操作系统简答:并发并行、进程线程与通信方式
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更新于2024-08-04
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"操作系统简答题(知乎)1"
操作系统是计算机系统的核心组成部分,主要负责管理和控制计算机硬件及软件资源,提供用户界面,以及协调各个程序的执行。本摘要将详细阐述操作系统的一些关键概念。
首先,操作系统的功能主要包括处理机管理、内存管理、文件管理和设备(I/O)管理。处理机管理涉及进程的创建、撤销、状态转换和调度,确保多任务的高效运行。内存管理则涉及内存的分配、回收和地址映射,以优化内存使用。文件管理涉及文件的创建、删除、存取和保护,而设备(I/O)管理负责协调输入输出设备与处理器之间的交互。
并发和并行是两个重要的概念。并发是指多个事件在同一时间间隔内交替进行,给人一种同时进行的错觉。例如,吃面包和写字在同一时间段内交替进行,但并非真正同时。并行则指多个事件在同一时刻确实同时发生,如左手吃面包,右手写字,两者是真正同步的。操作系统通过多任务并发执行,提高了系统资源的利用率。
在操作系统的运行模式中,管态(系统态或核心态)和目态(用户态)的区分至关重要。管态的程序可以执行所有指令,包括特权指令,通常由操作系统内核运行。而目态的程序只能执行非特权指令,以保护系统资源。用户程序通常运行在目态,需要通过系统调用来请求操作系统服务,如访管指令,从而切换到管态。
进程是操作系统中代表执行实体的基本单元,具有独立的内存空间和资源。进程状态的转换包括就绪态、运行态和阻塞态。线程是轻量级的进程,不独立拥有资源,而是共享进程的资源,使得并发执行更为高效。
进程间的通信方法多样,包括共享存储、消息传递和管道通信。共享存储可以通过P/V操作实现低级同步,或者通过开辟共享内存区域实现高级同步。消息传递包括直接通信和信箱通信,通过消息的发送和接收实现进程间的信息交换。管道通信则利用特殊的文件系统,允许一个进程写入,另一个进程读取。
调度是操作系统中分配处理器的关键任务,包括作业调度、内存调度和进程调度。常见的调度算法有先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、时间片轮转(RR)和优先级调度等。高响应比优先调度综合考虑等待时间和执行时间,以提高系统的响应速度。
以上是对操作系统基础知识的总结,涵盖了操作系统的基本概念、进程和线程管理、进程通信以及调度策略等方面,这些内容对于理解和使用操作系统至关重要。
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