第1章操作系统概述习题及解答
1.2 例题解析
例1.2.1 影响计算机系统性能的主要因素是什么？
解影响计算机系统性能的主要因素分为软件和硬件两个方面：
(1) 硬件方面主要是指构成计算机系统器件的性能和硬件的体系结构，如存储器的速度和容量、多处理机结构、总线结构等。
(2) 软件方面主要是指操作系统，因为操作系统决定了硬件是否能被用户使用、硬件的功能是否能发挥出来、其它软件能否在计算机
系统上运行。
例1.2.2 说明操作系统与软件的关系
解操作系统与软件的关系如下：
(1) 操作系统是每台计算机必备的系统软件。
(2) 操作系统是所有软件运行的基础，所有的其他软件都是建立在操作系统基础之上的，并得到它的支持和服务。同硬件一样，软件
资源也要操作系统进行有效的管理。
(3) 软件的开发依赖于操作系统。开发软件必需在一定的操作系统环境下进行，操作系统所能提供的功能支持在一定程度上决定软件
开发的难易程度。
(4) 操作系统影响软件的生命周期。如果主流操作系统的变更，就意味着一批应用软件生命的结束。
(5) 应用软件是操作系统上的可用资源，是操作系统生存的基础。如何评论一个操作系统的好坏？不仅要考虑其可靠性、易用性、安
全性、兼容性等等，还要衡量在此操作系统上开发出的软件的数量
和质量。许多用户使用操作系统的主要目的是使用其上的能够完成
某种特定功能的应用软件，例如某些财务公司安装有微软的
Windows系列操作系统，而其工作中经常使用的却是Windows上开
发的各种财务软件，此财务软件是Windows操作系统上的可用资源。只有拥有大量应用软件的操作系统才能更多的占有市场，具有旺盛
的生命力。微软的Windows系列是PC机上最流行的操作系统，它不
仅拥有众多的软件产品，如软件开发工具VB、VC++、办公软件
Office等，还有大量的应用软件。尽管其操作系统价格高，性能还
有许多不足之处，还是拥有大量的用户。如果说PC上的CPU不用Intel还可以用AMD或其它公司芯片的话，操作系统则除了选择Windows，其它选择都是困难的。IBM的OS/2已经退出竞争的舞台。虽然有PC版的UNIX，如SUN的Solaris和SCO的Unix ware及
Open Server ，但在办公自动化、字处理等大宗应用领域远不如Windows来得普及。Linux系统虽然是免费产品，是唯一从PC到巨
型机（包括MPP）系统上全谱系（即可伸缩性强）可运行的系统，
其可靠性、稳定性、可扩充性、可伸缩性都是世人称道的。但是大
多数普通用户使用PC的目的是为了字处理、办公自动化、上网浏览、玩游戏，Linux在这方面的软件产品逊色得多，而这正好是Windows
的强项。
（6）操作系统与软件是相互促进的。好的操作系统下可以开发出更
多的软件，而丰富的软件资源有助于操作系统的竞争和生存。
例1.2.3 说明操作系统与计算机硬件的关系。
解
(1) 操作系统的运行需要硬件的支持，如特权指令、中断机构和通道机构等；操作系统性能的发挥受硬件条件的影响，如内存的容量
会影响Windows系统的运行速度。
(2) 操作系统决定了硬件是否能被用户使用，决定了硬件的功能是否能发挥出来。
(3) 操作系统与硬件的发展是相互促进的。操作系统的重要任务之一是管理计算机的硬件。操作系统的运行需要硬件的强有力的支持。为了能使操作系统高效地运行，硬件系统的组织结构也在不断地进
行改进。
(4) 一种操作系统只能运行在特定种类的计算机上。
(5) 一台计算机可以运行不同的操作系统。
例1.2.4 一个操作系统能否管理任何种类的计算机？
解操作系统是与计算机硬件关系最密切的软件，负责管理计算机系
统的硬件资源，不同种类的计算机有不同体系结构，不同的处理器，不同的指令系统，不同硬件配置，操作系统能够管理的软硬件资源
受到一定的限制，一种操作系统只能安装到特定种类的计算机上。如，Windows98只能用于管理IBM PC兼容机，而不能用于管理APPLE公司的Machintosh计算机。
例1.2.5 为什么要区分系统态和用户态？
解区分系统态和用户态主要原因如下：
(1) 为了防止操作系统及关键数据受到用户程序有意或无意的破坏，通常将处理机的执行状态分成系统态和用户态两种。处于用户态执
行的程序的操作要受到限制，不能去执行特权指令，访问操作系统
区域和其他程序的区域，这就防止了用户程序对操作系统和其他用
户程序的破坏。操作系统的内核通常是运行在系统态的，用户态的
程序通过系统调用接受系统态程序运行的服务。
(2) 用户态下的进程能存取它们自己的指令与数据，但不能存取内核指令和数据或其他进程的指令和数据。然而，系统态下的进程能
够存取内核和用户地址。例如，一个进程的虚拟地址空间可划分成
仅在系统态下可存取及在系统态和用户态都可存取的两部分。某些
机器指令是特权指令（Privilege Instruction），如I/O指令等。
在用户态下执行的进程没有执行特权指令的能力，在用户态下执行
特权指令会引起错误。而在系统态下的进程可以执行一切指令。
例1.2.6 多道程序系统的意义？
解多道程序系统的意义是：
(1) 提高系统资源的利用率和系统吞吐率。当一道程序需要等待某种事件发生时，处理机不需要空闲等待，而去执行另一道程序，这
样也可以使处理机与外部设备并行操作，可以使其它资源并行或并
发操作。
(2) 客观世界本身就是一个多道系统，客观世界问题的解决要求多道程序系统的出现，这样可以使问题的解决更迅速、更直接、更方便。
