操作系统发展史和常见习题汇总
文章目录
- 操作系统发展史和常见习题汇总
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- 一、前言
- 二、OS结构和发展史
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- [2.1 OS结构](#2.1 OS结构)
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- [2.1.1 单体系统](#2.1.1 单体系统)
- [2.1.2 分层系统](#2.1.2 分层系统)
- [2.1.3 微内核](#2.1.3 微内核)
- [2.1.4 客户-服务器模型](#2.1.4 客户-服务器模型)
- [2.2 OS启动流程](#2.2 OS启动流程)
- [2.3 OS发展史](#2.3 OS发展史)
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- [2.3.1 手工操作阶段](#2.3.1 手工操作阶段)
- [2.3.2 批处理阶段](#2.3.2 批处理阶段)
- [2.3.3 分时操作阶段](#2.3.3 分时操作阶段)
- [2.3.4 实时操作阶段](#2.3.4 实时操作阶段)
- 三、习题
- 四、小结
一、前言
这是关于操作系统最后一次有关总览的内容，主要介绍：OS结构、流程、发展史，以及几个习题练练手~
二、OS结构和发展史
2.1 OS结构
OS本身就是一个软件，组织架构是：单个/多个程序？
目的：设计操作系统不是为了取代Windows等微机系统，主要是应用于某些嵌入式场合，类似于新能源汽车等。
2.1.1 单体系统
整个操作系统是一个程序 ，将各种组件统统维护成一个组件，设计时分成了3个层，如下图：
使用很少，维护不方便，提出了模块化设计，也算是一种进步
2.1.2 分层系统
系统结构分得比较复杂，使用较少，层次结构，PC没有用到
2.1.3 微内核
主要模型：内核-用户，方便用户管理，使用多，PC用的较多，新能源汽车用的多
核心在于其分层模型
2.1.4 客户-服务器模型
和网络编程很像
例如：网吧中的无盘工作站，电脑不需要专门的CPU、磁盘等，会有一个专门的中心服务器来下发任务。
2.2 OS启动流程
OS是管理硬件的，因此不同硬件的启动流程不一样，操作系统是根据不同的体系结构来进行它的启动行为。
boot loader：Uboot（ARM）、BIOS（x86）
CPU上电，必然要触发reset异常，reset异常会被CPU厂家固化到一个固定的位置去执行程序（软件做不到），之后就可以启动程序（boot loader）。
boot loader：最先运行的一小段程序------引导加载程序，负责初始化硬件，和用户交互，将OS内核镜像文件加载到ram，加载操作系统内核。
操作系统存储在一个介质 上，就需要把它从一个介质中读到内存中，最终所有的程序都要在内存中运行，就是loader将其加到内存上，这就需要对介质做驱动（初始化硬件）。
操作系统启动需要启动参数，启动参数（arm：固化在Uboot，x86：配置分区告诉boot loader如何找到镜像），操作系统内核提供的是机制，还需要策略，规划要做什么，策略由应用程序来做，应用程序可以存在磁盘、ram、RFS（网吧）上，这就是根文件系统，加载根文件系统，然后运行应用程序和用户进行交互。
2.3 OS发展史
2.3.1 手工操作阶段
没有软件，都是人来搬运，计算机的空闲率很高
2.3.2 批处理阶段
实现作业的运转
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单道批处理
一个CPU，内存上只能存放一道作业（独占CPU），由一个监督程序来进行管理，解放了人类。
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多道批处理
内存上可以存放若干个作业，正在执行的作业因I/O等原因而暂停时（CPU没有主动权），可以马上调度另一道作业而执行，人机交互较麻烦
不是定时的
服务器上应用较多
2.3.3 分时操作阶段
将计算机资源以时间片为单位，为多个作业服务（抢占CPU），分时是中断的一种------定时器发生中断。
优点：可以即时响应，解决人机交互问题
2.3.4 实时操作阶段
紧急作业不需要时间片排队，系统接收外部信号可及时处理
三、习题
解析：
T1. 最重要的当属操作系统了，A✔
T2. 用户角度只能是和用户相关，A✔，其他选择本身是对的（不合题意罢了）
T3. A、BIOS是CPU启动时运行的第一个程序 ，和OS没有任何关系
B、ROM，只读存储器，只能写一次，ROM上只能放一些永远不能改的东西，但是flash（闪存）可读可写，但是很慢
C、EPROM，本身是EEPROM，可以擦除重写，等价于flash，但是擦除超级超级慢，只存一些小的数据，容量非常小
D、✔ 选D
T4. 选A。
虚拟化，就是隐藏起来，加一层就能做到。关键词：逻辑
T5. I ✔
II 开销是大的
III 多道，吞吐量大✔
IV 多道，可以充分利用✔ 选D
解析：
T6. 凡是多个东西，必然有打断，OS核心也是中断，B✔
T7. A "都在"是❌，单体系统就是"用户态"
B 时间片越小，切换频率越高，总是被打断，这不是很好
C 批处理分很多种，缺点很多，交互性是一种✔
D DOS是一个单用户单任务
T8. B✔
解析：
T9. I 交互❌
II ✔
III ✔ A✔
T10. 关键词：交互，C✔
T11. 分时：快速响应，B✔
解析：
T12. 实时：必须在规定时间内把事情做完
I ✔
II 办公不需要
III 机床规定时间内把零件做完✔
IV AutoCAD主要用于二维绘图和三维建模，不需要实时
V 工资也不需要
VI 股票需要✔ D✔
T13. I 多任务没有具体来说，因此并发和并行都可以✔
II 只要是多任务都涉及到共享保护
III 多CPU不是一定要有 C✔
解析：
T14. 并发，是同一时间间隔内，C✔
T15. 进程就是抽象处理机的，进程和进程是不能并行的，其他可以，D✔
T16. 中断是不知道什么时候被打断，但是子程序调用是已知的，不需要保存状态，B✔
T17. 核心：内部异常是主动发生的，中断是被动发生的
A、✔
B、指令是CPU来做的✔
C、只有执行了，才知道做了这个事情✔
D、这条指令执行不了了，如果再回去，就会又发生异常❌所有陷阱就理解为软中断
解析：
T18. A、访问了才发现缺页，因此是异常，选A
B、整数除以0，主动发生的✔
C、DMA可以理解为网卡，它什么时候传程序是不知道的，干完活才会通知，属于中断✔
D、"存储保护错"，表示我知道做什么事，但是做不了，属于异常✔
T19. 中断不知道什么时候发生，需要保护现场，硬件保护一部分，OS保护一部分
A、硬件来管
B、硬件保护太慢，因此交给OS，可以保存，可以不保存
C、D不用保护
T20. 敲键盘是不知道什么敲的，靠OS中的驱动获取键盘的东西，因此是中断，B✔
解析：
T21. I 更新内核里的时间片✔
II ✔
III ✔ D✔
T22. 用户态->内核态说明产生了系统调用
I 除以0属于异常✔
II 只是计算函数，不需要获取资源之类，不是系统调用
III read只是系统调用，会陷入内核驱动，读取驱动中的read B✔
解析：
T23. B✔
T24. A✔
T25. I ✔
II ✔
III 传的不是文件名称，而是文件描述符 A✔
T26. 系统调用是异常，先有参数，再执行。C✔
解析：
T27. I ✔
II 保护外设的访问行为✔
III 不同的操作系统，系统调用不同，接口不同❌
IV ✔ C✔
四、小结
操作系统的难点在于有很多的概念，相信在后面逐章的分析中，整个框架最逐渐清晰起来的。
本篇就是最后一篇总览，后面就开始分别详细解释啦~