2006年3月，美国卡内基·梅隆大学周以真教授首次系统地提出了计算思维的概念。周以真教授表示:计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的概念一经提出，计算思维的思想便迅速蔓延开来。随着计算机的普及和广泛应用，计算机已经不仅仅是一种工具。我们不仅要学会应用计算机，更要学会一种受益终身的思维方式。
操作系统作为一种软件，其目的是提供给用户一个良好的运行环境。可以从两个角度剖析操作系统:一方面，使计算机系统“高效”工作，分析如何有效发挥硬件的功能，如何合理共享资源；另一方面，使计算机系统使用“方便”，即使操作系统如何为用户提供方便的使用接口。上述两个方面——“高效”和“方便”，有时会发生矛盾，因此应根据不同使用者的要求，对技术和方案等进行权衡，合理折中取舍，以满足可用和可实施性的要求。以下内容介绍操作系统包含的若干计算思维实例。
(1)多道程序设计技术
现代计算机系统一般都支持多道程序设计技术，即允许多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并行执行。但多个程序共享主存空间，在单处理器环境下，多个程序就要竞争处理器。系统必须进行合理调度，以尽可能减少CPU的空闲时间，合理搭配作业，充分利用系统资源，提高计算机系统的效率。多道程序设计技术是现代计算机系统的核心技术之一，也是一种非常重要的计算思维。通过分析多道程序设计的需求，剖析实现的前提条件，如何在单处理器计算机系统中进行资源的分配和调度，控制进程的并发执行、实现进程的互斥与同步，这些都体现了计算思维能力。
(2)虚拟性
虚拟是指将一个物理上的实体映射为若干个逻辑上的对应物。前者是实际存在的，而后者则是虚的，是一种感觉上的存在。例如:多道程序系统中，虽然只有一个CPU，但是采用分时技术，在一段时间间隔内，宏观上有多道程序在运行，每个用户都感觉到CPU在为自己服务。这样，一个CPU就被虚拟为多个逻辑上的CPU。再如，由于访问磁盘比访问慢速设备效率高，利用虚拟设备，把作业信息从慢速设备输入磁盘，作业执行时，从磁盘读取信息，以缩短信息的传输时间，从而加快作业的执行，进一步提高系统的吞吐率，这些知识可以培养计算思维中解决实际问题的能力。(www.xing528.com)
(3)中断技术
现代计算机系统利用中断技术和输入/输出控制系统，支持多进程并发执行，当CPU启动外设后，CPU把控制权交给输入/输出控制系统，由输入/输出控制系统控制外围设备与主存储器之间的信息传送。外设独立工作，不再需要CPU的干预，于是CPU可继续执行其他程序。当外设工作结束后，应反馈设备的工作情况，反馈由中断来完成。中断技术属于计算思维训练的核心技术之一，是多道程序设计的基础。通过掌握中断处理技术，比较Windows、Linux和UNIX操作系统中实现中断的相同点和不同点，理解Linux操作系统和UNIX操作系统是采用什么方法来处理发生的中断，最终达到了什么目标。
(4)索引与冗余
文件是系统中常用的组织方式，文件管理提供给用户“按名存取”的功能。为了提高检索速率同时确保系统的安全性和可靠性，增加数据备份和校验信息同时建立多级索引；为了存储增加的这些数据，需要消耗一部分存储空间。由此可见，操作系统需要在存储空间利用率和检索效率或可靠性等性能之间寻求一种折中和平衡；合理取舍，这是典型的计算思维。
第3章习题
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