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操作系统基本知识 操作系统是一管理电脑硬件与软件资源的程序同时也是计算机系统的内核与基石以下是由小编整理关于操作系统基本知识的内容希望大家喜欢 一、操作系统基本知识基本概念题 1、(进程)是操作系统中可以并行工作的基本单位也是核心调度及资源分配的最小单位它由(程序、数据和PCB)组成它与程序的重要区别之一是：(它有状态而程序没有)在SMP系统中操作系统还提供了(线程)机制它是(处理器分配)的最小单位 对于进程而言包括以下几个方面： (1)进程是程序关于某个数据集的一次运行具有动态性和并发性(2)进程是核心调度及资源分配的最小单位也是可并行工作的基本单位(3)进程是由程序、数据和进程控制块(PCB)组成的 (4)进程是一种轻量级进程一个进程可以由1个或多个线程组成(5)进程是处理器分配的最小单位 (6)线程通常通常用于对称多处理系统(SMP)中 2、存储管理的任务核心是存储空间的分配与(回收)而现代操作系统中有多种的存储空间分配方案其中将“存储空间分成大小不等的区域根据用户要求动态分配”的方法称为(要变分区分配) 分析：现代操作系统中使用的分配方案主要有以下几种： (1)单一连续分配：不分区所有用户空间给某个进程或作业 (2)固定分区分配：分成大小不等的区域区域分完后固定不变 (3)可变分区分配：分成大小不等的区域根据用户要求动态分配 3、在计算机系统中采用磁盘高速设备虚拟多个“高速”的打印等低速设备的技术称为(Spooling) 分析：Spooling技术就是通过高速设备作为缓存将低速设备上的任务以队列存储起来以提高给用户的响应时间 4、在UNIX操作系统中与Windows操作系统中“快捷方式”类似的概念是(文件链接) 分析：它只是在当前目录下创建一个文件项但没有复制真正的内容而且当原文件改变时这个链接文件也会改变 5、嵌入式操作系统：主要应用于受限的硬件环境中CPU、内存、存储的资源相对受到较高的限制而且硬件选择较多用户日常操作比较密集并且现在都朝着“联网使用”的趋势发展因此应该(具有较强的实时性)(拥有强大的网络功能)、(良好的移植性);但由于存储有限因此是不可能实现海量数据处理能力的 现代流行的嵌入式操作系统有40多种主要的派系有三个：最悠久的PalmOS、开源的嵌入式Linux以及windows的嵌入式版本(最早是windowsCE后来发展为适用于PDA的pocketPC和适用于智能手机的smartPhone)而FreeBSD是一个UNIX开源实现属于PC操作系统之列 二、操作系统基本知识概念比较题 1、将一些主存中的页淘汰到外存腾出空间给要使用的页这个过程就是Swapping 页面调度算法有： (1)最优算法：这显然是我们追求的目标但由于要实现最优就是要使得未来的缺页次数最少这需要根据未来的“页面需求”才能够决策但我们无法预知未来因此仅仅是理论上的调度算法 (2)随机算法：也就是随机地换出一些页由于这种算法实现起来比较简单因此也是一种可能的算法 (3)先进先出：由于最先调入的页就意味着其驻留时间最长,因此将其调出也是一种比较合理的方案 (4)最近最少使用：虽然我们无法预知未来但我们可以总结过去因此我们可以将最近最少使用的页调出因为它们不用的概率更高一些 “后进先出”的调度思路显然是将最后调入的页先置换出去但由于存储具有“时间局部性”因此刚调入主存的页面在一段时间内访问的需求肯定是比较大的这时如果将其置换出去显然易于造成“颠簸”因此显然是不合理的调度算法 2、操作系统的结构设计模式有多种其中“所有处理机运行且共享一个内存”的设计结构是(对称多处理模式)结核它的特点是(适合共享存储器结构的多处理系统)(分析要点：所有处理机就是多处理器) 三、操作系统基本知识工作原理题 1、虚拟存储管理系统的基础是程序的(局部性)理论这个理论的基本含义是指程序执行时往往会(不均匀地)访问内存储器程序的(局部性)现在(时间局部性)和(空间局部性)上(时间局部性)是指最近访问的存储单元可能马上又要访问(空间局部性)是指马上访问的单元而其附近的单元也可能马上访问 根据这个理论DENNING提出了工作集理论工作集是进程运行时频繁地访问的页面集合在进程运行时如果它的工作页面都在(主存储)器内能够使该进程有效地运行否则会出现频繁的页面调入/调出现象 虚拟存储的核心是“用磁盘等外存去扩展主存”就是将一部分信息放在磁盘上等需要时再调到主存中这样就可以在“逻辑上扩大主存的空间” 从中得出两个结论： (1)经常会访问刚访问过的存储单元时间局部性 (2)当某个存储单元被访问过其邻近的单元就很可能被访问(也就是对存储访问有成组的倾向)空间局部性 这也就是说明对内存的访问是不均匀的局部的而对于最后的问题而言事实上只要根据“否则会出现频繁的页面调入/调出”中可以看出显然就是当工作页面都在“主存储器”中时无须换页 2、WindowsNT中运行在核心态的子系统是(执行体)而进程就是由(执行体)中的(对象管理器)负责创建和删除的分析：WindowsNT可以分为执行体和保护子系统前者运行在核心态后者运行在用户态而保护子系统主要包括环境子系统、集成子系统两类而WindowsNT的进程是由执行体中的对象管理器负责创建和删除的每个进程创建时只有一个线程根据需要可以创建更多的线程四、原理应用题： 1、进程PA不断地向管道写数据进程PB从管道中读数据并加工处理如图如果采用PV操作来实现进程PA和进程PB的管道通信并且保证这两个进程并执行的正确性则至少需要(2个信号量信号量的初值是0、1) 对于信号量的个数与初值而言需要掌握以下几个要点： (1)控制互斥只需1个信号量信号量的值是“临界区”的数量(或指可重入的个数) (2)控制同步需要2个信号量信号量的值分别用于管理“同步区”的满值和空值;因此如果“同步区”的个数是1则可以省去一个信号(3)经典的“生产者消费者”问题是“互斥+同步”的控制通常需要3个信号量 而本题中这个经典的“生产者消费者”的问题其中进程PA和进程PB分别是生产者和消费者管道为临界区根据上面的原则我们知道在程序中应该设置1个同步信号量(同步区为1)为1时说明管道已满拒绝PA再写入数据为0时说明管道为空拒绝PB再读出数据管道初始是没有数据的所以初始值为0(特别情况即管道的大小为1个单位);程序还需要1理互斥信号量来保证程序只有一个进程访问管道初始