自考网络操作系统复习资料一：核心概念与多道程序设计考点

复习这一章时，最有效的路径是先记住操作系统在计算机系统中的定位，再往下展开各知识点。从定义看，操作系统是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源、合理地组织工作流程以及方便用户的程序集合；它具有并发性、共享性、虚拟性、不确定性四个基本特征。

从层次结构理解它的地位更直观：计算机系统自下而上分为硬件层、操作系统层、语言处理程序层、应用程序层，操作系统是硬件层的第一次扩充，属于计算机系统软件的重要组成部分。

操作系统的作用可以概括为提高系统效率、增强系统处理能力、充分发挥系统资源利用率以及方便用户使用。记住这四点，简答题就有答题框架。

• 定义：控制和管理软硬件资源、组织工作流程、方便用户的程序集合
• 四个基本特征：并发性、共享性、虚拟性、不确定性
• 层次结构：硬件层—操作系统层—语言处理程序层—应用程序层

多道程序设计是本章的核心考点。它的硬件基础有三项：中断系统、通道技术以及CPU与通道的通信。其基本原理是充分利用系统中所有资源并尽可能让它们并行操作，采用通道技术后，CPU从繁琐的I/O操作中解放出来，不仅能与通道并行工作，还能实现通道与通道之间、各通道与外设之间的并行。

多道程序设计的主要特点可记为三点：多道、宏观上并行、微观上串行。

要实现多道程序设计，必须解决几个问题：一是存储保护和地址重定位，因为几道程序要共享同一主存；二是处理机的管理和调度，因为多道程序共享同一处理机；三是资源的管理与分配，因为它们共享系统资源。

• 硬件基础：中断系统、通道技术、CPU与通道的通信
• 主要特点：多道、宏观上并行、微观上串行
• 待解决问题：存储保护和地址重定位、处理机管理和调度、资源的管理与分配

两组容易混淆的概念需要分清。逻辑上的处理机称为虚拟处理机；在一台计算机上配置操作系统后功能得到增强，这种概念上、逻辑上而非真正物理的计算机称为虚拟计算机。

处理机的运行现场，是指处理机执行程序过程中任一时刻的状态信息的集合，内容包括指令计数器（程序计数器）、程序状态寄存器、通用寄存器和特殊控制寄存器。

处理机的运行状态有两种：核心态（00）和用户态（11）；程序分为系统程序和用户程序。程序状态有就绪、运行、阻塞三种，三者可以互相转换，便于处理机按照某种规则进行调度。

• 虚拟处理机＝逻辑上的处理机；虚拟计算机＝配置操作系统后功能增强的逻辑计算机
• 运行现场四要素：指令计数器、程序状态寄存器、通用寄存器、特殊控制寄存器
• 运行状态：核心态（00）、用户态（11）；程序状态：就绪、运行、阻塞

系统调用是指用户在程序中能用访管指令调用的、由操作系统提供的子功能集合，其中每一个子功能称为一个系统调用命令。复习时要区分访管指令、特权指令和系统调用之间的区别和联系。

系统调用的实现原理是理解算态与管态切换的关键：系统调用中访管指令的地址码可作为系统调用的功能号，对应操作系统为用户提供的一个子功能或函数。用户程序在适当位置安排一条系统调用命令，执行到该指令时便产生访管中断；中断硬件装置响应中断，把原来的PSW保存到内存的固定单元，再从另一个固定单元取出新的PSW送入PSW寄存器。由于新PSW事先设置了系统状态为管态，处理机进入管态，在管态下执行中断处理程序。

因为在管态下可以使用特权指令，用户要求操作系统提供的服务就能被完成。中断处理程序结束后，恢复旧的PSW到PSW寄存器，即可返回被中断的用户程序，即从管态回到算态。

UNIX的系统调用有两种方式。直接系统调用除可用寄存器传递参数外，其它参数都跟在trap指令的后面；间接系统调用跟随trap指令的是一个指向程序数据区的指针，该程序数据区内有一个直接系统调用trap指令，其后跟以除r0外的参数。

• 访管指令的地址码＝系统调用的功能号
• 进入管态：访管中断→保存旧PSW→取出新PSW
• 返回算态：中断处理结束→恢复旧PSW
• UNIX两种调用方式：直接系统调用、间接系统调用

分时指两个或两个以上的事件按时间划分轮流地使用计算机系统中的某一资源。在一个系统中，如果多个用户通过自己的终端分时地使用同一个计算机，这样的系统就是分时系统，其上的操作系统统称为分时操作系统，UNIX就属于分时系统。

分时系统有四个特点：同时性（可同时操作，共同使用该系统）、独立性（独占感）、及时性（及时响应）、交互性（人机对话）。调进/调出是实现分时系统的一种主要方式，其中多流调进调出方式是常考细节。

实时系统分为两类：实时控制系统（如导弹发射）和实时处理系统（如预订飞机票）。设计实时系统要考虑四个问题：实时时钟管理（实时任务、延迟任务）、连续人机对话、过载的防护（任务的随机性）、高可靠性和保证（故障引起的严重后果）。

• 分时系统四特点：同时性、独立性、及时性、交互性
• 分时实现方式：调进/调出（多流调进调出）
• 实时系统两类：实时控制系统、实时处理系统
• 实时设计四问题：时钟管理、连续人机对话、过载防护、高可靠性

本章内容偏概念辨析，适合三类考生重点投入：一是刚开始复习、需要搭好操作系统知识框架的考生；二是简答题丢分较多、需要标准答题要点的考生；三是容易混淆相似概念（如虚拟处理机与虚拟计算机、算态与管态）的考生。建议把名词解释单独整理成卡片，把系统调用实现原理这类过程性内容画成流程来记。

四川考生在复习教材内容之外，还需通过四川省教育考试院官网以及主考院校的当期公告，核对自己所报自考专业的课程代码、教材版本和考试安排，因为各省开考计划和指定教材可能调整，任何费用、报名时间和考试安排均以当期官方公告为准，不要凭往年经验推断。

• 概念多、辨析细，适合用名词卡片加流程图的方式记忆
• 重点章节：多道程序设计、系统调用实现原理、分时与实时系统
• 以四川省教育考试院和主考院校当期公告核对课程代码、教材与考试安排

多道程序设计的主要特点是什么？

主要特点有三点：多道、宏观上并行、微观上串行，其目的是充分利用系统资源并让它们尽可能并行操作。

UNIX的系统调用有哪两种方式？

分为直接系统调用和间接系统调用：前者除寄存器传参外其余参数跟在trap指令后面；后者跟随trap指令的是指向程序数据区的指针，其中含一条直接系统调用trap指令。

系统调用为什么能使用户程序从算态进入管态？

执行系统调用命令时产生访管中断，硬件保存旧PSW并取出事先设置为管态的新PSW送入PSW寄存器，处理机即进入管态；中断处理结束后恢复旧PSW，又回到算态。