常考计算机操作系统面试习题（一下）

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操作系统基本类型

• 批处理系统
• 分时系统
• 实时系统

操作系统的功能

• 处理机管理
• 存储器管理
• 设备管理
• 文件管理

操作系统的主要任务

• 管理资源：包括 CPU、内存、设备和文件。

进程与线程

• 引入线程的目的是：减少时空开销，线程的唯一标志是 TCB（线程控制块）。
• 引入进程的目的是：使程序能够并发执行，进程的唯一标志是 PCB（进程控制块）。

进程状态转变

• 就绪状态：当前执行的进程因为时间片用完而暂停运行。
• 阻塞状态：因为发生某些事件，进程无法继续执行。
• 活动就绪状态：通过激活原语恢复进程执行。
• 静止就绪状态：通过挂起原语阻止进程继续执行。

内存管理

• 地址变换机构的基本任务：将作业地址空间的逻辑地址转化为物理地址。
• 段页式系统内存访问：
  1. 从内存中取得段基址。
  2. 从内存中取得页号。
  3. 从内存中取得指令或数据。

文件系统与文件管理

• 文件的逻辑结构：
  • 顺序文件
  • 索引文件
  • 索引顺序文件
• 文件的物理存储分配方式：
  • 连续分配：效率高，适合顺序访问。
  • 隐式链接：解决碎片问题，但不支持随机访问。
  • 混合索引方式：UNIX采用的方式。
• 文件存储空间分配：
  • 连续多个盘块存储文件内容，目录项包含文件起始地址和长度信息。
  • 树形目录结构：根结点表示根目录，枝结点表示子目录，叶结点表示文件。
• 文件保护与共享：
  • 文件保护：避免文件受到破坏。
  • 文件共享：允许多个用户共同使用同一个文件。

虚拟存储器

• 基本特征：
  • 多次性
  • 对换性
  • 虚拟性

设备管理

• 设备控制器：是 CPU 和 I/O 设备之间的接口，接收来自 CPU 的 I/O 命令，并用于控制外设工作。
• DMA控制方式：允许 I/O 设备和内存直接交换数据。
• 中断驱动方式：CPU 以字节为单位进行干预。
• DMA 方式：CPU 以数据块为单位进行干预。
• 通道方式：CPU 以一组数据块为单位进行干预。

磁盘调度

• 最短寻道优先算法：优先为离当前磁头最近的磁道上的请求服务。
• 扫描算法：优先为当前磁头移动方向、离当前磁头最近的磁道上的请求服务。

死锁

• 死锁产生的原因：竞争资源和进程推进顺序不当。

信号量机制

• 记录型信号量机制：每次执行 P 操作意味着申请一个临界资源，此时应将 S.value 减 1。如果 S.value < 0，则进程应阻塞。

文件打开与管理

• 文件打开操作：将文件的 FCB（文件控制块）或索引结点复制到内存中，并在用户和文件之间建立连接。

进程与线程的互斥与同步

• 互斥机制：为了避免多个进程/线程同时进入临界区，同步机制应遵循四条准则：
  • 空闲让进
  • 忙则等待
  • 有限等待
  • 让权等待
• 访问控制矩阵：通过访问控制表和访问权限表来实现。

进程同步

• 同步机制：包括空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待四条准则。

进程调度

• 模块功能：负责将对CPU的控制权转交给CPU调度程序。
• 包括：切换上下文、切换到用户态、跳转到用户程序的适当位置并重新运行。

文件分配磁盘块的方法

• 连续分配
• 链接分配
• 索引分配

程序执行条件

• 程序必须放入一个进程，并送入内存（主存、存储）才能被CPU执行。

进程与程序的区别

• 进程是程序的一个实例，是程序的一次执行。

文件访问的用户类型

• 拥有者
• 组
• 其他

指令和数据的内存绑定

• 绑定到内存地址的阶段：
  • 编译时期
  • 加载时期
  • 执行时期

信号量

• 二进制信号量：其变化范围仅限于0和1，也称为互斥信号量。

互斥

• 互斥是一次只有一个进程可以使用一个资源。

死锁的必要条件

• 互斥
• 占有并等待
• 不可抢占
• 循环等待

页面置换算法

• 常用算法：
  • 先进先出 | FIFO
  • 最优置换
  • 最近最少使用

程序状态

• 在执行中的程序被称为进程。

进程间通信机制

• 消息传递 | 管道
  • 包括：消息传递、管道和内存共享。

操作系统的作用

• 操作系统负责计算机硬件的管理，在计算机用户和硬件之间充当中介。

文件的访问方法

• 顺序访问
• 直接访问

内存管理方式

• 分页式
• 分段式
• 段页结合式

操作系统的资源分配

• 操作系统负责计算机资源的分配。

操作系统的主要功能

• 进程管理
• 内存管理
• 文件系统管理
• 安全与保护

进程的内存空间

• 包括：代码、堆栈、数据和堆。

CPU进程调度算法

• 主要算法：
  • 先来先服务
  • 短作业优先
  • 优先级调度
  • 时间片轮转

写时复制 (COW)

• 父进程和子进程开始时共享同一页面。

现代操作系统的基本特征

• 并发
• 共享

微内核操作系统结构

• 基于层次化结构，采用了B/S模式和面向对象技术。

进程与线程

• 引入线程后：
  • 进程作为资源分配的基本单位。
  • 线程作为CPU调度和分派的基本单位。

信号量进行进程互斥

• 临界区应置于P操作和V操作之间。

程序链接方式

• 静态链接
• 装入时动态链接
• 运行时动态链接

首次适应和最佳适应算法

• 首次适应算法：空闲分区以空闲区起始地址递增的次序拉链。
• 最佳适应算法：空闲分区以空闲区大小递增的次序拉链。