操作系统核心概念解析：并发、共享与死锁

"这是一份关于杭州电子科技大学计算机操作系统复习题的资料，涵盖了操作系统的基本概念、主要功能、现代操作系统的特性，以及操作系统中的一些关键概念和问题。这份资料旨在帮助学生复习和理解操作系统的各个方面，包括批处理和分时系统的目的与特点、进程的三态转换、信号量机制、临界区和死锁的管理等核心知识点。" 操作系统是计算机系统的核心，它负责管理硬件和软件资源，包括处理机、存储器、设备和文件。处理机管理涉及进程的生命周期，如进程控制、同步、通信和调度。存储管理则关注内存的分配、保护、映射和扩充，以确保高效利用内存资源。设备管理处理设备的分配、缓冲和处理，而文件管理则关注文件存储、目录结构、读/写操作及保护机制。操作系统与用户的接口分为用户接口和程序接口，提供方便的交互方式。 现代操作系统具有并发、共享、虚拟和异步四大特性。并发使得多个任务可以同时执行，共享资源允许不同进程之间共同使用硬件和软件资源，虚拟技术通过模拟提供超出实际硬件能力的服务，异步则意味着系统中的事件并非严格按照时间顺序发生。 批处理操作系统旨在提高系统吞吐量，通过内存中多道作业的并发执行，解决人机交互的低效率和CPU与I/O设备速度差异问题，但缺乏用户交互。分时系统则强调人机交互，允许多个用户同时使用计算机，具有多路性、独立性、及时性和交互性。 进程的三态转换包括就绪态、运行态和阻塞态。进程在特定条件下才能转换，如运行态变为阻塞态通常是因为等待某个事件，而由阻塞态变为就绪态则是在等待的事件完成之后。进程不能直接从就绪态到运行态，必须由操作系统调度决定。 信号量机制用于进程同步和互斥，其值为负表示有相应数量的进程在等待。例如，当信号量S的值为-3时，表明有3个进程因等待S资源而被阻塞。 临界资源是独占性的资源，每次只能有一个进程访问。临界区是进程中访问临界资源的代码段，必须确保同一时刻只有一个进程在临界区内执行。 死锁是多个进程互相等待对方释放资源导致的状态。死锁产生的原因包括资源竞争和进程推进顺序不当，其四个必要条件是互斥、请求和保持、不剥夺和环路等待。处理死锁可以通过预防、避免或检测死锁来实现，比如设置资源分配策略，防止系统进入不安全状态，或者在检测到死锁后进行恢复操作。