对操作系统中信号量问题的一点认识
摘要:本文针对目前操作系统中利用信号量解决进程间的同步和互斥的问题,系统地总结了解决问题的一般性规律。首先介绍了信号量的定义及在信号量上可以执行的两个操作,并分别详细说明了如何利用信号量实现进程间的同步和互斥,最后结合实例说明了这两种方法在实际问题中的具体运用。
关键词:信号量;同步;互斥
1引言
信号量是一个具有非负初值的整型变量,并且有一个队列与它关联。因此,定义一个信号量时,要给出它的初值,并给出与它相关的队列指针。信号量除初始化外,仅能通过P、V两个操作来访问,这两个操作都由原语组成,即在执行过程中不可被中断,也就是说,当一个进程在修改某个信号量时,没有其他进程可同时对该信号量进行修改。
信号量的定义如下:
type semaphore=record
/*定义信号量*/
begin
value:integer;/*整型变量*/
L:list of process;
/*与该信号量相关联的队列*/
end
P(S)操作可描述为:
procedure P(S)
第4章进程同步与通信 2，当前值为-1，则表示有 B 等待进程。 / / —■ A. 0个 C. 2个 D. 3个 (3) 在直接通信方式中，系统提供两条通信原语进行发送和接收，其中 参数应是_C_O A. sender , message B. sender , mailbox C. receiver , message D. receiver , mailbox (4) 下述那个选项不是管程的组成部分 A O A. 管程外过程调用管程内数据结构的说明 B. 管程内对数据结构进行操作的一组过程 C. 局部于管程的共享数据说明 D. 对局部于管程的数据结构设置初值的语句 (5) 某通信方式通过共享存储区来实现，其属于 D ° A.消息通信 B.低级通信 C.管道通信 D.高级通信 (6) 用P 、V 操作管理临界区时，信号量的初值应定义为 C ° A. -1 B. 0 C. 1 D.任意值 (7 )临界区是 B ° A. 一个缓冲区 B. 一段程序 C. 一段共享数据区 D. 一个互斥资源 (8 )信箱通信是一种_D_J !信方式。 A.直接通信 B.信号量 C.低级通信 D.间接通信 (9) 对于两个并发进程，设互斥信号量为 mutex ， 若mutex=0则 A A. 表示有一个进程进入临界区 1)选择题 (1 )在操作系统中, A.机器指令 p 、V 操作是一种_D _。 B.系统调用命令 C.作业控制命令 D ?低级进程通信原语 (2 )若信号量S 的初值为 B. l 个 Send 原语中
B. 表示没有进程进入临界区 C. 表示有一个进程进入临界区，另一个进程等待进入 D. 表示有两个进程进入临界区 (10) 对信号量S执行V操作后，下述选项正确的是 C ° A. 当S小于等于0时唤醒一个阻塞进程 B. 当S小于0时唤醒一个阻塞进程 C. 当S小于等于0时唤醒一个就绪进程 D?当S小于0时唤醒一个就绪进程 （11）在消息缓冲通信中，消息队列属于A资源。 A.临界 B.共享 C.永久 D.可剥夺 （12）在消息缓冲通信机制中，使用的临界资源是_D__。 A?信箱 B.消息队列中的某个缓冲区 C.管道 D.整个消息队列 2）填空题 （1）信号量的物理意义是：当信号量值大于0时表示可用资源的个数;当信号 量值小于0时，其绝对值为等待该信号量的进程数。 （2）如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有_4_个等待进程。 （3）对于信号量可以做P—操作和V_ 操作，P 操作用于阻塞进程，V 操作用于释放进程。程序中的_P—和V_ 操作应谨慎使用，以保证其使用的正确性，否则执行时可能发生死锁。 （4）有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问， 则信号量值的变化范围是_[-（m-1）,1]_ 。 （5）管程由局部于管程（资源对象）的共享变量的说明、对管程（资源对象） 数据进行操作的一组过程和对局部于管程的数据设置初始值的语句三部分组成。 （6）访问临界资源的进程应该遵循的条件有：空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待。 （7）每个信箱可以包含信箱头和信箱体两部分。 （8）为了实现消息缓冲通信，在PCB中应增加的数据项有消息队列中消息资源的信 号量、对消息队列互斥操作的信号量和指向消息队列的指针。 3）解答题 （1）什么是临界资源？什么是临界区？对临界资源的访问有哪些原则？ 答：一次仅允许一个进程使用的共享资源被称为临界资源。 每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区。 对临界资源的访问原则是： ①空闲让进，如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入。 ②忙则等待，任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待。
习题 第一章习题 一、单选题 (1)当CPU执行操作系统代码时，称处理机处于( )。 A.执行态 B.目态 C.管态 D.就绪态 (2)在下列性质中，( )不是分时系统的特征。 A.多路性 B.交互性 C.独立性 D.成批性 (3)下列仅一条指令( )只能在管态下执行。 A.读取时钟指令 B.访管指令 C.屏蔽中断指令 D.取数指令 二、填空题 (1) 在计算机系统中配置操作系统的主要目的是___________________，操作系统的主要功能是管理计算机系统中的_____，其中包括_______管理、_______管理，以及设备管理和文件管理，这里的_______管理主要是对进程进行管理。(2) 利用缓冲区能有效地缓和_____和________之间速度不匹配的矛盾，虚拟设备的功能是使_____________变成能被多个进程同时使用的_________。
