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核心组件。在计算机考研模拟试题中,涉及的知识点广泛,涵盖操作系统的重要概念和技术。以下是对这些知识点的详细解释:
1. **系统调用与操作系统内核**:系统调用是用户程序与操作系统交互的接口,通过调用操作系统提供的函数,实现如进程控制、文件操作、设备访问等功能。内核是操作系统的核心,负责调度资源、管理内存、处理中断等。
2. **进程与线程**:进程是系统资源分配的基本单位,拥有独立的内存空间。线程是进程内部的执行单元,共享进程的资源,线程间的切换比进程快,提高了系统效率。
3. **页表与快表**:页表用于实现虚拟内存到物理内存的映射,每个页表项包含物理地址信息。快表(TLB)是高速缓存,存放最近使用过的页表项,加快地址转换速度。
4. **设备独立性**:设备独立性允许用户不关心具体使用哪种设备,而只关注设备的功能,这是通过设备驱动程序和设备无关的I/O软件实现的。
5. **文件控制块与索引节点**:文件控制块(FCB)包含文件的所有信息,如文件名、大小、创建日期等。索引节点(i-node)是文件系统中存储文件元数据的结构,用于快速查找文件。
**填空题**:
1. I/O进程在设备处理时,如果不需要工作,应处于等待(阻塞)状态。
2. 3个进程,每个需要2台打印机,4台打印机的情况下,系统不会出现死锁。
3. FCFS调度下,磁头移动的距离根据题目内容计算;SSTF调度下的距离同样计算,但路径更短。
4. 可以被多个进程共享的代码应该是可重入代码,意味着它能被同时执行而不会引发数据冲突。
5. 引入中断硬件机制,使得CPU可以在等待I/O操作完成的同时执行其他任务。
**回答问题**:
1. 虚拟存储器是利用主存和辅存之间的大容量空间,提供比实际物理内存更大的地址空间。虚拟设备是指将物理设备虚拟化,允许多个用户或进程同时使用。虚拟处理机则是为每个进程提供一个独立的逻辑CPU,使得它们可以并发执行。
2. 进程状态包括就绪、运行、阻塞,状态转换原因包括资源请求、时间片用完、I/O完成等。
3. 磁盘高速缓存用于存储频繁访问的磁盘数据,减少磁盘I/O次数,提高性能。
4. 装入时动态链接在程序加载时完成链接,运行时动态链接在程序运行时才进行链接,后者更灵活,可以动态更新和加载库。
5. 记录型信号量是一种同步机制,wait和signal操作用于控制临界区,防止并发访问冲突。
6. Intel 80386实方式寻址直接映射物理地址,最大1MB;保护方式下,通过段选择子和段内偏移形成逻辑地址,最大寻址空间为4GB。
**同步操作算法**:
利用信号量实现数据采集和计算任务的同步,一般使用一个信号量buffer,初始化为1,采集任务生产数据后减1,计算任务消费数据后加1。
**排序程序优化**:
排序程序主要花费时间在I/O操作,虚拟盘将扩展内存作为额外的存储空间,减少了磁盘I/O次数,因此速度会提升。虚拟盘排序算法主要是读取数据到虚拟盘,再按顺序处理。
这些知识点构成了操作系统的核心内容,理解和掌握它们对于深入学习和研究操作系统至关重要。