操作系统选择题解析

"操作系统复习题" 操作系统是计算机系统的核心组件，负责管理和控制计算机硬件和软件资源，以提供高效、安全的环境供用户和应用程序使用。操作系统可以分为多种类型，如批处理系统、分时系统、实时系统和网络操作系统等。在这些系统中，操作系统通过多道程序设计技术来提升CPU和外部设备的利用率，使得处理器和输入/输出设备能够并行工作，从而提高整体效率。 多道程序设计技术是操作系统中的一种关键机制，它允许在单一处理机上同时运行多个程序，通过时间片轮转的方式分配处理器资源。在分时操作系统中，如果时间片固定，而用户数增加，响应时间会变长，因为每个进程可获得的CPU时间相应减少。为了有效地实施多道程序设计，系统必须具备处理器与外设并行工作的能力，而不仅仅是处理器执行指令速度快或主存储器容量大。 在计算机启动时，系统会自动执行引导程序，它的任务是加载操作系统到内存中并初始化必要的硬件，然后将控制权交给操作系统。在操作系统中，进程是竞争和分配资源的基本单位，它们在内存中独立存在并有自己的上下文。用户程序在目态下试图执行特权指令会导致访管中断，这是系统保护机制的一部分，防止非管理员用户进行危险操作。 程序在多道环境下并发执行会失去封闭性，即其执行结果可能受到其他进程的影响，表现出间断性和不可再现性。设计者必须考虑如何消除这些影响，确保系统的稳定性和可靠性。例如，通过同步机制和互斥访问控制可以消除间断性，通过适当的调度策略可以避免不可再现性。 在单处理器系统中，进程调度从就绪态的进程中选取一个进程执行。当一个运行进程的时间片用完后，它会变为就绪状态，等待再次被调度。进程从就绪状态进入运行状态通常是因为被操作系统选中占有处理器资源。在并发环境中，进程状态的转换是常见的，例如，进程可能会因等待资源而变为阻塞状态。 在多资源共享问题中，预防死锁的方法包括限制资源的预先分配。例如，如果有N个进程共享6台打印机，每个进程需要2台，那么当N≤3时，系统不会死锁，因为每个进程最多只能获得其所需资源的一半，系统仍有空余资源。类似地，如果有三个并发进程，每个都需要4个同类资源，至少需要10个资源才能保证系统不发生死锁。 对于互斥资源的管理，互斥信号量用于控制对资源的访问，以确保同一时间只有一个进程使用。在本例中，与三台打印机对应的互斥信号量初始值应为3，表示最多有三个进程可以同时访问打印机。 通过以上解析，我们可以看到操作系统中的核心概念和原理，包括操作系统的作用、多道程序设计、进程管理、资源分配、死锁预防以及同步机制等。这些都是操作系统理论的重要组成部分，也是理解和解决实际问题的基础。