第二章习题 一、填空题 (1)对于一个可执行程序文件，该程序与执行它的进程是__________的关系。 (2)在单CPU系统中实现并发技术后____________。 A.进程在一个时间段并行执行，CPU与外设并行工作。 B.进程在一个时刻并行执行，CPU与外设并行工作。 C.进程在一个时间段并行执行，CPU与外设串行工作。 D.进程在一个时刻并行执行，CPU与外设串行工作。 (3)从静态角度上看，进程是由______、_______、_______三部分组成。 (4)正在执行的进程由于用完其时间片而被暂停执行，此时进程应从执行状态变成为_________。 (5)引入进程，可带来________________和________________的好处，但却增加了系统的_____和_____开销。 (6)临界区是指进程中用于_____________的那段代码。 (7)________是一种只能由P和V操作所改变的整型变量，______可用于实现进程的________和________，_____是指排他性地访问临界资源。 ①：A.控制变量 B.锁 C.整型信号量 D.记录型信号量 ②,③：A.同步 B.通信 C.调度 D.互斥 (8)设有6个进程共享同一互斥段，若最多允许有3个进程进入互斥段，则所采用的互斥信号量的初值为____。 (9)有3个进程共享同一程序段，而每次最多允许两个进程进入该程序段，若用P、V操作作同步机制，则记录型信号量S的取值围为__________。 (10)为实现消息缓冲通信，在PCB中应增加_____________、__________________和__________________三个数据项。 (11)若记录型信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有___等待进程。 A.0个 B.1个 C.2个 D.3个 (12)当______时，进程从执行状态转变为就绪状态。 A.进程被调度程序选中 B.有高优先级进程到来
浅谈我对计算机操作系统的认识 朱雪松 L11214018 信息管理与信息系统 计算机的发展将趋向超高速、超小型、并行处理和智能化。自从1944年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机技术迅猛发展，传统计算机的性能受到挑战，开始从基本原理上寻找计算机发展的突破口，新型计算机的研发应运而生。未来量子、光子和分子计算机将具有感知、思考、判断、学习以及一定的自然语言能力，使计算机进人人工智能时代。这种新型计算机将推动新一轮计算技术革命，对人类社会的发展产生深远的影响。 一．什么是操作系统 操作系统（英语：Operating System，简称OS）是一管理电脑硬件与电脑软件资源的程序，同时也是计算机系统的核心与基石。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网上与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作接口。 操作系统的型态非常多样，不同机器安装的操作系统可从简单到复杂，可从手机的嵌入式系统到超级电脑的大型操作系统。许多操作系统制造者对它涵盖范畴的定义也不尽一致，例如有些操作系统集成了图形化用户界面，而有些仅使用文字接口，而将图形接口视为一种非必要的应用程序. 二．操作系统的历史 (一)无操作系统的计算机系统 1.人工操作方式 从第一台计算机诞生（1945年）到20世纪50年代中期的计算机，属于第一代计算机，这一时期的计算机操作采用人工操作的方式直接使用计算机硬件系统，这种方式的主要特征是用户独占主机，CPU等待人工操作。可见这种方式严重降低了计算机资源的利用率，造成了人机矛盾。 2.脱机输入/输出方式 为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾，20世纪50年代末出现了这种技术。该技术是事先将装有用户程序和数据的纸带装入纸带输入机，在一台外围机的控制下，把纸带上的数据输入磁带上。当CPU需要这些程序和数据时，再从磁带上将其高速的调入内存。 （二）单道批处理系统和多道批处理系统 1.单道批处理系统的处理过程及特征 上个世纪50年代中期发明了晶体管，为了充分利用晶体管，减少空闲时间，于是就出现了单道批处理，其自动处理过程是：首先，由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存，并把运行控制权交给该作业。当该作业处理完时，把控制权还给监督程序，再由监督程序把磁盘上的第二个作业调入内存。其主要特征为自动，顺序，单道。其主要矛盾为主机和外设的矛盾。
项目二使用Windows 7 操作系统为了使计算机系统的所有资源能协调一致地工作，必须要有一个软件来进行统一管理和调度，这种软件就是操作系统。Windows 7是美国Microsoft公司推出的新一代操作系统平台它继承了Windows XP的实用与Windows Vista的华丽，同时进行了一次大的升华。 本项目从基本概念、基本操作、文件管理、个性化设置和应用维护工具等几个方面介绍Windows 7系统的使用和操作方法。 任务一使用Windows 7操作系统 一、任务描述 对于刚刚购买电脑的初学者，首先需要学习操作系统的基本使用方法。本任务将展示在Windows 7操作系统，从启动操作系统、初步应用操作系统到最后退出系统的全过程。二、任务分析 要使用电脑并能初步应用，首先要学会操作系统的启动和关闭，并且有一定的顺序；要认识桌面图标和任务栏，了解Windows 7窗口的构成，学会窗口的多种操作方法；学会使用鼠标，了解不同鼠标样式代表的不同状态。 三、相关知识点 1．启动Windows 7 Windows 7的基本启动过程。 2．认识Windows 7的桌面 ⑴认识桌面图标 进入Windows 7系统后，整个屏幕显示如图2-1-1所示的桌面。