计算机专业面试常见基础操作系统原理及其在计算机系统中的作用

一、操作系统概述

操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中最基本、最核心的软件。它是管理和控制计算机硬件与软件资源的系统软件，为计算机用户和其他软件提供运行环境。操作系统负责处理各种硬件资源，如CPU、内存、磁盘等，为用户和其他软件提供接口，使得用户能够方便地使用计算机。

二、操作系统原理

1. 进程管理

进程是操作系统中执行的基本单元，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。进程管理主要包括进程的创建、调度、同步和通信等方面。

（1）进程的创建：操作系统通过创建系统进程和用户进程来启动应用程序。系统进程是操作系统自身运行所必需的进程，如进程管理器、内存管理器等；用户进程是由用户启动的应用程序。

（2）进程调度：操作系统根据一定的调度算法，将CPU时间分配给各个进程。常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、轮转法（RR）等。

（3）进程同步：为了保证多个进程在执行过程中能够协调一致，操作系统提供了进程同步机制，如互斥锁、信号量等。

（4）进程通信：进程之间需要进行通信，以便共享资源和交换信息。操作系统提供了进程通信机制，如管道、消息队列、共享内存等。

2. 内存管理

内存管理负责管理计算机系统中的内存资源，包括内存分配、回收、交换和虚拟内存等。

（1）内存分配：操作系统根据进程的需求，将内存分配给进程。常见的内存分配算法有固定分区分配、动态分区分配、分页分配、分段分配等。

（2）内存回收：当进程执行完毕或不再需要内存时，操作系统回收所占用的内存。

（3）内存交换：当内存不足时，操作系统将部分内存交换到磁盘，以释放内存空间。

（4）虚拟内存：通过将部分内存映射到磁盘，实现内存的扩充。

3. 文件系统

文件系统是操作系统对文件进行组织、存储、检索和管理的系统。它将磁盘上的存储空间划分为文件和目录，为用户提供文件操作接口。

（1）文件组织：文件系统采用一定的组织，如树形目录结构、索引节点结构等。

（2）文件操作：文件系统提供文件创建、删除、读写、复制等操作接口。

（3）文件存取：文件系统根据文件的存储位置，实现文件的存取操作。

4. 设备管理

设备管理负责管理计算机系统中的各种设备，如CPU、内存、磁盘、打印机等。

（1）设备分配：操作系统根据进程的需求，将设备分配给进程。

（2）设备控制：操作系统通过控制程序来控制设备的运行，如启动、停止、读写等。

（3）设备独立性：操作系统为设备提供统一的接口，使得用户和应用程序不必关心具体设备的实现细节。

三、操作系统在计算机系统中的作用

1. 提高资源利用率：操作系统通过合理分配和管理资源，提高计算机系统资源的利用率。

2. 提高系统性能：操作系统采用各种调度算法和优化策略，提高计算机系统的性能。

3. 提高系统可靠性：操作系统提供错误检测、恢复和容错机制，提高计算机系统的可靠性。

4. 提高用户友好性：操作系统为用户提供友用户界面，方便用户使用计算机。

5. 提高系统安全性：操作系统提供安全机制，如用户权限管理、数据加密等，保障计算机系统的安全。

操作系统在计算机系统中起着至关重要的作用。掌握操作系统原理及其在计算机系统中的作用，对于计算机专业毕业生来说至关重要。