在准备考研计算机专业考试的过程中,理解操作系统概念是至关重要的一个环节。操作系统是计算机系统的核心软件,负责管理和控制计算机硬件与软件资源,提供了用户与计算机交互的界面。以下将详细探讨操作系统中的进程管理、存储管理和设备管理三大主要概念。
进程管理是操作系统设计的核心部分之一。进程是计算机中资源分配和调度的基本单位,它具有生命周期,并且可以处于多种状态。进程管理的主要功能包括进程控制、进程同步、进程通信和进程(线程)调度。进程控制涉及创建、撤销进程,以及改变进程状态。进程同步解决的是多个进程访问共享资源时出现的竞态条件,常用的同步机制包括P、V操作和信号量。进程通信是进程之间交换信息的方式,而进程调度则是决定哪个进程获得CPU的控制权。
进程管理中的重点包括进程的基本概念和特征,如进程的定义、进程的状态及其转换、进程控制块(PCB)的组成、进程的基本属性等。进程的动态性、并发性、独立性、异步性和结构性(程序、数据、PCB)是其基本特征。此外,进程与线程的区别,以及它们在计算机系统中的作用也是理解进程管理的关键。
存储管理部分主要讲述了内存的分配、内存共享与保护、地址映射和内存扩充。内存分配涉及物理内存和逻辑内存的概念,以及内存的地址映射和重定位。地址重定位包括静态地址重定位和动态地址重定位两种方式,它们各有优缺点。虚拟存储器是现代操作系统的关键技术之一,它能够从逻辑上扩展实际物理内存的容量。
在设备管理方面,设备管理的功能主要分为设备分配与回收、缓冲管理、设备处理(驱动)。设备管理需要处理低速、中速和高速设备的分类,以及字符设备和块设备的差异。中断和通道的概念对于理解设备的I/O操作至关重要。中断是CPU响应设备请求并切换控制权的机制,而通道是一种独立于CPU的I/O控制部件。SPOOLing技术通过模拟独占设备的方式来提高设备使用效率。RAID技术则通过磁盘阵列控制器来提高磁盘系统的可靠性和性能。
I/O控制方式中,程序查询方式、中断驱动方式、直接存储器访问(DMA)方式和通道控制方式等不同类型的I/O控制机制,也应当被考研学生所掌握。
总体来说,考研计算机科目中操作系统概念的掌握,需要对进程管理、存储管理和设备管理三大块有系统性的理解和深入的分析。这些知识不仅有助于应对考研专业课的考试,而且对于日后的计算机科学研究和工程实践同样具有重要的意义。