操作系统原理天津大学作业答案.pdf

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它是一组管理计算机硬件和软件资源的系统软件，为用户提供方便的接口，实现资源的有效管理和任务调度。操作系统的基本特征包括程序的并发执行、资源共享和操作的异步性，这些特性使得多道程序设计成为可能，提高了计算机系统的效率和灵活性。 在操作系统中，进程是系统中执行程序的实例，它包含进程实体和资源。原语是操作系统内部使用的、具有原子性的指令序列，用于完成特定任务，如进程调度、内存管理等。死锁是指多个进程互相等待对方释放资源而无法继续执行的状态，是操作系统中需要避免的问题。快表是一种高速缓存，用于加速内存地址的翻译，提高系统性能。写时拷贝技术允许父子进程共享虚拟内存空间，只有在需要写入时才复制内存页，从而节省资源。 虚拟存储器通过请求调入和置换机制，使得比实际物理内存大的多的逻辑内存得以使用，提高了大内存需求程序的运行能力。缓冲池则解决了CPU与I/O设备速度不匹配的问题，通过统一管理缓冲区，提高系统效率。作业是用户提交给系统的计算任务，包括一系列的操作。互斥原则保证了同一时间内只有一个进程可以访问临界资源，防止数据错误。 操作系统中的进程调度分为抢占式和非抢占式。抢占式调度虽然能够更快速响应高优先级的进程，但会增加系统开销，因为需要频繁保存和恢复进程上下文。作业调度和进程调度的主要区别在于作业调度主要关注作业的启动和进入内存，而进程调度则关注已处于内存的进程如何获取CPU执行权。 引入进程概念是为了在多任务环境中实现程序的并发执行，使得多个程序可以在同一时间片段内看似同时运行。这提高了资源利用率和系统响应时间，但也增加了系统管理的复杂性，如需要处理进程间的通信、同步和互斥问题。内存管理的主要功能包括内存分配、保护、地址映射和内存扩充，旨在有效利用内存，防止数据破坏，实现逻辑地址到物理地址的转换，并通过虚拟存储技术扩大可用内存的感知大小。 P、V操作是信号量机制的两个基本原语，用于进程间的同步和互斥。P操作表示进程请求资源，将信号量S减1，若S小于0，则进程会被阻塞并放入等待队列。V操作则表示进程归还资源，将信号量S加1，如果S仍小于0，说明还有等待该资源的进程，此时唤醒一个等待进程。这两个原语在多进程协作中起到了关键作用，确保了资源的安全共享和正确同步。