与其它版本的Windows 类似，用户通常可以把一些常用的应用程序图标放置在桌面上，便于使用。 桌面图标是由一个形象的小图标和说明文字组成，图标作为它的标识，文字则表示它的名称或者功能。常用的图标有以下几个： ①“计算机”图标 “计算机”图标是计算机中所有资源的代表，双击图标就可以打开“计算机”窗口，可看到本计算机的所有硬件和软件资源信息。 ②“Administrator”图标 “Administrator”文件夹主要用来存放用户常规使用的文件信息。 ③“回收站”图标 这是Windows系统的“垃圾箱”。回收站是计算机硬盘中的一块特定区域，可以存放暂时被删除的文件或文件夹，若想恢复被删除的信息，可以再次把它们从“回收站”中捡回（还原）。但是，当文件或文件夹在回收站中被删除后，就不能再恢复了。 ④“网络”图标 通过它可以查看连入本地网络（邻近）的计算机，在条件允许的情况下，可以通过网上邻居连入本地网络中的其它计算机，从而达到资源互访的目的。 ⑤“Internet Explorer”图标 这是Windows系统中的浏览器，通过它用户可以方便地进入Internet浏览网页。
第一章操作系统引论 一、单项选择题 1．操作系统是一种__________。 A．通用软件 B．系统软件 C．应用软件 D．软件包 2，操作系统的__________管理部分负责对进程进行调度。 A．主存储器 B．控制器 C．运算器D．处理机 3．操作系统是对__________进行管理的软件。 A．软件B．硬件 C，计算机资源 D．应用程序 4．从用户的观点看，操作系统是__________。 A．用户与计算机之间的接口 B．控制和管理计算机资源的软件 C．合理地组织计算机工作流程的软件 D．由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体 5，操作系统的功能是进行处理机管理、_______管理、设备管理及文件管理。 A．进程 B．存储器 C．硬件 D．软件 6，操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的_______。 A．利用率 B．可靠性 C．稳定性 D．兼容性 7．操作系统是现代计算机系统不可缺少的组成部分，是为了提高计算机的_______和方便用户使用计算机而配备的一种系统软件。 A. 速度B．利用率 C. 灵活性 D．兼容性 8．操作系统的基本类型主要有_______。 A．批处理系统、分时系统及多任务系统 B．实时操作系统、批处理操作系统及分时操作系统 C．单用户系统、多用户系统及批处理系统 D．实时系统、分时系统和多用户系统 9．所谓_______是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源。 A. 多重处理 B．多道程序设计
C. 实时处理 D．并行执行 10. _______操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机。 A．网络 D．分布式 C．分时 D．实时 11．如果分时操作系统的时间片一定，那么_______，则响应时间越长。 A．用户数越少B．用户数越多 C．内存越少 D. 内存越多 12，分时操作系统通常采用_______策略为用户服务。 A．可靠性和灵活性 B．时间片轮转 C．时间片加权分配 D，短作业优先 13. _______操作系统允许用户把若干个作业提交给计算机系统。 A．单用户 B，分布式 C．批处理 D．监督 14．在_______操作系统控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应。 A．实时B．分时 C. 分布式 D．单用户 15．设计实时操作系统时，首先应考虑系统的_______。 A. 可靠性和灵活性B．实时性和可靠性 C. 灵活性和可靠性D．优良性和分配性 16．若把操作系统看作计算机系统资源的管理者，下列的_______不属于操作系统所管理的资源。 A. 程序 B．内存 C. CPU D．中断 二、填空题 1．操作系统的基本功能包括__①__管理、__②__管理、__③__管理、__④__管理。除此之外还为用户使用操作系统提供了用户接口。 2．如果一个操作系统兼有批处理、分时处理和实时处理操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统称为_________。 3．在分时和批处理系统结合的操作系统中引入了“前台”和“后台”作业的概念，其目的是_________。 4．分时操作系统的主要特征有三个，即__①__、__②__和__③__。 5．实时操作系统与分时操作系统的主要区别是_________。
认识操作系统 系统简介 定义 ：操作系统（英语：Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。操 操作系统所处位置 作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。 操作系统的功能：包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序运行，改善人机界面，为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，提供了各种形式的用户界面，使用户有一个好
的工作环境，为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口。 操作系统的种类：各种设备安装的操作系统可从简单到复杂，可分为智能卡操作系统、实时操作系统、传感器节点操作系统、嵌入式操作系统、个人计算机操作系统、多处理器操作系统、网络操作系统和大型机操作系统。 按应用领域划分主要有三种： 桌面操作系统、 服务器操作系统 嵌入式操作系统。 ○1桌面操作系统 桌面操作系统主要用于个人计算机上。个人计算机市场从硬件架构上来说主要分为两大阵营，PC机与Mac 机，从软件上可主要分为两大类，分别为类Unix操作系统和Windows操作系统： 1、Unix和类Unix操作系统：Mac OS X，Linux发行
