操作系统课后习题问答.docx

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它的主要任务是管理和控制计算机的软硬件资源，为用户提供便捷的交互界面。操作系统根据其工作方式可分为批处理、分时、实时、网络和分布式五种类型，其核心功能包括作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和进程管理。 在多道程序设计技术中，计算机内存可以同时存放多个独立的程序，这些程序在操作系统管理程序的控制下交替运行，以提高 CPU 的利用率。当某个程序因等待外部设备等原因暂停时，操作系统会调度其他程序继续执行，避免处理器空闲。 进程管理是操作系统的重要组成部分，它涉及以下几个方面： 1. 进程控制：创建和销毁进程，以及控制进程状态的转换，如从就绪到运行，再到阻塞或终止。 2. 进程同步：确保多个进程协作执行时的有序性，防止竞态条件和死锁。 3. 进程通信：进程间的信息交换，实现数据共享和协调。 4. 进程调度：根据调度策略，从就绪队列中选择进程分配 CPU。 引入“进程”概念的原因在于，现代操作系统中程序的并发执行需要考虑程序间的相互制约和资源竞争。进程是程序在数据集上的执行实例，是系统调度的基本单位，具有独立性、并发性、动态性和相互制约性。进程由程序、数据和进程控制块（PCB）三部分组成，其中PCB包含了进程的状态、资源分配情况和调度信息等。 临界资源是指在特定时间内只能被一个进程访问的资源，如打印机、互斥锁等。为了保证资源的正确使用，需要设置临界区，即访问临界资源的那段代码，通过同步机制确保同一时间只有一个进程在临界区内执行。 线程是进程内的一个执行实体，是更轻量级的并发单元。与进程相比，线程间的切换成本更低，因为它们共享同一地址空间，减少了数据复制。引入线程的目的是提高系统的并发性和效率，特别是在多核处理器系统中，每个核心可以并行执行不同的线程，从而充分利用硬件资源。线程与进程的关系是，一个进程中可以包含一个或多个线程，而进程是系统资源分配的基本单位，线程是CPU调度和执行的基本单位。