操作系统习题47059培训讲学.pdf

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它主要的作用是管理和调度计算机硬件资源，为用户提供使用计算机的接口。操作系统通过管理和分配内存、CPU时间、磁盘空间、网络资源等，使得多个程序能够并发执行，提高了计算机系统的效率和用户使用的便利性。 操作系统的基本特征包括并发性、共享性、虚拟性、异步性。并发性指的是多个任务或进程在同一时间段内交替执行，共享性是指系统资源可被多个进程共享，虚拟性是指操作系统通过时间片轮转等技术创造出资源的虚拟化，使用户感觉资源是无限的，异步性则意味着进程的执行是随机的，不按照固定的顺序进行。 苹果桔子问题是一个经典的同步问题，通过PV操作（P操作用于请求资源，V操作用于释放资源）可以解决。在这个问题中，爸爸、妈妈、儿子、女儿分别对应四个进程，每个进程都有自己的PV操作来控制对盘子中水果的添加和消耗，以确保同步进行。 和尚取水问题同样涉及到进程同步，通过PV操作确保打水和饮水的和尚之间不发生冲突。在独木桥问题中，使用PV操作可以控制行人过桥的顺序，防止两个方向的行人同时在桥上，确保桥的安全使用。 生产者-消费者问题是操作系统中常见的进程通信问题。生产者将产品放入缓冲区，而消费者从缓冲区取出产品。当缓冲区满或空时，需要通过PV操作协调生产者和消费者的动作，防止生产过剩或无货可取。 在操作系统中，信号量的值可以反映等待进程的数量，如信号量当前值为-3，表示有3个等待进程。进程是操作系统中分配资源的基本单位，它可以动态地执行，并在不同的状态间转换。进程和程序的区别在于，程序是静态的，而进程是动态的，具有生命周期。 临界区是指进程中访问共享资源的一段代码，为了保证数据的完整性，同一时刻只能有一个进程位于临界区内。死锁是多个进程互相等待对方释放资源而无法继续执行的状态，它需要满足互斥、占有且等待、不可抢占和循环等待四个条件。操作系统通过各种策略来预防、避免、检测和解除死锁，如银行家算法、资源有序分配法等。 调度是操作系统的关键功能，有剥夺式和非剥夺式两种方式，前者可以在任何时候重新分配处理器，后者则只有在进程完成或主动让出处理器时才会切换。在分时操作系统中，通常使用时间片轮转算法来公平地分配CPU时间。优先级调度可以分为静态和动态，静态优先级在进程创建时确定且不变，动态优先级则可以根据进程行为调整。