比为购物中心的信息台和导向系统。管理团队需要确保顾客可以轻松找到他们需要的店铺和商品,就像操作系统如何管理文件系统,确保数据可以被轻松地存储、访问和管理。
设备管理:
类比为购物中心内部的设施管理。设施管理团队必须确保所有设施,如电梯、自动扶梯、照明系统和空调,都在适当的时间运行,并且根据需要进行维护。这就类似于操作系统中的设备管理,它需要确保所有的硬件设备如打印机、硬盘、显示器等都得到正确的驱动程序支持,能够正常运行和交互,同时还要处理硬件故障,管理设备之间的数据传输,以及优化设备性能。
在我们的购物中心类比中,操作系统就像是管理团队,负责调度和监督中心工作人员(CPU管理/处理机管理),确保每个店铺有足够的仓库空间并且公共区域得到有效利用(存储管理),维护设备如电梯和自动扶梯以保障顺畅运作(设备管理),并且维护文件柜里的文件整齐有序(数据管理/文件管理)。虽然办公楼可以提供给租户上网的能力(网络管理),但这通常是通过外部服务提供商来实现的,而不是办公楼管理团队的基本职责。
笔记:
处理机管理(CPU管理)----->管理进程
存储器管理----->分配与回收存储空间
设备管理----->监控和控制所有硬件设备
文件管理(数据管理)----->组织、存取、保护和管理磁盘上文件
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4.操作系统的基本功能是()。
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控制和管理系统内的各种资源
解析:
操作系统的核心功能是管理计算机的资源,包括处理器(CPU)、内存、存储设备、输入输出设备等。操作系统确保这些资源被高效且公平地分配给各个程序,同时还要处理资源的保护和协调。例如,操作系统通过进程管理确保CPU的时间被合理分配给各个程序;通过内存管理确保每个程序有足够的内存空间运行,而不会互相干扰;通过文件管理确保数据的持久存储和访问控制;通过设备管理确保所有的硬件设备能正确响应程序的请求。
虽然现代操作系统通常包含用于配置和管理网络连接的工具,但这不是其基本功能。网络管理更多是操作系统的一个高级功能,而非其核心目的。
操作系统确实提供用户界面,允许用户与计算机交互。这些界面可能是命令行(文本基础)或图形用户界面(图形基础)。然而,用户界面虽然是操作系统的一个重要组成部分,但不是其基本功能。用户界面更多的是为了使操作系统的使用更加容易和直观,而非操作系统存在的主要原因。
可视化编辑程序是指如文本编辑器或图像编辑器这样的应用程序,它们通常是由第三方开发或者作为操作系统的附加组件提供的。虽然这些程序在操作系统中很常见,但它们不是操作系统的基本功能。
笔记:
操作系统的基本功能是作为用户与计算机硬件之间的中介,控制和管理系统内部的资源(如CPU、内存、存储设备和输入输出设备),以及提供系统服务给用户。