版（如Debian，Ubuntu，Linux Mint，openSUSE，Fedora等）； 一个流行Linux发行版——Ubuntu桌面 Mac OS X桌面 2、微软公司Windows操作系统：Windows XP，Windows Vista，Windows 7，Windows 8等。 Windows 8 Metro Windows 8桌面 ○2服务器操作系统 服务器操作系统一般指的是安装在大型计算机上的操作系统，比如Web服务器、应用服务器和数据库服务器等。服务器操作系统主要集中在三大类： 1、Unix系列：SUN Solaris，IBM-AIX，HP-UX，
1.1什么是操作系统？用自己的话谈谈你对操作系统概念的认识与理解。 一、我的定义：计算机系统可分为四个部分：硬件、操作系统、应用程序和用户，操作系统是其中最重要的一部分。此外，操作系统也是系统软件中的第一软件。它管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源、合理的组织计算机工作流程，以便有效利用这个资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩充的工作环境，从而在计算机和用户之间起到接口作用。 操作系统在计算机系统中充当计算机硬件系统与应用程序之间的界面，所以，操作系统既面向系统资源又面向用户。面向系统资源，操作系统必须尽可能提高资源利用率；面向用户，操作系统必须提供方便易用的用户界面。 （1）系统方面：操作系统是对计算机资源管理；这些资源包括硬件和软件。操作系统向用户提供了高级而调用简单的服务，掩盖了绝大部分硬件设备复杂的特性和差异，使得用户可以免除大量的乏味的杂务，而把精力集中在自己所要处理的任务上。 （2）软件方面：操作系统是程序和数据结构的集合。操作系统是直接和硬件相邻的第一层软件，它是大量极其复杂的系统程序和众多的数据结构集成的。 （3）用户方面：操作系统是用户使用计算机的界，是用户与计算机硬件之间的接口，一般可以分为三种：命令方式，系统调用，图形界面。
二、它的功能：操作系统具有五大管理功能，即文件管理、存储管理、 信息管理、设备管理和处理机管理此外，操作系统还具有提供良好用户界面的功能，因为操作系统是计算机与用户之间的接口，最终是用户在使用计算机，所以它必须为用户提供一个良好的用户界面。用户界面的好坏是直接关系到操作系统能否得到用户认可的一个不容忽略的关键问题。界面主要有三种：命令界面、程序界面和图形界面。 1.文件管理 操作系统的文件管理子系统是最接近用户的部分，它给用户提供一个方便、快捷、可以共享、同时又提供保护的对文件的使用环境。 2.存储管理 存储管理涉及系统另一个紧俏资源——内存，它一方面要为系统进程及各个用户进程提供其运行所需要的内存空间，另一方面还要保证各用户 进程之间互不影响，此外，还要保证用户进程不能破坏系统进程，提供内 存保护。 3.信息管理 主要解决内存分配、保护和扩充的问题； 4.设备管理 主要是对计算机系统中的输入输出等各种设备的分配、回收、调度和控制，以及输入输出等操作； 5.处理机管理 操作系统处理机管理模块的主要任务是确定对处理机的分配策略，实施对进程或线程的调度和管理。 三、它的种类：计算机上使用的操作系统的种类很多，但基本 类型可划分为三类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。此外还有网络操作系统、分布式操作系统、个人操作系统等等 四、它的特性：操作系统有以下五方面特性 1．可靠性
1．P、V 操作是 A 。
A.两条低级进程通信原语
B.两组不同的机器指令
C.两条系统调用命令
D.两条高级进程通信原语
2．设系统中有 n（n>2）个进程，且当前不在执行进程调度程序，试考虑下述4
种情况，
不可能发生的情况是 A 。
A．没有运行进程，有2个就绪进程，n 个进程处于等待状态。
B．有1个运行进程，没有就绪进程，n-1个进程处于等待状态。
C．有1个运行进程，有1个就绪进程，n-2个进程处理等待状态。
D．有1个运行进程，n-1个就绪进程，没有进程处于等待状态。
3．若 P、V 操作的信号量 S 初值为2，当前值为-1，则表示有 B 等待进程。
A. 0个
B. 1个
C. 2个
D. 3个
4．用 V 操作唤醒一个等待进程时，被唤醒进程的状态变为 B 。
A.等待
B.就绪
C.运行
D.完成
5．用 P、V 操作可以解决 A 互斥问题。
A.一切
B.某些
C.正确
D.错误
6．多道程序环境下，操作系统分配资源以 C 为基本单位。
A.程序
B.指令
C.进程
D.作业
7.从下面对临界区的论述中，选出一条正确的论述。
（1）临界区是指进程中用于实现进程互斥的那段代码。
（2）临界区是指进程中用于实现进程同步的那段代码。
（3）临界区是指进程中用于实现进程通信的那段代码。
（4）临界区是指进程中用于访问共享资源的那段代码。
（5）临界区是指进程中访问临界资源的那段代码。
8.（A）是一种只能由 wait 和 signal 操作所改变的整型变量，（A）可用于实现
进程的（B）和（C），（B）是排他性访问临界资源。
A：（1）控制变量；（2）锁；（3）整型信号量；（4）记录型信号量。
B：（1）同步；（2）通信；（3）调度；（4）互斥。
C：（1）同步；（2）通信；（3）调度；（4）互斥。
9.对于记录型信号量，在执行一次 wait 操作时，信号量的值应当（A），当其值
为（B）时，进程阻塞。在执行 signal 操作时，信号量的值应当为（C），当其
值为（D）时，应唤醒阻塞队列中的进程。
A：（1）不变；（2）加1；（3）减1；（4）加指定数值；（5）减指定数值。
B：（1）大于0；（2）小于0；（3）大于等于0；（4）小于等于0.
