2023-2024-1 20231304 《计算机基础与程序设计》第九周学习总结

作业信息

教材学习内容总结

1. 操作系统的主要责任包括：

• 进程管理：负责进程的创建、调度、同步和通信等操作。
• 内存管理：分配和回收内存资源，确保进程运行过程中对内存的合理使用。
• 文件管理：管理文件和目录，包括创建、删除、读取、写入等操作。
• 设备管理：负责硬件设备的分配、使用和回收，以及设备驱动程序的加载和卸载。

2. 内存与进程管理：

   • 进程管理：采用时间片轮转、优先级调度等算法进行CPU调度，确保资源的高效利用。
   • 内存管理：采用虚拟内存技术，实现进程地址空间与物理内存的映射，提高内存利用率。

3. 分时系统：

   • 特点：将CPU时间片分配给多个进程，每个进程轮流执行，共享CPU资源。
   • 应用场景：适合需要多任务处理的场景，如桌面操作系统、服务器等。

4. CPU调度：

   • 主要算法：先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度等。
   • 目标：公平、高效地分配CPU资源，提高系统吞吐量。

5. 文件、文件系统：

   • 文件系统：负责组织和管理文件，包括目录结构、文件名、权限等。
   • 文件保护：采用访问控制、加密等技术，确保文件安全。

6. 磁盘调度：

   • 磁盘调度：负责磁盘I/O操作的调度，提高磁盘读写效率。
   • 策略：如电梯算法、扫描算法等，优化磁盘访问顺序，降低磁盘寻址时间。

基于AI的学习

我在学操作系统责任；内存与进程管理；分时系统；CPU调度；文件、文件系统；文件保护；磁盘调度知识点，请你以苏格拉底的方式对我进行提问，一次一个问题

（一）操作系统责任是什么？

1. 沟通桥梁：操作系统作为底层硬件与用户之间的沟通桥梁，负责接收用户通过用户界面输入的命令，并对这些命令进行解释和执行。

2. 资源管理：操作系统负责管理计算机硬件资源，如内存、磁盘空间、CPU 时间等，确保各个程序在运行过程中能够合理地共享资源。

3. 程序调度：操作系统负责调度和管理进程的执行，确保程序能够按照预期的顺序和速度运行。

4. 安全防护：操作系统需要确保系统安全，对用户和程序进行身份验证和权限管理，防止未经授权的访问和恶意攻击。

5. 提供用户接口：操作系统提供统一的用户接口，使用户能够方便地使用计算机，提高工作效率。

6. 故障处理：操作系统应具备故障检测和处理能力，确保系统在出现问题时能够及时恢复运行。

7. 软件兼容性：操作系统应确保与其他软件的兼容性，以便用户能够在同一平台上顺畅地使用各种应用程序。

（二）内存与进程管理中，内存分配策略有哪些？

内存分配策略主要有以下几种：

1. 首次适应策略（First Fit）：分配内存时，从低地址开始搜索，找到第一个足够大的空闲块分配给进程。

2. 最佳适应策略（Best Fit）：在所有满足大小要求的空闲块中，选择最小的一个分配给进程。

3. 最差适应策略（Worst Fit）：在所有满足大小要求的空闲块中，选择最大的一個分配给进程。

4. 随机分配策略：随机选择一个满足大小要求的空闲块分配给进程。

5. 优先分配策略：优先考虑分配给之前使用过且已释放的内存块。

6. 按需分配策略：在进程请求内存时，动态分配大小合适的内存块。

7. 内存池分配策略：预先分配一大块连续的内存，当进程请求内存时，从内存池中分配合适大小的内存块。

8. 分页分配策略：将物理内存划分为固定大小的页面，进程只能请求整个页面，而不能请求任意大小的小块内存。这种策略有利于内存的利用率。

9. 分段分配策略：将物理内存划分为固定大小的段，进程可以请求任意大小的内存，但分配给进程的内存必须是连续的。

（三）在CPU调度中，调度算法有哪些？

在CPU调度中，常见的调度算法有以下几种：

1. 先来先服务（FCFS，First-Come, First-Served）：进程到达时间顺序执行。
2. 最短作业优先（SJF，Shortest Job First）：按照进程执行时间的长短排序，最短作业优先执行。
3. 优先级调度：为每个进程分配一个优先级，根据优先级高低顺序执行。
4. 时间片轮转（RR，Round Robin）：为每个进程分配一个固定的时间片，进程按照到达时间顺序执行，当一个进程的时间片用完后，切换到下一个进程。
5. 多级反馈队列（MFQ，Multilevel Feedback Queue）：结合优先级调度和时间片轮转，根据进程的优先级和执行时间动态调整队列。

（四）磁盘调度的重要性在哪里？
你觉得呢？
ChatGPT:
磁盘调度在计算机系统中的重要性体现在以下几个方面：

1. 提高系统性能：在多个进程同时访问磁盘时，合理的磁盘调度算法可以优化磁盘访问顺序，减少磁盘寻址时间和等待时间，从而提高系统性能[1][2].

2. 公平性：磁盘调度算法需要确保在多个进程之间公平地分配磁盘资源。例如，FCFS（First-Come, First-Served）算法根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度，具有公平性[2].

3. 响应速度：磁盘调度算法可以有效地管理进程对磁盘的读写请求，即使进程请求速度远高于磁盘读写速度，也能确保系统高效地运行[3].

4. 资源利用率：通过合理的磁盘调度算法，可以提高磁盘资源的利用率，降低浪费，使系统运行更加高效[1].

总之，磁盘调度在计算机系统中具有重要作用，可以提高系统性能、保证公平性、提高响应速度和资源利用率。

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