2015操作系统期末考试卷-回忆1

操作系统是计算机科学的基础，它管理着计算机的所有资源，包括CPU、内存、输入/输出设备以及文件系统等。以下是对题目中涉及的知识点的详细说明： 一、CPU特权等级 CPU有多个特权等级，通常分为用户模式和内核模式。用户模式下的程序不能直接访问硬件资源，如内存和I/O设备，而需要通过系统调用来请求内核的服务。内核模式则拥有更高的权限，可以执行所有操作。这保障了系统的稳定性和安全性。 二、调度方式与饥饿 调度方式可能导致某些进程长期得不到执行，即“饥饿”。例如，先来先服务（FCFS）调度可能会导致短进程长时间等待；最短作业优先（SJF）调度可能导致长进程饥饿；优先级调度如果优先级不变，高优先级进程可能无限期地阻止低优先级进程执行，产生优先级反转。 三、写时拷贝与内存映射文件 两者都是内存管理的技术。写时拷贝在复制数据时只在写入时才真正分配独立的内存空间，节省内存资源。内存映射文件将文件直接映射到进程的虚拟地址空间，使得对文件的操作如同对内存操作一样高效，同时允许多个进程共享同一份数据。 四、I/O软件设计思想 IO软件通常采用分层设计，例如，用户空间的I/O库、设备驱动、中断处理和硬件。这种分层结构使得系统模块化，易于维护和扩展。以打印机输出为例，用户程序通过系统调用发起打印请求，经过I/O库到驱动程序，驱动程序控制打印机硬件，当打印机完成任务后，通过中断机制通知操作系统，然后返回用户程序。 五、存储管理 1. 内存地址解析涉及到页表、段表等，软件会根据虚拟地址查找对应的物理地址，硬件通过MMU（内存管理单元）实现地址转换。 2. 箭头可能表示从逻辑地址到物理地址的映射过程，反映虚拟内存的设计思想，如分页或分段机制。 3. 设计思想可能是虚拟内存管理和缓存策略，如请求分页、缓存替换算法等。 六、存储系统 1. Unix文件系统中，空闲区记录未使用的磁盘空间；INode节点区存储文件元数据，如权限、大小等；根目录区存放文件和目录的路径信息。 2. 删除一个文件可能需要访问INode和数据块，以解除链接关系并释放空间。 3. 可能讨论的是文件存储的细节，如缓冲区管理或磁盘调度算法。 七、死锁 1. 银行家算法用于避免死锁，判断系统是否处于安全状态，允许资源分配而不致陷入死锁。 2. 预防死锁通过设定规则防止循环等待条件，例如，一次性分配所有资源或避免资源抢占。 八、同步问题 消费者问题可通过信号量解决，使用两个信号量：一个用于同步K个资源，设为K；另一个限制最多5个消费者同时消费，设为5。消费者先P(5)，然后P(K)，消费完成后V(K)和V(5)。 以上内容涵盖了操作系统的基本概念，包括CPU管理、进程调度、内存管理、文件系统、死锁和同步等核心知识点。理解这些概念对于深入学习操作系统至关重要。