2017操作系统期末复习：进程管理与同步问题详解

在2017年的操作系统期末复习提纲中，进程管理是一个重要的知识点，涵盖了多个关键概念和问题。首先，我们讨论了进程的三种基本状态——就绪、运行和等待，以及它们之间的转换，如进程从就绪态变为运行态可能是因为获得了CPU调度，而从运行态变为等待态可能是由于I/O操作。理解这些状态及其转换对于理解和解决进程管理中的问题至关重要。 进程同步和互斥是进程管理的核心，其中临界区的概念强调了同一时刻只有一个进程能够访问特定资源。临界区的保护方法包括使用信号量、互斥锁等机制，确保并发访问的正确性。这里提到的三种经典同步问题包括：互斥、读者-写者问题和生产者-消费者问题。信号量的初值设定对于保证系统的稳定性非常重要，例如，互斥锁的初值为1表示只有一个进程可以进入临界区。 针对不同类型的同步问题，提纲列举了单缓冲区生产者消费者问题的两个变种：一个生产者一个消费者问题和多个生产者一个消费者问题。在单缓冲区情况下，通过信号量或其他同步原语来协调生产者填满缓冲区和消费者读取缓冲区的过程，确保数据的一致性和正确性。多个生产者多个消费者的情况则更复杂，需要更精细的同步策略，可能涉及队列和多个信号量的协调。 最后，提纲探讨了多个生产者多个消费者多个缓冲区的同步问题，这涉及到更深层次的并发控制和资源管理，通常需要更复杂的算法，如 Peterson 解决方案或更高级的数据结构来确保并发操作的有序进行。 操作系统设计时会考虑并发、共享、虚拟化和异步等特性，目的是实现有效的资源管理和合理调度，提供用户友好的接口，并最大化系统性能指标，如吞吐量和响应时间。批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统各有其特点，比如批处理系统强调效率，分时系统关注交互性，而实时系统则对及时性和可靠性有极高的要求。 复习过程中，理解CPU状态、系统堆栈、中断技术、时钟管理以及地址映射等核心概念是不可或缺的。处理机管理涉及CPU状态切换和调度，存储管理则涵盖动态分区分配、交换技术和虚拟存储技术。设备管理涉及到设备独立性、驱动程序和各种I/O控制方式，如缓冲技术、通道技术和磁盘调度。 2017年操作系统期末复习的内容深入且全面，从基础概念到高级问题，旨在帮助学生掌握操作系统的核心原理和实践应用，为理解和解决实际系统中的问题打下坚实基础。