计算机专业面试必备基础知识：操作系统原理详解

一、操作系统的概念和功能

操作系统（Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，它是计算机系统的核心与基石。操作系统的主要功能包括：

1. 进程管理：操作系统负责创建、调度、同步和终止进程，实现多任务处理。

2. 存储管理：操作系统负责分配、回收和管理内存资源，包括虚拟内存、物理内存等。

3. 文件管理：操作系统负责对文件进行组织、存储、检索和管理，提供文件系统的接口。

4. 设备管理：操作系统负责管理各种输入输出设备，包括磁盘、键盘、鼠标、显示器等。

5. 安全管理：操作系统负责保护系统资源，防止非法用户访问和破坏。

6. 用户接口：操作系统为用户提供各种操作命令和图形界面，方便用户与计算机交互。

二、操作系统的层次结构

操作系统分为几层：

1. 内核层：内核层直接运行在硬件上，负责管理计算机的基本资源，如内存、CPU等。它包括进程管理、内存管理、文件系统等核心模块。

2. 核心接口层：核心接口层为上层应用程序提供统一的接口，包括系统调用、设备驱动等。

3. 应用程序层：应用程序层运行在操作系统之上，为用户提供各种功能，如文字处理、图像编辑、网页浏览等。

三、进程与线程

1. 进程：进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，它是具有一定独立功能的程序某个数据集合的一次运行活动。进程具有特点：

（1）动态性：进程在操作系统中动态产生、发展和消亡；

（2）并发性：多个进程在操作系统中可以执行；

（3）独立性：进程作为独立实体运行，具有自己的状态、数据等；

（4）异步性：进程执行过程中可能发生竞争、同步等。

2. 线程：线程是进程中的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。线程具有特点：

（1）轻量级：线程的开销小于进程；

（2）共享：线程共享进程的资源，如内存、文件句柄等；

（3）可并行：多个线程可以在一个进程内并行执行。

四、内存管理

1. 虚拟内存：虚拟内存是一种内存管理技术，通过将硬盘空间映射到内存地址，为程序提供更大的地址空间。虚拟内存具有优点：

（1）扩大了程序可使用的内存空间；

（2）提高了内存的使用效率；

（3）简化了内存分配和回收。

2. 分页存储管理：分页存储管理是一种内存分配技术，将内存分为大小相等的页面，每个页面的大小为4KB或8KB。分页存储管理具有优点：

（1）提高内存利用率；

（2）简化内存分配；

（3）易于实现页面置换算法。

3. 段式存储管理：段式存储管理是一种将内存分为多个大小不等的段，每个段表示程序的一个逻辑单元的内存分配技术。段式存储管理具有优点：

（1）提高了内存的利用率；

（2）简化了内存分配；

（3）易于实现段保护。

五、文件系统

文件系统是操作系统中负责管理文件的子系统，它将数据存储在磁盘等存储设备上。文件系统具有功能：

1. 文件组织：文件系统将数据组织成文件，并对文件进行分类、命名、存储。

2. 文件访问：文件系统提供各种操作命令，如创建、删除、复制、移动、打开、关闭等。

3. 文件保护：文件系统通过权限设置、加密等保护文件不被非法访问。

操作系统是计算机系统的核心，掌握操作系统原理对计算机专业学生具有重要意义。本文简要介绍了操作系统的概念、功能、层次结构、进程与线程、内存管理以及文件系统等方面的基础知识，希望能对计算机专业面试有所帮助。