2009年操作系统原理与实践I期末试卷_A-答案1

操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理和控制系统的硬件与软件资源，提供用户接口和服务。这篇试卷主要涉及了操作系统的一些核心概念，包括并发与并行、模式切换与进程切换、硬中断和软中断，以及死锁与饥饿的区别和联系。此外，还提到了操作系统中的安全机制、访问控制以及页面置换算法等关键知识点。 1. **并发与并行**： 并发是指多个事件或活动在同一时间间隔内交替进行，而并行则表示多个事件或活动在同一时刻同时发生。并发是时间上的重叠，可以发生在单处理器或多处理器系统中，而并行则通常需要多处理器环境才能实现真正的同步执行。并行是并发的特殊情况，是并发的一个子集。 2. **模式切换与进程切换**： 模式切换是在进程执行过程中，由于系统调用或中断，CPU从用户模式切换到内核模式，或者反之。这涉及到对CPU状态的改变，以允许或禁止执行特定的操作。进程切换则是操作系统在多任务环境中，为了分配CPU资源，将CPU使用权从一个进程转移到另一个进程的过程。模式切换并不总是伴随着进程切换，但进程切换一定会涉及到模式的切换。 3. **硬中断与软中断**： 硬中断是由硬件设备产生的，例如键盘输入或磁盘错误，直接触发CPU中断处理。软中断则是由软件模拟的中断，通常用于实现异步操作，如调度程序或网络协议处理。两者在中断处理的流程上相似，但触发方式和处理对象不同。 4. **死锁与饥饿**： 死锁是当系统中多个进程互相等待对方释放资源，导致都无法继续执行的状态。饥饿则是一个可运行的进程因为其他进程总是优先级更高，导致它无法得到执行的机会，长时间等待。死锁是更极端的饥饿状态，但饥饿不一定会导致死锁，因为它可能是由于资源分配策略或优先级调度导致的。 5. **操作系统安全机制**： 包括认证机制（Authentication）、授权机制（Authorization）、加密机制（Encryption）和审计机制（Audit或Auditing）。这些机制用于保护系统免受未经授权的访问、数据泄露和恶意攻击。 6. **自主访问控制与强制访问控制**： 自主访问控制允许资源的所有者决定谁可以访问其资源，具有较大的灵活性。强制访问控制则基于安全策略，如分级和标记，确保用户只能访问与其权限相符的信息，增强了安全性。 7. **操作系统基础抽象**： 操作系统通过进程（Processor Abstraction）、虚存（Memory Abstraction）和文件（Device Abstraction）这三个基本抽象，实现了对硬件资源的管理和控制，使得用户和程序员可以更加方便地与系统交互。 8. **进程控制块**： 进程控制块（PCB）包含关于进程的重要信息，如进程标识、状态、优先级、队列指针、消息队列信息、上下文信息、文件控制块、内存管理和设备管理状态等，这些都是进行进程管理、通信、中断处理、文件和设备管理的基础。 9. **页面置换算法**： LRU（Least Recently Used）淘汰最近最久未使用的页面；NRU（Not Recently Used）淘汰最近一段时间未被访问的页面；LFU（Least Frequently Used）淘汰最近使用频率最低的页面。每种算法都有对应的实现策略，如使用访问字段、访问位或访问计数器来记录页面使用情况。 10. **虚化技术在设备管理的应用**： 设备管理中的虚化技术通过虚拟设备驱动程序，将共享设备模拟成独占设备，使得多个进程可以同时访问同一物理设备，提高了设备利用率和系统效率。 这些知识点构成了操作系统理论的基础，理解和掌握这些概念对于理解操作系统的运作至关重要。