计算机专业面试基础操作系统原理详解

一、操作系统概述

操作系统（Operating System，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，它是计算机系统的核心与基石。操作系统负责提供用户与计算机硬件之间的接口，使用户能够方便地使用计算机资源。是对操作系统的一些基本概念和原理的详细解释。

1. 操作系统的功能

操作系统的主要功能包括：

– 处理机管理：管理CPU的分配和调度，确保各个进程或线程能够合理地使用CPU资源。

– 存储器管理：管理内存资源，包括物理内存和虚拟内存的分配、回收和保护。

– 文件系统管理：提供文件存储、检索、更新和删除等功能，保证数据的持久化存储。

– 设备管理：管理各种输入输出设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等，提供高效的设备访问。

– 进程管理：管理进程的创建、调度、同步和通信，保证系统的高效运行。

– 用户接口：提供用户与系统交互的界面，包括命令行界面和图形用户界面。

二、进程与线程

进程和线程是操作系统中处理程序执行的基本单位。

1. 进程

进程（Process）是具有一定独立功能的程序某个数据集合上的一次运行活动。进程具有特点：

– 并发性：在同一时间内，多个进程可以并发执行。

– 独立性：进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，具有独立的内存空间和系统资源。

– 动态性：进程的创建、消亡和转换是动态进行的。

– 异步性：进程的执行不受其他进程的制约，具有异步性。

2. 线程

线程（Thread）是进程中的一个实体，被系立调度和分派的基本单位。线程具有特点：

– 轻量级：线程的创建、销毁和切换开销较小。

– 并行性：同一进程中的多个线程可以并行执行，提高程序的执行效率。

– 共享性：线程共享进程的资源，如内存空间、文件句柄等。

三、进程调度算法

进程调度算法是操作系统中的核心算法之一，它决定了进程在处理器上的执行顺序。是几种常见的进程调度算法：

1. 先来先服务（FCFS）

先来先服务算法是按照进程到达就绪队列的顺序进行调度，先到达的进程先执行。

2. 最短作业优先（SJF）

最短作业优先算法是按照进程执行所需的时间进行调度，执行时间最短的进程先执行。

3. 优先级调度

优先级调度算法是按照进程的优先级进行调度，优先级高的进程先执行。

4. 轮转调度（RR）

轮转调度算法将CPU时间划分为多个时间片，每个进程执行一个时间片后，系统将其置于就绪队列的末尾，等待下一次调度。

四、内存管理

内存管理是操作系统的重要组成部分，它负责分配、回收和保护内存资源。

1. 分区分配

分区分配将内存划分为若干个连续的分区，每个分区只能分配给一个进程。

2. 页面分配

页面分配将内存划分为若干个大小相同的页面，进程的虚拟地址空间被划分为若干个页，每个页映射到内存中的一个页面。

3. 段分配

段分配将内存划分为若干个大小不同的段，每个段对应程序的一个逻辑部分。

五、文件系统

文件系统是操作系统管理文件存储的一种机制，它提供了文件的创建、删除、修改和访问等功能。

1. 文件目录结构

文件目录结构是文件在磁盘上的组织，常见的目录结构有单级目录结构、二级目录结构和树形目录结构。

2. 文件系统类型

常见的文件系统类型有FAT、NTFS、ext2、ext3等。

六、设备管理

设备管理是操作系统管理输入输出设备的一种机制，它负责设备的分配、控制和数据传输。

1. 设备驱动程序

设备驱动程序是操作系统与硬件设备之间的接口，它负责将操作系统的命令转换为硬件设备能够理解的指令。

2. 设备分配策略

设备分配策略包括先来先服务、轮询、优先级等。

七、

操作系统原理是计算机专业的基础知识，了解操作系统的工作原理对于计算机专业的学习和工作具有重要意义。本文从操作系统概述、进程与线程、进程调度算法、内存管理、文件系统、设备管理等方面对操作系统原理进行了详细阐述。通过对这些知识点的学习和理解，可以为今后的计算机专业学习和工作打下坚实的基础。