2005年操作系统辅导笔记

操作系统是计算机科学的基础，它是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，负责调度、分配以及协调计算机系统的各项任务。北京交通大学2005年的操作系统辅导笔记涵盖了操作系统的一些核心概念和重要机制，以下是对这些知识点的详细说明： 1. **多道系统**：多道系统是指在计算机内存中同时装入多个程序，让它们交替运行，形成宏观上的并行执行。通过这种方式，可以充分利用CPU资源，避免空闲，提高系统效率。例如，在批处理系统中，用户提交一批作业，操作系统会调度这些作业在CPU上交替执行，使得CPU利用率显著提升。 2. **临界资源**：临界资源是指一次仅允许一个进程访问的资源，如打印机、磁带机等。若不采用同步机制，多个进程可能同时访问临界资源，导致数据混乱，出现所谓的“死锁”或“竞态条件”问题。例如，两个进程同时尝试写入同一磁盘位置，可能导致数据损坏。 3. **PV操作**：PV操作是荷兰计算机科学家埃德加·科德提出的信号量机制的一部分，用于解决进程同步问题。题目中提到的飞机跑道问题，P操作表示请求进入跑道，V操作表示释放跑道。通过PV操作，可以保证每次只有一个飞机在起飞，从而避免冲突，提高资源利用率。 4. **LRU算法**：LRU（Least Recently Used）是最常用的页面替换算法之一，它将最近最少使用的页面优先替换。在内存不足时，如果某个页面最近未被访问，那么它最有可能在将来也不会被访问，因此优先将其淘汰。题目要求计算在特定条件下，内存大小多少时缺页率小于30%。 5. **二级页表**：二级页表是一种虚拟地址到物理地址转换的机制，它由外层页表和内层页表组成，可以有效地支持大内存空间的寻址。逻辑地址经过两次查找才能确定对应的物理地址。例如，给定的逻辑地址首先在外层页表中查找，找到对应的内层页表项，然后再在内层页表中查找得到物理地址。 6. **设备共享**：设备共享机制允许多个进程同时使用同一设备，但并非并发访问，而是通过轮询、中断等方式进行调度。其优点包括资源利用率高、提高了系统吞吐量。例如，打印机可以设置为缓冲打印，多个进程请求打印时，数据会被放入队列，依次完成打印任务。 7. **UNIX的索引节点（inode）**：在UNIX系统中，每个文件都有一个唯一的inode，存储了文件的元信息，如权限、大小、创建时间等，而文件的实际数据则分散在磁盘的各个位置。引入inode的好处在于快速访问文件信息，提高文件系统的效率。 8. **内存中的索引结点**：内存中的索引结点一般指的是缓存中的数据结构，用来快速访问磁盘上的文件信息。与文件系统中的inode类似，内存中的索引结点是将部分经常访问的inode复制到高速缓存中，以便快速查找和读取文件信息，减少磁盘I/O操作，提高系统性能。 以上就是针对操作系统辅导笔记中涉及的主要知识点的详细解释，这些内容对于理解和设计操作系统至关重要。在学习过程中，理解这些概念及其工作原理对于解决实际问题和优化系统性能具有重要的指导意义。