操作系统试卷

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它管理着系统的硬件资源和软件资源，为用户提供高效、便捷的服务。本篇文章将根据湖南农业大学操作系统考试的复习提纲，详细阐述相关知识点。 **第一章 操作系统的基本概念** 操作系统的几个主要目标包括：提高资源利用率、提供用户接口、保证系统安全和实现并发执行。并发与并行是两个不同的概念，前者是指多个任务在同一时间段内交替执行，而后者是指多个任务在同一时刻执行。分时系统的关键在于时间片调度，确保所有用户能快速响应。实时系统通常使用抢占式调度算法，如最早截止时间优先（EDF），而分时系统则常采用非抢占式，如轮转法。资源共享通过互斥访问和共享访问两种方式实现。操作系统的四大特征包括：并发性、共享性、虚拟性和异步性，其中并发性是最基本的特征。五大功能包括：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。 **第二章 程序执行与进程管理** 程序顺序执行和并发执行的基本特征体现在状态变化和执行顺序上。前趋图描述了任务间的依赖关系，PCB（进程控制块）用于存储进程的状态信息。进程的创建可能由用户请求、系统初始化或父进程创建。进程阻塞是被动行为，而进程挂起是主动行为。周转时间衡量了从提交到完成的时间。临界资源是同时只能被一个进程使用的资源，进程间的通信有共享内存、管道、消息传递等方式。消息传递有两种实现：直接通信和间接通信。用户级线程与内核级线程的主要区别在于调度的控制权。进程的五种状态：新建、就绪、运行、阻塞和结束，状态转换由系统内部事件驱动，如信号量机制可用于解决进程间的同步问题。 **第三章 进程调度** 选择调度算法时，应考虑用户响应时间和系统效率。时间片轮转适合交互式系统，FCFS（先来先服务）适用于批处理，高优先权和短作业优先适用于各种环境。最低松弛度优先用于优先处理紧迫任务。预防死锁通常破坏互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待这四个条件，不可破坏的是互斥条件。解除死锁的方法包括回滚、剥夺资源和撤销进程。银行家算法是避免死锁的一种策略，例如在资源分配中保证安全性。 **第四章 存储管理** 动态重定位是在程序运行时进行地址转换。在分页或分段系统中，逻辑地址转换为物理地址涉及页表和段表。页表由操作系统创建，记录页的物理位置。地址转换机制中的快表提高了查找速度。虚拟存储器提供比实际物理内存更大的地址空间，其基本实现包括请求分页和请求分段。单地址指令采用直接寻址时，至少需要足够的物理块数来存储地址。缺页处理涉及替换策略，如FIFO和LRU算法，它们决定了哪些页面会被淘汰。 **第五章 设备管理** 设备分类包括块设备和字符设备，磁盘属于块设备，打印机是字符设备。设备分配考虑因素包括设备类型、优先级和资源冲突。分配过程涉及设备控制块、作业控制块、设备状态表和设备分配表。SPOOLing技术通过缓冲池实现设备虚拟化。设备独立性意味着用户不必关心物理设备，而是通过逻辑设备名操作。设备驱动程序、中断处理程序和系统调用共同处理I/O请求。引起饥饿现象的调度算法如FCFS可能导致长时间等待的进程无法获得服务。常见的I/O控制方式包括程序控制、中断驱动、DMA（直接存储器访问）和I/O通道。 **第六章 文件系统** 文件按逻辑结构分为流式文件和记录式文件。符号链实现文件共享，通过链接文件的物理位置。目录查询有顺序搜索和二分搜索两种方式。外存分配方式包括连续分配、链接分配和索引分配。磁盘调度算法如短寻道时间优先（SSTF）可能导致饥饿现象。 以上知识点覆盖了操作系统的重要概念和技术，对于理解和掌握操作系统原理至关重要。通过深入学习这些内容，学生可以更好地准备操作系统课程的考试。