1. 操作系统的定义和组成部分
操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件的首次扩充。
操作系统是一组能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。
2.操作系统的地位和作用
作用：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（可以通过命令方式，系统调用方式，图标-窗口方式来使用计算机），作为系统资源的管理者（四类资源：处理机，存储器，I/O设备，文件）。实现对计算机资源的抽象（OS先在裸机上铺设第一层I/O设备软件，实现了对计算机硬件的第一次抽象，在第一层软件上再覆盖上文件管理系统，实现了对操作系统的第二次抽象，OS通过安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由他们共同实现了对计算机资源的抽象）。
3. 操作系统与硬件有关，与应用无关。
4. OS的发展史
1.人工操作方式（用户独占全机，CPU等待人工操作）。
2. 脱机I/O方式（事先将程序和数据装入纸带输入机，这些都在脱离主机下完成的，），这样可以减少CPU等待时间，提供了I/O速率。
3. 单道批处理（先把作业以脱机的方式输入，接着使这批作业，一个接一个的运行），缺点是CPU不能得到充分利用，因为只有一个程序在运行，一旦触发I/O请求，CPU就处于等待状态。
4. 多道批处理系统。先将作业放到外存上，形成一个等待队列，按一定算法进行调度，从外存中选若干作业放入内存，在内存中有多个程序，这样就可以在某个程序进行I/O操作时，运行另一个程序。
资源利用率高，系统吞吐量大，平均周转时间长（相对于单个程序来说，因为要同时处理多个程序），无交互能力。
5. 分时系统（为了满足人机交互，作业直接进入内存，采用轮转的方式）
追求及时响应，关键技术是时间片轮转。
及时接收，及时处理，及时反馈。系统规定，每个作业只能运行一个时间片。
多路性（多个终端，一个主机），独立性（虚拟的，让用户各自在自己终端上操作，互不影响），及时性（等待时间很短），交互性。
6.实时系统（指系统能及时响应外部事件 的请求，在规定时间内完成对该事件的处理）
分为软实时和硬实时系统。
工业武器（硬），信息查询（软），多媒体（软），嵌入式（软）
分时系统要求系统可靠，实时系统要求高度可靠。
————批处理系统：提高系统资源利用率；周转时间和系统吞吐量；自动性、成批性；关注假性矛盾
————分时系统：系统响应的及时性；响应时间；交互性、及时性；
————实时系统：系统不丢失实时信息，并及时处理；截止时间的保证；实时性和高可靠性。
7. 操作系统的基本特征
四大基本特性（并发、共享、虚拟、异步）
共享：分为同时共享和互斥共享
并发和共享是OS最基本的两个特征。
虚拟：时分复用（利用空闲时间为其他用户服务），虚拟处理机技术和虚拟设备技术。
空分复用技术用于存储器管理
————并发执行必须具备的条件？（资源共享、中断技术、CPU和I/O设备的并行工作）
————CPU的工作状态（目态、管态）、特权指令和硬件机制（中断机制、存储机制、时钟）
8. 处理机管理功能。
进程控制，进程同步，进程通信，调度（作业调度和进程调度）。
作业调度：从后备队列中选择一些作业，为他们分配运行所需要的资源，将这些作业调入内存后，分别为他们创立进程，插入就绪队列中。
进程调度：从就绪队列中选出一个进程，将处理机分配给它，并为它设置运行现场，使其投入使用。
9. 存储器管理功能
内存分配：1.静态分配：不允许申请新的内存，2.动态分配：允许申请新的内存空间，以适应动态变化。
内存保护：确保每道程序都在自己的内存空间运行，彼此互不干扰。绝不允许用户程序访问操作系统的程序和数据。
地址映射：能将逻辑地址转换成物理地址。
内存扩充：借助虚拟存储技术，从逻辑上扩充容量，保护请求调入功能（允许尽装入部分程序和数据就可以运行），和置换功能（将暂时不用的数据调至硬盘）。
10. 设备管理
（1）完成用户进程的I/O请求 (2) 提高CPU和I/O设备的利用率。
缓冲管理：在CPU和I/O之间引入缓冲区
设备分配：
设备处理：实现CPU和设备控制器之间的通信
11 文件管理功能
外存上的任何东西都是以文件形式存在。
12 OS结构设计
（1）无结构OS
(2) 模块化结构OS（模块接口法，各模块设计齐头并进，无序）
(3) 分层结构OS（采用自底向上法，来铺设这些中间层）
优点是：易保障系统的正确性和可维护性，缺点是：效率低下，因为每层都需要通信。
13 微内核OS
（1）足够小的内核，并非完整的OS，将操作系统中最基本部分放入微内核。
（2） 基于客户/服务器模式
（3）应用“机制与策略分离”原理， 机制：实现某一功能的具体执行机构 ，策略：在机制的基础上借助某些参数和算法来实现该功能的优化。在微内核OS中，将机制放入微内核中。策略放在服务器上
微内核的基本功能：进程管理，低级存储管理，中断和陷入处理
注意区分什么放入微内核，什么放入服务器是微内核OS的重点。
优点：提高了系统的可靠性，可扩展性，可移植性，提供了分布式系统的支持，融入了面向对象技术。
14 什么是虚拟？
虚拟是指通过某种技术把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的实体，而逻辑上的对应物则是虚的，是用户感觉上存在的“实体”，用于实现虚拟的技术，称为虚拟技术。操作系统中利用了多种虚拟技术，如虚拟处理器，虚拟内存，虚拟外部设备等。
(1)虚拟处理器技术中，是通过多道程序设计技术，让多道程序并发执行的方法来分时使用一个处理器的。利用多道程序设计技术把一个物理上的CPU虚拟为多个逻辑上的CPU，称为虚拟处理器。一个处理器同时为多个用户服务，使每个终端用户都认为是有一个CPU在专门为他服务。
(2)虚拟存储技术中，将一台机器的物理存储器变为虚拟存储器，以便从逻辑上扩充存储器的容量。此时用户所感觉的内存容量是虚的。我们把用户所感觉到的存储器称为虚拟存储器。
(3)虚拟设备技术，将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑上的I/O设备，这样便可以使原来仅允许在一段时间内由一个用户访问的设备变为一段时间内允许多个用户同时访问的共享设备。
15 。什么原因让OS有异步性
1. 进程的异步性，进程以不可预知的速度向前推进，
2. 程序的不可再现性，有多个程序在运行，所以执行结果是不确定的
3. 程序执行时间的不可知性。