操作系统测验的主要目的 Quizlet

操作系统 (OS) 是管理计算机硬件和软件资源并为计算机程序提供通用服务的系统软件。其主要目的是处理计算机的硬件资源，如CPU、内存、存储和 I/O 设备。操作系统将确保在 OS 上运行的不同程序和用户能够高效地使用这些资源。它还提供图形用户界面或命令行，使计算机的常规使用更加轻松。

操作系统 (OS) 是管理计算机硬件和软件资源并为计算机程序提供通用服务的系统软件。其主要目的是处理计算机的硬件资源，如CPU、内存、存储和 I/O 设备。操作系统将确保在 OS 上运行的不同程序和用户能够高效地使用这些资源。它还提供图形用户界面或命令行，使计算机的常规使用更加轻松。

1. 进程管理

操作系统的一个重要组成部分是进程管理，它负责电子系统内操作或过程的开发、调度、执行和终止。

• 进程创建：操作系统负责创建新的进程。它允许为进程的运行存储所需的内存和信息格式。这可能包括设置参数和加载应用程序的软件。
• 进程调度：操作系统有效且公平地控制进程的执行方式。CPU 使用调度技术按特定顺序执行操作。程序员根据资源供应、时间片和需求来确定下一个应该运行的操作。
• 程序执行：安排好之后，操作系统将 CPU 控制权转移给指定的进程，使其能够执行其命令。CPU 按顺序执行命令。通过内存检索指令后，机器的软件会进行必要的计算或采取所需的行动。在运行时，它可能连接输入和输出设备，请求额外电源，或与其他程序进行通信。
• 进程终止：可能发生错误或异常，或者进程在完成执行后终止。操作系统负责回收分配给已停止进程的资源，例如恰当删除打开的单个文件、清理内存并保留任何相关的信息表示。当一个操作结束时，它会从框架中移除，允许其他进程利用其资源。
• 进程同步和通信：系统可能需要交互或协调其操作方式以交换数据或计划操作。为了确保计算能够利用公共资源并避免冲突，操作系统包含了如信号量、锁和监视器等同步技术。通过内存共享、消息传递和管道等进程间通信方法，进程可以交换数据并协调操作。
• 活动状态和控制：操作系统维护每个活动的详细信息记录，包括其资源使用情况、重要性和当前状态。进程可能处于运行、等待或准备就绪等状态。根据 I/O 完成、时钟延迟或资源可用性等事件，操作系统会控制不同模式之间的转换。它控制进程的执行方式，在它们之间交替，并根据需要不断分配容量。

2. 内存控制

在任何操作系统中，存储管理都至关重要。它包括计算机上内存的分配、监控和释放。其主要目标是有效利用可用的存储空间来支持程序和活动的运行。

• 分配：当程序或任务加载到内存时，操作系统会为其分配 RAM。每个进程都必须分配足够的内存才能完成其职责并管理碎片等内存问题。
• 释放：当一个操作完成或被终止时，操作系统会释放该操作使用的内存量。因此，RAM 将可供其他用途使用。
• 地址映射：操作系统管理这个过程，将活动使用的地址空间转换为内存内的实际地址。
• 分页和交换：内存管理方法，允许进程使用比物理内存更大的内存量，包括分页和交换。当交换通过将不活动的程序或其部分移动到其他存储器来释放内存空间时，分页将存储空间分割成固定大小的页面。
• 内存保护：操作系统提供内存安全功能，阻止单个进程访问或更改另一个应用程序的存储信息，以确保信息安全和保真度。
• 虚拟内存：操作系统可以通过使用一种虚拟内存形式，使每个进程看起来都有自己分配的内存区域。该架构利用额外的存储空间以及实际内存，根据需要在这两者之间移动数据。