C：（1）不变；（2）加1；（3）减1；（4）加指定数值；（5）减指定数值。
D：（1）大于0；（2）小于0；（3）大于等于0；（4）小于等于0.
10.用信号量 S 实现对系统中4台打印机的互斥使用，S.value 的初值应设置为
（A），若 S.value 的初值为-1，则表示 S.L 队列中有（B）个等待进程。
A：（1）1；（2）0；（3）-1；（4）4；（5）-4
B：（1）1；（2）2；（3）3；（4）4；（5）5；（6）6；（7）0。
11.试选择（A）~（D），以便能正确地描述图2.12所示的前趋关系。
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P、V操作课后作业习题 1、如图，试用信号量实现这6个进程的同步： 2、用P.V操作解决下图之同步问题：get进程负责往单缓冲区S中输入数据，copy进程负责将单缓中区S中的数据复制到单缓冲区T，put 进程负责从单缓中区T中取出数据用于处理。
3、某车站售票厅，任何时刻最多可容纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在外面等待。若把一个购票者看作一个进程，请回答下列问题： (1)用P、V操作管理这些并发进程时，应怎样定义信号量，写出信号量的初值以及信号量各种取值的含义。 (2)根据所定义的信号量，把应执行的P、V操作填入下述程序中，以保证进程能够正确地并发执行。 COBEGIN PROCESS PI(I=1，2，……) Begin 进入售票厅； 购票； 退出； end； COEND (3)若欲购票者最多为n个人，写出信号量可能的变化范围(最大值和最小值)。
1、为进程P1和P2设置共享公用信号量S12， P1和P3设置共享公用信号量S13， P1和P4设置共享公用信号量S14， P2和P5设置共享公用信号量S25， P2和P7设置共享公用信号量S27， P3和P6设置共享公用信号量S36， P4和P5设置共享公用信号量S45， P5和P6设置共享公用信号量S56， P7和P6设置共享公用信号量S76， 初值均为0 P1: P2: P3: P4: P5: P7: P6: …P(S12); P(S13); P(S14); P(S25); P(S27); P(S36); V(S12); …. ……P(S45); …P(S56); V(S13); V(S25); V(S36); V(S45); …V(S76); P(S76); V(S14); V(S27); V(S56); …
我对操作系统的认识 最早听到操作系统这个名词是在中学的时候，但那个时候并不明白操作系统是什么东西，可以用来干什么。上大学后，拥有了自己的第一台电脑，开始慢慢了解了很多包括操作系统在内的计算机知识，加之自己学的是信息管理与信息系统专业， 也会接触到一些专业的计算机知识。 专业课本对操作系统的定义是，操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。它是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。 还记得初中上机时，每次打开电脑，屏幕都会闪过一个Windows 2000，虽然那时不知道这是什么东西。后来上高中有了Windows XP,现在想想，记忆中用得最多的操作系统就是XP了，直到今天虽然有了Windows 7,Windows 8也出来了，但我的电脑还是XP的。 1946年2月14日，世界上第一台现代电子计算机“ENIAC”，诞生于美国宾夕法尼大学，但那个时候还没有操作系统，人们想要操作计算机只能通过各种不同的操作按钮来控制计算机。之后随着计算机技术的不断发展出现了汇编语言，并将它的编译器内置到电脑中，操作人员通过带有孔的纸带将程序输入电脑进行编译。这些将语言内置的电脑只能由操作人员自己编写程序来运行，不利于设备、程序的共用。为了解决这种问题，就出现了操作系统，这样就很好实现 2了解程序的共用，以及对计算机硬件资源的管理，使人们可以从更高层次对电脑进操作，而不用关心其底层的运作。有记录以来历史上最早的计算机操作系统是GM-NAA I/O，它是1956年鲍勃.帕特里克(Bob Patrick)在美国通用汽车的系统监督程序(system monitor)的基础上,为美国通用汽车和北美航空公司在IBM 704机器上设计的基本输入输出系统。之后操作系统飞速发展，出现了各种各样的系统比较有名的如UNIX、Linux等。直到Windows 的出现，彻底颠覆了人们对操作系统的认识，它是由微软公司研发的，一直不断推出新版本，到今天世界上绝大多数电脑都装的是Windows操作系统。 我觉得，操作系统的出现使得我们操作电脑变得方便起来，而计算机也不只属于科学家和专业人员了，它真正的走到了每家每户，走到了每一个人的身边。可以说，操作系统的出现打破了人们与计算机之间的隔阂，可以让计算机更好的为我们的工作学习服务。从专业一点的角度来看，操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。用户可以通过操作系统的用户界面，输入命令。操作系统则对命令进行解释，驱动硬件设备，实现用户要求。操作系统是一个大型的软件系统，负责计算机的全部软件、硬件资源的管理，控制和协调发现活动，实现信息的存储和保护，为用户使用计算机系统提供方便的用户界面，从而使计算机系统实现高效率和高自动化。它有6个主要的功能。（1）处理机管理。操作系统处理 机管理模块的主要任务是确定对处理机的分配策略，实施对进程或线程的调度和管理。（2）存储管理。存储管理涉及系统另一个紧俏资源—内存，它一方面要为系统进程及各用户进程提供其运行所需要的内存空间，另一方面还要保证各用户进程之间互不影响，此外，还要保证用户进程不能破坏系统进程，提供内存保护。（3）设备管理。包括缓冲区管理、设备分配、设备驱动和设备无关性。（4）文件管理。操作系统的文件管理子系统是最接近用户的部分，它给用户提供一个方便、快捷、可以共享、同时又提供保护的对文件的使用环境。（5）网络管理。随着计算机网络功能的不断加强，网络的应用不断深入社会的各个角落，操作系统必须提供计算机与网络进行数据传输和网络安全防护的功能。（6）提供良好的用户
