北京理工大2022操作系统期末考题详解：进程、线程与内存管理

北京理工大学2022年操作系统期末考试是一门针对计算机科学与技术专业学生的重要课程，考试内容涵盖操作系统的基础理论与实践应用。考试包括简答题和综合题两个部分，旨在考察学生对操作系统核心概念的理解及实际问题的分析能力。 一、简答题部分（共50分，每题5分） 1. **系统保护与CPU状态**: - CPU通常有两种工作状态：用户态（User Mode）和内核态（Kernel Mode）。 - 用户态下执行的是普通应用程序，具有较低权限；内核态下执行系统服务，如中断处理、内存管理等。 - 状态转换由软件或硬件触发，例如系统调用时从用户态切换到内核态，中断处理后返回用户态。 2. **进程与线程对比**: - 进程是独立的执行单元，有自己的内存空间和资源，资源分配和调度独立； - 线程是进程中可并发执行的子任务，共享进程的资源，但有自己的局部变量和栈，有利于减少上下文切换开销。 3. **虚拟存储器**: - 虚拟存储器是逻辑地址空间的概念，其大小理论上可以大于主存和辅存之和，通过虚拟地址映射实现。 - 主要目的是提供更大的地址空间，隔离进程间资源，并优化内存管理。 4. **文件存储管理**: - Linux和Windows使用不同的方法： - Linux：采用页式或段式内存管理，文件系统如FAT、EXT等有自己的逻辑结构。 - Windows：通常使用连续分配或链接分配策略，文件系统如NTFS采用簇和MFT管理文件数据。 5. **SPOOLing技术**: - 将独占打印设备变为虚拟共享设备，通过先存储待打印任务，按优先级顺序逐个处理，提高设备利用率。 6. **Linux文件目录项**: - 分为文件名和inode两部分。好处是简化文件系统设计，提高查找速度，且inode包含了文件的元数据。 7. **NTFS文件卷与FCB**: - NTFS分为文件分配表（MFT）、文件记录、数据区等部分。 - FCB（文件控制块）存放文件元数据，位于MFT中，用于定位和管理文件数据。 8. **Linux进程地址空间管理**: - 包括mm_struct、page_table等数据结构，用于维护进程的虚拟地址空间映射。 9. **Windows文件映射对象（区域对象）**: - 主要作用是映射文件到进程地址空间，便于数据共享和I/O操作。 10. **Linux VFS通用文件模型**: - 包含目录、文件、文件描述符等对象，提供统一接口访问不同文件系统。 - 使用前需加载和初始化文件系统模块。 二、综合题（共50分） 1. **银行家算法示例**: - 需要根据给定的进程资源分配和需求矩阵分析系统的资源安全性。 - 安全性检查依据银行家算法规则，评估资源分配是否会导致死锁或资源冲突。 - P2的请求是否满足安全条件，取决于当前状态下的资源分配策略和剩余资源。 综上，本次考试着重考察了操作系统的基本原理，如处理器管理、进程与线程、内存管理、文件系统、多任务调度以及并发控制算法等内容。学生需要扎实掌握这些核心概念并能灵活运用解决实际问题。