3. 文件系统管理

操作系统管理文件结构的能力至关重要。它包括在多个存储介质上组织、保存和访问文件。

• 文件组织：在存储设备上，文件系统控制文件的逻辑和有序排列。它维护一个索引结构，方便用户导航和文件定位。此结构可以包含文件夹和子目录，以便分层组织文档。
• 文件创建和删除：文件系统使用户能够轻松地创建和删除文件。用户在从头创建文件时，可以选择文件的标题、来源地和初始信息。用户还可以通过删除不再需要的文件来释放其存储空间。
• 文件访问和权限：为了维护信息安全并保护隐私，存储框架控制文件的访问权限并管理限制。为了控制查看、编辑或运行文件的能力，个人或组成员被授予如读取、写入和执行等权限。这可以防止意外泄露并确保私人信息的安全。
• 文件操作：使用文件结构可以通过多种方法执行各种与文件相关的任务。这些操作包括扩展或缩小文件、在现有文件中插入数据、从现有文件中接收数据、将数据写入文档以及修改读写光标位置。这些程序能够实现用户和程序的有效数据处理。
• 文件元数据管理：每个文件的信息由其文件服务器存储和管理。描述中包含的详细信息包括文件名、尺寸、存在和修改时间、所有者以及权限。
• 文件系统恢复和完整性：文件系统具有内置的保护措施，以确保存储在其上的数据和文件都可恢复且完整。它通过日志记录或事务日志等方法跟踪修改并防范系统故障或问题。这有助于保持目录结构的统一性并防止信息损坏。

4. 设备管理

设备管理是操作系统的一个关键功能。它包括控制和安排计算机系统与 I/O（输入/输出）设备之间的通信方式。设备处理的说明如下：

• 设备驱动程序：操作系统提供驱动程序包，这是一组软件组件，可实现操作系统与特定物理外围设备之间的交互。它控制设备的最小操作，包括处理资源、数据传输（接收）以及将设备特定的命令转换为操作系统可理解的语言。
• 设备分配：操作系统 (OS) 负责管理设备在不同用户或活动之间的分配。它控制对设备的访问，并防止来自单个设备的应用程序发生冲突。根据调度规则、权限和目标，授予设备访问权限涉及决定是分配访问权限还是独占访问权限。
• 设备配置：通过识别和分析连接到机器结构的组件，操作系统会建立该设备。每个设备都根据其类型、功能和容量进行分类，并设置为发挥最佳性能。这包括指定设备变量、建立设备驱动程序以及建立通信通道。
• 输入输出设备：操作系统使用设备来控制输入和输出过程。在计算机结构中，输入设备（如键盘和鼠标）以及输出设备（如打印机和显示器），它控制数据流。操作系统提供延迟必要且与操作或程序功能协调的数据的可靠传输。
• 设备同步：为了控制设备与操作之间的交互，操作系统提供了同步策略。它控制设备活动的顺序和持续时间，以防止发生冲突或信息不一致。为了确保对设备的适当访问和信息保真度，同步可能包括锁定、通信或中断管理。

5. 用户界面

用户界面 (UI) 是用户与电子系统或软件程序进行通信的方式。通过用户界面（无论是触觉还是图形），客户可以使用系统的功能，输入命令，并获得整个系统的输出或响应。

• 图形用户界面 (GUI)：GUI 使用窗体、控件、菜单和图标来显示计算机功能。用户可以通过按压或滑动进行通信。这些产品的架构高度重视易用性和简单的导航，以确保活动能够轻松完成。
• 命令行界面 (CLI)：命令行界面 (CLI) 是一种文本界面，允许客户使用键盘输入指令。IT 专业人士和专家之所以青睐 CLI，是因为其编程能力和易用性。它在执行重复性任务和复杂指令方面非常有效。
• 菜单驱动界面：菜单驱动交互会向用户展示一系列选项。这些通常用于改善用户界面或用于较简单的应用程序。
• 自然语言界面：自然语言交互允许人们用自然、普通的语言与机器交谈。他们可以用易于理解的短语提出问题或给出命令，框架会正确理解并做出响应。为了理解和解释用户输入，这些类型的界面经常利用人工智能和自然语言处理算法。
• 触摸屏界面：尤其是智能手机和平板电脑等带触摸屏的设备，程序员会专门设计触摸屏界面。通过这些类型的界面，客户可以通过捏、滑动、轻触等手势，以及简单地触摸屏幕来与操作系统进行交互。客户可以通过触摸屏的触觉和简单的交互来访问、选择选项并执行任务。