操作系统第二章复习题 一、选择最合适的答案 1. 用P、V 操作管理临界区时，信号量的初值一般应定义为（C ）。 A.–1 D.任意值 2. 有m 个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对一临界资源的互斥访问，则信号量的变化范围是（ A ）。 至–(m-1) 至m-1 至–m 至m 3.在下面的叙述中，正确的是（C ）。 A.临界资源是非共享资源 B.临界资源是任意共享资源 C.临界资源是互斥共享资源 D.临界资源是同时共享资源 4.对进程间互斥地使用临界资源，进程可以（D ） A.互斥地进入临界区 B.互斥地进入各自的临界区 C.互斥地进入同一临界区 D.互斥地进入各自的同类资源的临界区 5.设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝1 时表示（B ）。 A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待 B.没有一个进程进入临界区 C.两个进程都进入了临界区 D.两个进程都在等待 6.设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝-1 时表示（A ）。 A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待 B.没有一个进程进入临界区 C.两个进程都进入了临界区 D.两个进程都在等待 7．当一进程因在记录型信号量S 上执行P(S)操作而被阻塞后，S 的值为（B ）。 A.>0 B.<0 C.≥0 D.≤0 8．当一进程因在记录型信号量S 上执行V(S)操作而导致唤醒另一进程后，S 的值为（D ）。 A.>0 B.<0 C.≥0 D.≤0 9．如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有（A ）个进程等待。 10．若有4 个进程共享同一程序段，而且每次最多允许3 个进程进入该程序段，则信号量的变化范围是（ B ）。
项目二使用Windows 7 操作系统 为了使计算机系统的所有资源能协调一致地工作，必须要有一个软件来进行统一管理和调度，这种软件就是操作系统。Windows 7是美国Microsoft公司推出的新一代操作系统平台它继承了Windows XP的实用与Windows Vista的华丽，同时进行了一次大的升华。 本项目从基本概念、基本操作、文件管理、个性化设置和应用维护工具等几个方面介绍Windows 7系统的使用和操作方法。 任务一使用Windows 7操作系统 一、任务描述 对于刚刚购买电脑的初学者，首先需要学习操作系统的基本使用方法。本任务将展示在Windows 7操作系统，从启动操作系统、初步应用操作系统到最后退出系统的全过程。二、任务分析 要使用电脑并能初步应用，首先要学会操作系统的启动和关闭，并且有一定的顺序；要认识桌面图标和任务栏，了解Windows 7窗口的构成，学会窗口的多种操作方法；学会使用鼠标，了解不同鼠标样式代表的不同状态。 三、相关知识点 1．启动Windows 7 Windows 7的基本启动过程。 2．认识Windows 7的桌面 ⑴认识桌面图标 进入Windows 7系统后，整个屏幕显示如图2-1-1所示的桌面。与其它版本的Windows 类似，用户通常可以把一些常用的应用程序图标放置在桌面上，便于使用。 桌面图标是由一个形象的小图标和说明文字组成，图标作为它的标识，文字则表示它的名称或者功能。常用的图标有以下几个： ①“计算机”图标 “计算机”图标是计算机中所有资源的代表，双击图标就可以打开“计算机”窗口，可看到本计算机的所有硬件和软件资源信息。 ②“Administrator”图标 “Administrator”文件夹主要用来存放用户常规使用的文件信息。 ③“回收站”图标 这是Windows系统的“垃圾箱”。回收站是计算机硬盘中的一块特定区域，可以存放暂时被删除的文件或文件夹，若想恢复被删除的信息，可以再次把它们从“回收站”中捡回（还原）。但是，当文件或文件夹在回收站中被删除后，就不能再恢复了。 ④“网络”图标 通过它可以查看连入本地网络（邻近）的计算机，在条件允许的情况下，可以通过网上邻居连入本地网络中的其它计算机，从而达到资源互访的目的。 ⑤“Internet Explorer”图标 这是Windows系统中的浏览器，通过它用户可以方便地进入Internet浏览网页。
