计算机知识科普问答--10 （46-50）

ops/2024/9/19 13:11:40/ 标签: 操作系统, BIOS

操作系统（Operating System, OS） 是计算机系统中最基本的软件，它负责管理硬件资源、提供用户与计算机之间的接口，并为应用程序提供支持和服务。操作系统在计算机系统中扮演了协调者和资源管理者的角色，确保各种硬件和软件资源能够高效、可靠地工作。

进程管理：
- 负责创建、调度和终止进程。操作系统管理计算机中的所有进程（程序的执行实例），包括进程的执行状态、优先级调度、进程之间的通信和同步等。
内存管理：
- 负责内存的分配和回收，确保各进程能够有效地使用内存。内存管理包括内存分配、虚拟内存管理、地址转换和内存保护等机制。
文件系统管理：
- 提供文件的存储、组织、命名、保护和访问功能。操作系统通过文件系统管理磁盘上的数据，提供抽象的文件和目录结构，使得用户和应用程序能够方便地读写数据。
设备管理：
- 负责管理输入输出设备（如硬盘、显示器、键盘、鼠标等），提供统一的设备驱动接口，协调设备的工作，处理中断，确保设备能够正常与系统交互。
用户界面：
- 提供用户与计算机系统交互的方式，包括命令行界面（CLI）和图形用户界面（GUI）。操作系统提供基本的用户操作命令、窗口管理、任务栏、桌面等界面元素，使用户能够方便地操作计算机。
安全和保护：
- 负责系统的安全和资源的保护。操作系统通过用户身份验证、权限管理、访问控制等机制，确保数据和资源不被未授权的用户或程序访问或修改。

单用户与多用户操作系统：
- 单用户操作系统：只能同时供一个用户使用，如早期的MS-DOS。
- 多用户操作系统：允许多个用户同时使用计算机资源，如Unix、Linux和Windows Server。
单任务与多任务操作系统：
- 单任务操作系统：每次只能执行一个任务，如MS-DOS。
- 多任务操作系统：支持同时执行多个任务（程序），如Windows、macOS、Linux。
分时操作系统：
- 提供多个用户共享系统资源的能力，通过时间片轮转调度，让用户感觉到各自拥有计算机的专用权。
实时操作系统（Real-Time OS, RTOS）：
- 具备实时响应能力，确保在严格的时间限制内完成任务，广泛应用于工业控制、汽车、航空等领域。

操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和调度硬件资源、提供用户界面、支持应用程序，并确保系统的安全和稳定运行。通过操作系统，用户和应用程序能够有效地利用计算机的各种资源，实现各种复杂的计算和操作。

a. 进程与进程

b. 处理机与设备

c. 处理机与通道

d. 设备与设备

单处理机系统（Uniprocessor System） 是指一个计算机系统中只有一个中央处理单元（CPU）的系统。在这种系统中，所有的计算任务都由唯一的CPU来执行。单处理机系统是最常见的一种计算机体系结构，广泛用于个人计算机、嵌入式系统和小型服务器等场景。

特点

在单处理机系统中，可以并行的情况是：

a. 进程与进程：
- 不正确。在单处理机系统中，虽然操作系统可以通过多任务调度（如时间片轮转）让多个进程看起来像是“并行”运行，但实际上，单处理机在任意时刻只能执行一个进程。因此，这种多任务并不是实际的并行，而是伪并行。
- 注意区分并行和并发的概念。
b. 处理机与设备：
- 正确。在单处理机系统中，处理机（CPU）可以在等待I/O设备（如硬盘、打印机等）完成操作的同时执行其他计算任务。比如，当CPU向I/O设备发出请求后，设备进行数据处理或传输时，CPU可以继续执行其他任务。这种情况称为I/O操作和计算任务的并行，是单处理机系统中常见的实际并行形式。
c. 处理机与通道：
- 正确。在单处理机系统中，通道（Channel）是专门用于控制数据传输的硬件模块或程序模块。CPU可以将I/O操作委托给通道管理器（如DMA控制器），由通道完成数据的传输，而CPU继续执行其他计算任务。这样，处理机和通道的操作就可以并行进行。
d. 设备与设备：
- 正确。单处理机系统中的多个设备可以同时执行各自的操作，例如一个硬盘正在读取数据，另一个网卡正在接收数据包。各个设备独立工作，由各自的控制器管理，不需要CPU的持续参与，因此它们的操作是可以并行的。