南京大学操作系统期末考试：概念、策略与计算

"这是一份2008年南京大学操作系统原理与实践I课程的期末试卷，涵盖了操作系统的基础概念、核心机制以及相关的计算问题。试卷包括解释题、简答题和计算题，旨在测试学生对操作系统的理解，如线程、内存管理、文件系统和磁盘调度等知识点。" 这份试卷涉及的知识点丰富多样，以下是详细解析： 1. **解释题**： - **分时操作系统**：一种操作系统，将CPU时间分割成多个时间片，轮流为多个用户或进程服务，使用户感觉好像拥有独占系统一样。 - **模式切换**：在计算机系统中，指从用户模式到内核模式或反之的转换，以执行特权操作或处理硬件中断。 - **快表**：一种高速缓存，用于存储最近使用过的内存地址映射，以加速虚拟地址到物理地址的转换。 - **中级调度**：也称作交换调度，负责将内存中的非活动进程调出到外存，以便腾出空间给新的或已就绪的进程。 - **临界区**：进程中访问共享资源的那段代码，必须互斥执行以防止数据竞争。 - **管道**：一种用于进程间通信的机制，允许数据流从一个进程流向另一个进程。 - **设备独立性**：用户程序可以独立于具体设备进行操作，操作系统提供统一的接口，隐藏设备的具体实现。 - **文件**：在操作系统中，是数据的持久化存储单元，具有名字、类型、权限等属性。 2. **简答题**： - **线程引入的原因和作用**：线程是轻量级的进程，能提高系统并发性和资源利用率，降低进程间的通信成本，提高系统效率。 - **虚存管理中的页面分配和替换策略**：涉及如何分配内存给进程，以及当内存不足时如何选择页面进行淘汰，例如最佳(OPT)、先进先出(FIFO)、最近最少使用(LRU)等策略。 - **PSW的作用和内容**：程序状态字，记录当前进程的状态信息，如条件码、特权级别、中断屏蔽位等。 - **分页机制与分段机制的比较**：分页是按固定大小划分内存，便于硬件实现；分段按逻辑单元划分，利于模块化编程，但可能导致内部碎片。 - **死锁的必要条件及破坏方法**：死锁的四个必要条件是互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待。破坏这些条件可以通过资源预分配、避免环路等待等方式。 3. **计算题**： - **内存管理**：涉及作业调度（FCFS策略）、内存分配以及计算作业周转时间。 - **文件系统**：考察了成组链接法，包括直接索引和多级间接索引，计算访问特定位置数据所需的间接层次。 - **请求分页式虚拟存储管理**：讨论了LRU和第二次机会算法，需要分析页面访问序列，计算物理地址访问序列和缺页率。 - **磁盘调度**：包括电梯调度（最短寻道时间优先SSTF）、扫描算法和最短寻找时间优先算法，需要根据请求序列优化磁盘臂的移动顺序。 通过这份试卷，学生需要对操作系统的基本原理和机制有深入理解，包括并发控制、内存管理、文件系统、I/O管理等方面，同时也需要具备一定的计算能力来解决实际问题。