操作系统原理是计算机科学中的核心课程,主要研究如何管理和控制计算机硬件和软件资源,以提供高效、可靠的服务。以下是对试卷中涉及的知识点的详细解释:
1. **进程**:在操作系统中,进程是程序在内存中的实例,拥有独立的执行环境和资源。每个进程都有自己的地址空间和上下文,包括程序计数器、栈、全局变量等。
2. **权能表**:权能表是操作系统用于实现访问控制的一种机制,它将系统的保护矩阵分解为行向量,并存储这些向量,描述了不同主体对客体的操作权限。
3. **虚拟存储器**:虚拟存储器允许程序使用超过物理内存容量的地址空间。通过页面交换技术,虚拟地址被映射到实际的物理内存或磁盘上的页文件,从而实现了逻辑地址与物理地址的分离。
4. **进程同步**:在多道程序环境中,进程同步是指一组并发进程通过消息传递相互协调,确保它们以正确的顺序和时间执行,避免资源竞争导致的死锁等问题。
5. **文件系统**:文件系统是操作系统中管理文件的组件,负责文件的创建、删除、读取、写入等操作,以及文件的组织和存储。
6. **系统调用与过程调用的区别**:
- **调用形式**:系统调用通过中断机制执行,而过程调用是直接转移指令。
- **被调用代码位置**:系统调用的代码在操作系统内核中,而过程调用的代码通常在用户程序中。
- **提供方式**:系统调用由操作系统提供,固定不变;过程由编译器或程序员提供,可能随程序变化。
- **调用实现**:系统调用需要从用户态切换到核心态,而过程调用在用户态执行。
7. **死锁**:死锁是多个进程相互等待对方释放资源而形成的僵局。死锁产生的四个必要条件是互斥、占有并等待、不可剥夺和循环等待。
8. **作业调度**:
- **先来先服务(FCFS)**:按照作业到达的顺序进行调度,公平但可能导致长作业等待时间较长。
- **高响应比优先**:结合等待时间和执行时间计算响应比,优先调度响应比高的作业,兼顾短作业和长作业。
试卷中的计算题涉及到作业调度算法的平均周转时间和平均带权周转时间的计算。例如,FCFS调度算法下,作业的周转时间是提交时刻到完成时刻的时间差,而带权周转时间是周转时间除以执行时间。不同的调度算法关注点不同,FCFS更注重公平性,而高响应比优先试图平衡等待时间和执行时间。
以上就是试卷中涉及的操作系统原理的主要知识点,包括进程管理、访问控制、虚拟存储、文件系统、系统调用、死锁和作业调度等。这些内容是理解操作系统运行机制的基础,对于学习和掌握操作系统至关重要。