6. 安全和保护

操作系统的主要职责包括保护机器、其资源以及它处理的所有信息。

• 访问控制：操作系统采用访问控制方法，通过限制特定个人或应用程序的使用来保护系统资源。它管理用户帐户，执行身份验证过程，并建立权限以限制对私人信息、设备、网络和文件的使用。
• 数据加密：通过采用数据加密方法，软件方法的内在特性可以防止外部人员访问或拦截机密信息。通过在传输和存储过程中使用的加密方法和密码技术，可以确保信息免遭未经授权的披露或更改。
• 恶意软件识别和防范：为了识别和阻止恶意软件感染，操作系统具备安全功能。这些预防措施包括防火墙、入侵防御系统和防病毒程序，用于查找和减轻如特洛伊木马、蠕虫、病毒以及非法网络访问尝试等安全风险。
• 入侵检测设备和路由器：内网的这些组件监控和控制进出流量的每一比特。任何有害或非法的行为都会被过滤掉。而入侵检测系统则会发现和解决可疑活动或安全漏洞，防火墙则会阻止对网络的非预期连接。

7. 网络管理

网络监控是管理、监视和改进联网计算机以确保其安全有效运行的过程。它使用流程、工具和技术来保持网络的安全性、可靠性和高性能。从小型局域网 (LAN) 到大型广域网 (WAN) 和数据中心，网络管理活动可能因网络的范围和复杂性而异。

• 网络监控：为了有效管理系统，必须持续监控路由器、主机、交换机、防病毒程序和以太网电缆等设备。通过收集流量模式、设备健康状况和网络运行数据，仪表板使管理者能够预测和解决问题。
• 网络安装管理：维护和升级网络设备规格是网络配置管理的一部分。网络管理员确保设备配置正确，遵循推荐的程序，并根据需要进行调整。
• 网络故障排除：当问题出现时，网络管理会利用调试来查找和修复问题的根本原因。调试方法包括网络诊断工具、流量收集和日志分析。
• 网络性能优化：通过确保有效的数据传输并减少延迟或障碍，网络管理旨在最大化网络的运行速度。这可能包括流量整形、负载平衡以及 QoS（服务质量）设置。

8. 系统功能管理

为了管理计算机系统并确保其成功运行，系统效率管理至关重要。为了满足客户的需求和要求，它使用各种策略和技术来跟踪、优化和维护底层软件、网络和设备的运行。通过控制系统效率，可以减少响应时间，避免障碍，并优化资源使用。

9. 作业记账

作业记账，有时也称为工作负载管理或资源财务，是在计算行业中监控和记录特定任务或作业的绩效指标和资源利用率的过程。为了支持计费、绩效评估、容量估算和效率，它收集关于多个步骤、程序或个人资源使用情况的数据。在线计算环境、强大的计算机集群、网站托管服务以及多用户应用程序经常使用作业记账。

10. 错误检测工具

在数据传输、生产或存储过程中可能出现的错误或异常，通过计算机和电话网络使用的流程和方法进行识别和检测。它们被称为错误检测工具。这些工具对于保持数据准确性、确保数据保密性以及提高系统可靠性至关重要。

11. 用户和软件的组织

为了协调和管理编译器、翻译器、构建器以及为机器上的不同用户提供的其他程序等各种软件应用程序，操作系统至关重要。它们控制交互、安全、过程管理以及资源分配，从而在用户使用各种软件应用程序时提供流畅有效的体验。

