操作系统试题解析：进程、线程、死锁与内存管理

"山东大学操作系统课程试卷（七）.pdf" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它管理硬件资源，提供服务给用户和应用程序。这份试卷主要考察了操作系统的一些核心概念，包括操作系统类型、系统保护、微内核技术、调度策略、进程与线程、信号量机制、死锁以及内存管理。 一、简答题 1. 批处理系统：主要用于批量处理大量作业，用户提交作业后离场，系统自动完成。优点是资源利用率高，缺点是交互性差。 2. 分时系统：允许多个用户同时使用系统，每个用户感觉就像自己独占系统。提供了交互性，但响应时间可能较长。 3. 实时系统：强调任务响应时间，确保在规定时间内完成特定任务，如航空航天控制系统。 二、操作系统保护 监督程序模式和用户模式是两种运行状态，前者拥有更高的权限，可以访问所有系统资源，后者则受到限制，防止误操作破坏系统。 三、微内核技术 Mach操作系统采用微内核设计，将核心功能最小化，提高系统的稳定性和可扩展性。优点在于模块化，便于更新和维护。 四、调度策略 “先到先服务”调度可能导致短进程饿死，因为长进程可能会持续占用CPU，不让短进程有机会执行。解决方案是结合其他策略，如短进程优先或时间片轮转。 五、进程与线程 1. 进程是资源分配的基本单位，线程是执行的基本单位，进程间通信复杂，线程共享进程资源，通信简单。 2. 非忙等待的信号量，当资源不足时，进程会被挂起，等待资源可用。 3. 如果wait和signal操作非原子化，可能导致多个线程同时修改信号量，引发数据不一致，导致系统不稳定。 4. 解决播放进程和接收进程的同步问题，可以使用信号量和wait/signal操作，确保只有一个进程访问缓冲区。 六、死锁 1. 死锁是多个进程互相等待对方释放资源，无法继续执行的状态。 2. 银行家算法通过预先分配和检查安全性来避免死锁，确保系统不会进入无法满足所有进程需求的状态。 3. 该策略可能导致循环等待，形成死锁。问题在于强制抢占已分配资源可能导致进程无法正常完成。 七、内存管理 1. 分页管理：将主存划分为固定大小的页，进程空间也划分为页，通过页表映射实现虚拟地址到物理地址的转换。 2. 地址抖动：频繁地在主存和磁盘之间移动页面，由于缺页率高造成。原因是工作集过大，或者分配给进程的物理页不足。 3. 给定页面引用序列，如果使用最佳替换算法（OPT），在3个帧的情况下，会产生2次缺页（0-7-0-1-2，需要换出0；0-3-0-3，需要换出1）。