2020年10月高等教育自学考试操作系统真题解析

"02326操作系统2020年10月高等教育自学考试全国统一命题考试，涉及操作系统的基础概念、设计过程、处理器运行模式、存储器编址、系统调用、多道程序设计、进程状态、临界区、信号量及死锁预防等知识点。" 操作系统是计算机系统中的核心软件，它管理并协调计算机硬件和软件资源，为用户提供服务。在操作系统中，引入了运行模式的概念，主要有用户模式和特权模式。用户模式下，用户可以执行大部分程序，但对关键系统资源的访问受到限制，以防止错误操作导致系统崩溃。特权模式则允许执行系统级任务，如修改系统设置或管理系统资源。 操作系统的设计过程通常包括功能设计、算法设计和结构设计。功能设计定义系统应实现哪些功能，算法设计关注如何高效地实现这些功能，而结构设计则关注系统的组织和模块化。 存储器的最小编址单位是二进位，但通常操作系统以字节作为基本的存取单位。在处理器的寄存器中，程序状态字记录了处理器的运行模式信息，包括是否在用户模式或特权模式下运行。 系统调用是用户程序请求操作系统服务的一种方式。当用户程序执行系统调用时，处理器的工作状态会从用户模式转换为特权模式，以便能够执行受保护的系统操作。 多道程序设计允许多个进程并发执行，可以有效减少处理器空闲时间，但可能会增加调度次数。并发运行的进程可能存在各种状态组合，如运行、就绪和阻塞态。例如，可能存在1个运行态进程，1个就绪态进程，以及8个阻塞态进程。 临界区是指访问临界资源的那段程序，为了保证资源的安全使用，通常需要通过同步机制来控制。在具有N个进程的系统中，若允许M个进程同时进入临界区，则处于等待状态的进程最多为N-M个。 在解决生产者-消费者问题时，信号量S用于互斥使用缓冲区，其初始值应设为1，确保任何时刻只有一个生产者或消费者可以访问缓冲区。资源的有序分配策略是预防死锁的一种方法，它破坏了循环等待条件，从而避免死锁的发生。 死锁是指多个进程因互相等待对方持有的资源而形成的僵局。避免死锁的方法包括预防、避免和检测恢复，其中资源的有序分配策略属于预防策略，它要求系统按照某种预设顺序分配资源，打破循环等待。