并发、并行、模式切换与进程切换详解及死锁与饥饿辨析

在2009年操作系统原理与实践I期末试卷(A卷)中，题目涵盖了操作系统的关键概念和安全机制。以下是对每个问题的详细解释： 1. **并发与并行的关系**： 并行是指在物理上同时执行多个任务或事件，如多处理器系统中的独立执行。并发则是指在单个时间段内，多个任务或事件交替执行的逻辑现象，即使它们可能并非同时在硬件上执行。两者关系在于并行是并发的极端形式，即在特定时刻可以实现多个任务的真正并行，而并发则更普遍，即使在单线程环境中，通过时间片轮转也能实现并发。 2. **模式切换与进程切换的关系**： 模式切换涉及到进程从用户态（普通程序执行状态）切换到内核态（操作系统核心处理状态），通常是因为系统调用或中断。进程切换涉及的是CPU资源的分配，即将CPU控制权从一个进程转移到另一个进程。模式切换不一定导致进程切换，但每次进程切换都会包含一次模式切换，因为必须确保正确切换上下文。 3. **硬中断和软中断的区别与关系**： 硬中断是由硬件设备直接触发的中断，例如定时器或外部输入，而软中断是操作系统模拟的中断，用于实现模拟异步执行。两者共享中断处理的一般流程，包括中断请求、中断屏蔽和中断服务，但在触发机制上有所区别。尽管如此，它们都是操作系统内核处理中断的重要手段。 4. **死锁与饥饿的定义及关系**： 死锁是指系统中一组进程互相等待对方释放资源，导致所有进程都无法向前推进的状态。饥饿则指一个进程永远无法获得执行机会，因为它总是被优先级更高的进程阻塞。死锁是饥饿的一种特殊形式，但并非所有处于饥饿状态的进程都一定形成死锁，因为饥饿可能导致进程暂时放弃资源。 5. **操作系统安全机制**： 常见的安全机制包括： - 认证机制 (Authentication): 验证用户身份以防非法访问。 - 授权机制 (Authorization): 控制用户对系统资源的访问权限。 - 加密机制 (Encryption): 保护数据传输和存储的机密性。 - 审计机制 (Auditing): 监控系统活动，记录和分析可疑行为。 6. **自主访问控制与强制访问控制**： 自主访问控制允许资源的所有者自行决定对哪些用户开放权限，强调个人权限设置。强制访问控制则根据预先设定的密级和权限规则来控制访问，不依赖于资源所有者的判断，更侧重于组织和系统的整体安全策略。 二、简答题部分可能会涉及操作系统的核心原理，如处理器管理、内存管理、文件系统、并发调度等内容，考生需结合理论知识和实际应用来阐述这些概念和它们在操作系统中的作用。