《初步认识操作系统》教学设计 一、教学目标 （一）知识与技能 1、了解操作系统的种类和Windows操作系统的发展。 2、了解Windows XP操作界面。 3、学会设置Windows XP的外观和主题。 （二）过程与方法 1、能够根据教师的讲授和演示，了解操作系统的种类和Windows XP操作界面。 2、能够运用所学的知识，列出Windows操作系统的优点。 3、通过实操训练，让学生轻松的氛围下学习，实现知识的建构。 （三）情感态度与价值观 1、引导学生形成自主学习意识。 2、培养主动学习的习惯。 二、教学重点 设置Windows XP的外观和主题。 三、教学难点 登录Windows XP时忘记密码的处理。 四、教学方法 1、教学方法：讲授法、演示法。 2、学习方法：实操法、自主学习。 五、教学过程 1、操作系统的发展： 操作系统（operating system，OS）是系统软件的核心，它控制和管理计算机的软、硬件资源，为用户提供操作界面。 Windows操作系统的发展历程如下： 2、操作系统的界面： ⑴ Windows XP登录界面
⑵登录Windows XP时忘记密码的处理方法 方法1——利用“administrator”(此方法适用于管理员用户名不是“administrator”的情况) 在登录界面上，按住Ctrl+Alt键，再按住Del键二次，即可出现经典的登录画面，此时在用户名处键入“administrator”，密码为空进入，然后再修改其他用户的口令即可。 方法2——从SAM文件中找密码 在系统启动前，插入启动盘，进入:C:WINNTSystem3Config 用COPY命令将SAM 文件复制到软盘上。拿到另一台机子读取。这里需要的工具是LC4，运行LC4，打开并新建一个任务，然后依次击“IMPORT→Import from SAM file”，打开已待破解的SAM文件，此时LC4会自动分析此文件，并显示出文件中的用户名;之后点击“Session→Begin Audit”，即可开始破解密码。 方法3——用其他SAM文件覆盖 SAM文件保存着登录名以及口令，那么我们只要替换SAM文件就是替换登录名以及口令了。不过，这个替换用的SAM文件的“产地”硬盘分区格式要和你的系统一样(FAT32或NTFS)。最保险的方式是把XP的[Win NTSystem 32Config]下的所有文件覆盖到[C:Win NTSystem 32Config]目录中(假设XP安装在默认分区C:)，方法4——利用NET命令 1、重新启动计算机，在启动画面出现后马上按下F8键，选择“带命令行的安全模式”。 2、运行过程结束时，系统列出了系统超级用户“administrator”和本地用户的选择菜单，鼠标单击“administrator”，进入命令行模式。 3、键入命令:“net user zhangbq 123456 /add”，强制将本地用户的口令更改为“123456”。若想在此添加一新用户(如:用户名为abcdef，口令为123456)的话，请键入“net user abcdef 123456 /add”，添加后可用“net localgroup administrators abcdef /add”命令将用户提升为系统管理组“administrators”的用户，并使其具有超级权限。 4、重新启动计算机，选择正常模式下运行，就可以用更改后的口令“123456”登录本地用户了。另外，本地用户进入登入後在〔控制台〕→〔使用者帐户〕→选忘记密码的用户，然後选〔移除密码〕後〔等出〕在登入画面中选原来的
（一）图书馆有100个座位，每位进入图书馆的读者要在登记表上登记，退出时要在登记表上注销。要几个程序？有多少个进程？（答：一个程序；为每个读者设一个进程） （1）当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为等待（阻塞） （2）当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立即回家。 解（1 ) 设信号量：S=100; MUTEX=1 P(S) P(MUTEX) 登记 V(MUTEX) 阅读 P(MUTEX) 注销 V(MUTEX) V(S) 解(2) 设整型变量COUNT=100; 信号量：MUTEX=1; P(MUTEX);
IF (COUNT==0) { V(MUTEX); RETURN; } COUNT=COUNT-1; 登记 V(MUTEX); 阅读 P(MUTEX); COUNT=COUNT+1; V(MUTEX); RETURN; （二）有一座东西方向的独木桥；用P,V操作实现： （1）每次只允许一个人过桥； （2）当独木桥上有行人时，同方向的行人可以同时过桥，相反方向的人必须等待。 （3）当独木桥上有自东向西的行人时，同方向的行人可以同时过桥，从西向东的方向，只允许一个人单独过桥。（此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者，西向东的为写者）。 （1）解 设信号量MUTEX=1 P (MUTEX)
过桥 V (MUTEX) (2)解 设信号量：MUTEX=1 (东西方互斥) MD=1 (东向西使用计数变量互斥) MX=1 (西向东使用计数变量互斥) 设整型变量：CD=0 (东向西的已上桥人数) CX=0 (西向东的已上桥人数) 从东向西： P (MD) IF (CD=0) {P (MUTEX) } CD=CD+1 V (MD) 过桥 P (MD) CD=CD-1 IF (CD=0) {V (MUTEX) } V (MD) 从西向东： P (MX)
