重庆大学操作系统原理期末试卷及答案解析

"该资源是重庆大学《操作系统原理》课程的历年期末考试试卷及答案，主要涵盖操作系统的基础概念、核心功能、系统调用、进程管理、线程模型、I/O机制等多个方面，旨在检验学生对操作系统理论知识的掌握程度。" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它的基本职能在于有效地管理和控制计算机系统中的各种资源，如处理器、内存、硬盘等，并协调不同程序的运行，确保系统的稳定和高效。操作系统还提供了用户界面，使得非专业用户也能方便地与计算机进行交互。此外，它还负责处理I/O操作，通过查询、中断或DMA等方式来实现数据传输。 系统调用是操作系统提供给应用程序的一个接口，是程序请求操作系统服务的唯一入口。每个操作系统都有其特定的系统调用集，它们并非完全相同。系统调用与库函数调用虽然类似，但系统调用更底层，可以直接访问操作系统内核的功能，而库函数可能是在用户空间实现的。 在设计操作系统时，通常会追求通用性，使其能适应不同的硬件和软件环境；安全性，以防止非法访问和数据泄露；可靠性，保证系统在异常情况下仍能正常运行；以及可扩展性，方便添加新的功能和服务。例如，进程调度是操作系统的重要服务之一，用于决定哪个进程应该获得CPU执行，其目标可能包括交互性、响应时间和吞吐量等。 进程是操作系统中执行程序的实例，其PCB（Process Control Block）包含了进程的ID号、状态信息（如就绪、运行、阻塞等）、页表等，但不包含全局变量。进程间的通信模型有多种，如有限缓冲区、生产者消费者、哲学家问题和读者作者问题等。 多线程技术允许在一个进程中创建多个并发执行的线程，共享同一地址空间，从而提高程序的执行效率。然而，多线程并不总是能提高性能，且线程的实现模型包括一对一、多对一、一对多和多对多等。CPU调度算法如SJF（Shortest Job First）可以是抢占式的，目的是优化CPU的利用率，但也要考虑进程的I/O需求和公平性等因素。在调度过程中，从运行态到就绪态的切换可能涉及抢占，而从阻塞态到就绪态的切换通常不涉及抢占。