操作系统复习题 (2).pdf

操作系统是计算机系统中的核心软件，它位于硬件和用户软件之间，提供了一个抽象的接口，使得用户可以方便地使用计算机而无需直接操作硬件。操作系统主要关心的问题包括管理和控制计算机硬件资源，如处理器、内存、磁盘等，并且设计用户程序与硬件之间的交互界面，以实现硬件无关性和应用相关性。 系统调用是用户程序调用操作系统功能的唯一合法途径，它是一组预定义的指令集，由操作系统提供并执行。进程是操作系统中执行程序的基本单元，具有独立的内存空间和执行上下文，包括程序代码、数据和状态信息。进程的状态通常包括就绪、运行和阻塞，它们之间在特定条件下可以转换。例如，进程从阻塞状态变为就绪状态通常是由于等待的事件已经发生，如I/O操作完成；从运行到就绪可能是由于时间片用尽，被操作系统调度器抢占了处理器。 进程的并发执行意味着多个进程在时间上的重叠，但并不意味着绝对的同一时刻执行。进程是动态的，有生命周期，包括创建、执行、等待、唤醒和终止等阶段。进程控制块（PCB）是操作系统用来记录和控制进程状态的关键数据结构。在Linux操作系统中，`fork()`系统调用用于创建新的进程，而`exec()`用于加载程序到已存在的进程中执行。 动态分区分配算法中，首次适应算法倾向于首先使用低地址空间的空闲区，可能导致大空闲区被切割，不适合保留大空闲区。最佳适应算法可能容易产生内存碎片，因为它总是选择最小的空闲区分配，导致剩余的空闲区分散。相反，最坏适应算法选择最大的空闲区分配，以避免小碎片，但可能导致大空闲区被快速消耗。 在存储管理中，覆盖与交换技术旨在节省内存空间，通过在主存和辅助存储器之间移动部分程序以确保当前需要的部分在内存中。分段存储管理允许每个段独立地分配内存，段号和段内偏移量共同构成逻辑地址。在分页存储管理中，地址转换通常由硬件完成，每个逻辑地址需要经过转换才能得到物理地址。在没有快表的情况下，访问一次数据可能需要两次内存访问：一次是页表，一次是实际数据。分段和段页式系统的情况类似，但可能需要更多的访问，因为可能存在多级页表。 外部碎片是动态分区分配和段页式存储管理可能出现的问题，因为内存分配和释放过程中留下的小空闲块无法再满足大请求。内部碎片则在固定大小的分区分配，如分页和分段中出现，因为分配给进程的内存单元可能比实际需要的空间大，剩余部分无法再利用。 设备的电子部分通常指的是设备控制器，它是设备与计算机系统之间的接口，负责控制设备的操作并与其通信。设备控制器、控制寄存器、数据寄存器和状态寄存器都是计算机硬件系统的重要组成部分，用于设备管理和数据传输。 操作系统是计算机系统的核心，它通过进程管理和存储管理等机制，有效地调度和利用硬件资源，提供高效、可靠的计算环境。同时，设备管理也是操作系统的重要职责之一，确保硬件设备的正确操作和数据传输。