常见问题解答

Q1. 操作系统内核起什么作用？

内核是操作系统的核心组件，负责分配系统资源以及控制进程、内存和外围设备等基本任务。通过有效地与硬件交互，它还充当计算机软件与其硬件组件之间的中介。

Q2. 是否可以在同一台计算机上运行多个操作系统？

一台计算机上可以安装多个操作系统。这被称为多重引导或双重引导。在引导过程中，所有操作系统都将被分配一个可选的分区或存储区域。

Q3. 内存管理对系统效率有何影响？

为了最大化系统效率，必须做好内存管理。内存不足可能导致系统崩溃和延迟，而有效的 RAM 管理可以提高性能。

Q4. 只有计算机使用操作系统吗？

答案：不是，计算机、平板电脑、手机、服务器、嵌入式硬件和其他技术设备都使用操作系统。操作系统的风格和功能可能因设备及其用途而异。

阅读更多：操作系统 (OS) 的类型

1) 什么是请求分页？

这是一种内存管理方案，其中数据页仅在程序执行需要时才被调入主内存。它是当前的终端基础设施，但与大多数其他终端不同，它不像加载整个程序到内存那样工作（这会浪费你的系统资源）。仅在需要时加载程序的必要部分（页面）。它在任何时候需要的内存都较少，这支持多任务处理并提高了整体系统性能。

2) 多处理器系统的优点是什么？

设计用于使用两个以上处理器的系统称为多处理器系统。这些系统的好处还包括：

1. 吞吐量增加：多个处理器能够同时处理多个进程，以获得更好的性能和效率。
2. 容错性：如果一个处理器发生故障，其他处理器可以继续工作，从而提高了系统的可靠性。
3. 并行处理：将任务分配给处理器，以便所有计算都可以并行完成。
4. 可伸缩性：更大的系统可以通过添加更多处理器来扩展，以处理更高的工作负载。

3) 什么是内核？

内核位于操作系统的中心。它负责系统资源，如内存、CPU 调度和输入/输出设备。内核具有“内核模式权限”，这使其可以自由控制硬件并允许它直接执行系统的重要功能。它负责运行进程、处理文件和提供设备管理。

4) 什么是实时系统？

数据处理和任务执行有严格时间限制的系统。它可以用于医疗设备、工业控制系统和汽车技术中的嵌入式设备。实时系统分为两类：

1. 硬实时系统：错过截止日期可能导致灾难性故障的系统。
2. 软实时系统：错过截止日期可能导致性能下降，但不会导致灾难性系统故障的系统。

5) 什么是虚拟内存？

在计算中，虚拟内存是一种内存管理技术，它提供“对给定机器上实际可用的存储资源的理想化抽象”，这“给用户创造了一个非常大的（主）内存的幻觉。为了提供所需尽可能多的存储空间，它利用物理 RAM 和磁盘存储来创建伪存储。当系统耗尽物理内存时，它会将不活动的进程部分传输到硬盘，以便容纳活动中且用户需要的进程。对于软件来说，这看起来就像它拥有更大的内存空间，可以同时运行多个程序。

6) 描述多道程序设计的目的。

多道程序设计主要目的是通过始终让某些进程运行来最大化 CPU 利用率。为了确保 CPU 不会闲置，操作系统会在进程之间快速切换。它还有助于改进资源管理和提高系统效率。后台多道程序设计允许系统一次处理多个任务，提高系统吞吐量。

7) 什么是分时系统？

分时系统是多道程序设计的扩展，允许多个用户同时与计算机系统交互。在分时系统中，CPU 的时间被分成小片段，每个用户被分配一部分时间来执行任务。这允许多个用户交互式地共享计算资源，使他们看起来好像拥有系统的独占访问权限。

8) 什么是 SMP？

对称多处理 (SMP) 是一种系统架构，其中多个处理器共享单个内存空间并在单个操作系统实例下运行。在 SMP 中，所有处理器都被平等对待，并且每个处理器都可以独立执行任务，而没有主从关系。SMP 提高了性能，因为它允许任务在所有处理器之间均匀分布。