操作系统复习重点：进程、页表、DMA等概念解析

"操作系统期末复习1.doc" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理和控制计算机的硬件及软件资源，提供各种服务供用户和应用程序使用。在操作系统中，有一些关键概念和技术，这里将根据提供的内容进行详细解释。 1. 进程互斥：在多任务环境中，进程互斥是指当两个或更多进程需要访问同一临界资源时，一次只有一个进程能够访问，其他进程必须等待。这是为了避免数据冲突和保证数据的一致性。 2. 页表：页表是操作系统中的一个重要数据结构，用于管理虚拟内存到物理内存的映射。每个进程都有自己的页表，通过页表，系统可以将进程的逻辑地址转换为实际内存地址。 3. 文件目录：文件目录是文件管理系统的一部分，它记录了文件的基本信息，如文件名、类型、属性、创建和修改时间、文件大小以及文件在存储设备上的位置。用户通过文件名即可查找和访问文件，实现了“按名访问”。 4. DMA（直接存储器访问）：在DMA模式下，外设可以直接与内存交换数据，无需CPU介入，提高了数据传输效率，减轻了CPU的负担。 5. 进程同步：进程同步是指多个相互协作的进程在执行过程中，需要按照一定的顺序或约定协同工作。例如，通过信号量、互斥锁等同步机制，确保进程间的操作正确排序，避免数据竞争。 6. 段表：段表是内存管理的一种手段，每个进程的逻辑地址空间被分为多个段，段表记录了这些段在内存中的起始地址和长度，帮助系统进行地址转换。 7. 文件保护：文件保护机制用于防止未经授权的访问、修改或删除文件，确保文件的安全性和完整性。 8. 通道：通道是I/O处理单元，可以在CPU执行其他任务的同时，独立地处理主存和外设之间的数据传输，实现了I/O操作的并行性。 9. 线程：线程是CPU调度的基本单位，比进程更轻量级，一个进程中可以包含一个或多个线程，它们共享进程的资源，但拥有各自的执行上下文。 10. 地址重定位：地址重定位是将程序的逻辑地址转换为内存的实际物理地址的过程，使得程序能在内存的任何位置正确执行。 11. FAT：FAT（文件分配表）是一种文件系统，常用于MS-DOS和早期的Windows系统，用于管理和存储文件在磁盘上的位置信息。 12. 中断：中断是CPU处理突发事件的一种机制，当系统检测到外部或内部事件（如键盘输入、定时器溢出）时，会暂停当前任务，转而执行相应的中断服务程序。 问答题1： 进程是程序在操作系统中的一次动态执行过程，具有并发性、异步性、动态性和独立性等特征。程序是静态的，包含了执行指令的集合，可以被多次执行，而进程是程序执行的实例，是临时的。一个程序可以被多个进程执行，而一个进程可以包含一个或多个程序。 问答题2： “生产者/消费者”问题是一个经典的同步问题，生产者进程生成数据并放入缓冲区，消费者进程从缓冲区取出数据并消费。通常使用信号量机制解决，设置两个私有信号量full（表示缓冲区是否已满）和empty（表示缓冲区是否为空），一个公用信号量mutex（用于互斥访问缓冲区）。生产者在缓冲区未满时才能生产数据，消费者在缓冲区非空时才能消费数据，同时所有对缓冲区的操作都需互斥进行，以避免数据的不一致性。