操作系统练习题及答案借鉴.pdf

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它的主要目标是提高资源利用率和方便用户使用。操作系统从早期的单道批处理系统发展而来，旨在解决人机交互和CPU与I/O设备速度不匹配的问题。多道程序设计在单处理机环境下实现了宏观上的同时运行和微观上的交替运行，提升了系统效率。 现代操作系统有两个最基本的特征：并发性和资源共享。并发性允许多个任务在同一时间段内执行，而资源共享则意味着不同任务可以访问和使用相同的硬件和软件资源。此外，操作系统还具备虚拟性和异步性。虚拟性通过虚拟技术提供超越实际硬件限制的服务，而异步性反映了系统中事件发生的非顺序性。 操作系统的核心管理功能包括处理机管理、存储器管理、设备管理和文件管理。这些管理功能确保了资源的有效分配和利用，同时，操作系统提供了友好的用户接口，使得用户能够更轻松地与系统交互。 操作系统有三种基本类型：批处理系统、分时系统和实时系统。批处理系统适合处理大量作业，资源利用率高但交互性差；分时系统则允许多个用户同时使用系统，通过时间片轮转算法实现人机交互；实时系统则强调响应时间的确定性，分为实时信息处理系统和实时控制系统。 在并发执行中，事件在同一时间间隔内发生称为并发，同一时刻发生称为并行。为了处理并发，操作系统引入了进程和线程的概念。进程是操作系统中独立执行的实体，由进程控制块、程序段和数据段组成，具有动态性、并发性、独立性、异步性和结构特征。线程则是进程内的执行单元，减少了上下文切换的开销，提高了并发执行的效率。 进程的生命周期包括创建、调度、执行和撤销。进程状态变化如因时间片用完变为就绪状态，发生阻塞事件变为阻塞状态，用户请求暂停则变为静止就绪状态。挂起和激活原语用于控制进程的运行状态。同步机制遵循空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待的原则，常见的同步工具如信号量机制，用于控制临界区的访问，实现进程间的互斥和同步。 进程通信是不同进程间交换信息的方式，包括共享存储器、消息传递（如管道通信）和消息系统。线程的调度在用户级线程系统中针对进程进行，而在内核支持线程系统中直接调度线程。线程的轻量级特性降低了上下文切换的成本，提升了系统的并发性能。 操作系统练习题涉及的内容涵盖了操作系统的各个方面，通过解答这些问题，可以帮助我们深入理解操作系统的工作原理和管理机制，从而更好地设计、分析和优化操作系统。