习题：1.进程同步，信号量机制实现 设有6个程序s1,…,s6，它们在并发系统中执行时如图所示的制约关系，试用wait和signal原语来实现它们之间的同步。（10分） begin parbegin beginS1;signal(a);signal(b);signal(c);end; beginwait(a);S2;signal(d);end; beginwait(b);S3;signal(f);end; beginwait(c);S4;signal(g);end; beginwait(d);S5;signal(e);end; beginwait(e);wait(f);wait(g);S6;end; parend end 2.进程同步，信号量机制实现。详见上课讲的例题 3.有如下进程，后一个依次比前一个晚一个时间单位到达，
（1）画出下列调度算法下的调度时间图：FCFS、抢占式\非抢占式SPF、抢占式\非抢占式HPF、HRRN和RR（q=1,q=2） （2）对于上述每种算法，各个作业的周转时间是多少？平均周转时间是多少？ （3）对于上述每种算法，各个作业的带权周转时间和平均带权周转时间各是多少？ 相应比=【(等待时间=现在时刻减去到达时间)+服务时间】/服务时间
4.作出页式存储管理系统中地址变换机构图。已知某作业页表如下： 02 15 29 38 试借助地址变换机构图求出逻辑地址对应的物理地址（1页为1024字节） (1)2968（2）4599（3）0FCCH 解：分析逻辑地址除以页面大小=商是页号：余数是页内地址偏移 根据页号查找页表中的页号判断是（缺页中断，越界中断...）
1【单选题】用P、V操作管理临界区时,互斥信号量的初值应定义为( A)。 ?A，1 ?B，0 ?C，-1 ?D，任意值 2【单选题】在操作系统中,对信号量S的P原语操作定义中,使进程进入相应等待队列等待的条件是( )。 ?A，S>0 ?B，S = 0 ?C，S<0 ?D，S<>0 我的答案：C 3【单选题】信号量S的初值为8,在S上执行了10次wait 操作,6次signal操作后,S的值为(D )。 ?A，10 ?B，8 ?C，6 ?D，4 P操作每执行一次,信号量减1；V操作每执行一次,信号量加1.所以答案为8-10+6 = 4
4【单选题】用V操作唤醒一个等待进程时,被唤醒进程的状态应变成( B)状态。 ?A，执行 ?B，就绪 ?C，阻塞 ?D，挂起 被唤醒的进程由等待状态变为就绪状态。 5【单选题】利用Wait和signal操作可以( )。 ?A，实现进程互斥和同步 ?B，检测死锁 ?C，解除死锁 ?D，防止死锁 我的答案：A 6【单选题】两个并发进程,设互斥信号量mutex(初值为1),若信号量=0;则(B ) ?A，表示没有进程进入临界区 ?B，表示有一个进程进入临界区 ?C，表示有一个进程进入临界区,另一个进程等待进入 ?D，表示两个进程进入临界区 临界区不允许两个进程同时进入，D选项明显错误。mutex初值为1，表示允许一个进程进入临界区，当有一个进程进入临界区且没有进程等待进入时，mutex值减1，变为0。
7【单选题】V操作是对信号量执行加1操作,意味着释放一个单位资源,加1后如果信号量的值等于零,则从等待队列中唤醒一个进程,现进程变为等待状态,否则现进程继续进行。?A，对 ?B，错 我的答案：B 8【单选题】有3个进程,两台打印机,用wait和sigual操作来实现互斥访问打印机,则信号量S的取值范围是( ) ?A，2,1,0,-1 ?B，3,2,1,0 ?C，2,1,0,-1,-2 ?D，1,0,-1,-2 我的答案：如果n个进程共享两个打印机，信号量取值范围：-(n-2)~2; 9【单选题】设与某资源相关的资源信号量K,初值为3,当前值为1,则可用资源个数为( ),等待资源的进程数为( )。 ?A，0,1 ?B，1,0 ?C，1,2 ?D，2,0 我的答案：B
认识windows操作系统（教案） 学习者分析: 对于Windows 操作系统的基本操作，绝大部分学生在小学已经接触过，同时因为现在学生家里基本上都有电脑，在家也经常会使用，因此对这一节的内容大部分学生都能过关，个别学生操作较熟练;但在学生当中仍存在着两头分化的现象，同时也因为学生有一定的基础，使他们容易造成忽视有关基础知识的学习，而喜欢做点其他小动作。 一、教学目标 1、了解操作系统的基本概念 2、了解操作系统的功能 3、掌握Windows的桌面 4、掌握Windows启动与退出 二、教材分析 1、教材重点 ①操作系统在计算机中的作用 ②掌握Windows的启动与退出操作方法 2、教材难点 ①如何启动和退出控制面板 三、教学方法 1、讲授法 2、读书指导法 3、自学法
四、教学过程 1、导入 计算机系统中最重要的系统软件就是操作系统，它负责整个计算机资源的管理。最初流行的操作系统是DOS，需要用户键入口令才能执行操作，后来逐渐出现了以Windows为代表的图形操作系统，Windows98、Windows2000和Windows xp是目前最流行的视窗操作系统。在本章中，我们以Windows xp为例，学习Windows操作系统的基本知识和基本操作方法 2、学习新知 ①桌面的组成:桌面背景、图标、图标名、开始菜单栏、任务栏、托盘 ②各部分的功能 桌面背景：指Window桌面背景图案，可以根据自己的爱好更改。 图标：一个图标代表一个应用程序，在图标上双击左键，这个图标就会被激活。 图标名：显示这个应用程序的作用。 开始菜单栏：单击它可以进入Windows xp的开始菜单，并执行各项功能。 任务栏：每打开一个窗口，在任务栏上自动生成一个按钮，可以在多个窗口之间来回切换。 托盘：也叫指示器，显示当前的时间、计算机喇叭、输入法等当前状态。