计算机专业面试必备基础计算机操作系统概述及原理

一、操作系统概述

计算机操作系统（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，负责管理计算机的硬件资源、软件资源、数据资源以及用户资源，为用户提供一个良工作环境。是操作系统的一些基本概念：

1. 进程：进程是操作系统中执行程序的基本单位，是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位。进程由程序、数据和进程控制块组成。

2. 线程：线程是进程中的一个实体，被系立调度和分派的基本单位。线程是进程的一部分，具有自己的堆栈和局部变量。

3. 进程调度：进程调度是指操作系统根据一定的策略，将CPU分配给就绪状态的进程。常见的调度算法有先来先服务、短作业优先、轮转等。

4. 死锁：死锁是指多个进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种僵持状态，每个进程都在等待对方占有的资源。

5. 内存管理：内存管理是操作系统的一项基本功能，包括内存分配、内存回收、内存保护等。

6. 文件系统：文件系统是操作系统中用于组织、存储和管理数据的结构。常见的文件系统有FAT、NTFS、ext4等。

二、操作系统原理

1. 进程管理：操作系统通过进程管理，实现多道程序的并发执行。进程管理包括进程的创建、消亡、切换和同步等。

（1）进程的创建：操作系统在接收到用户创建进程的请求后，为该进程分配资源，如内存、处理器等，并将进程状态设置为就绪状态。

（2）进程的消亡：进程完成任务后，操作系统回收其占用的资源，并将进程状态设置为终止状态。

（3）进程切换：当CPU从一个进程切换到另一个进程时，操作系统保存当前进程的状态，将新进程的状态设置为就绪状态。

（4）进程同步：多个进程在执行过程中，可能需要协调它们之间的执行顺序。进程同步主要依靠信号量、互斥锁、条件变量等机制实现。

2. 存储管理：存储管理包括内存分配、内存回收、内存保护等。

（1）内存分配：操作系统根据进程的需求，为其分配内存空间。常见的内存分配策略有固定分区、可变分区、分页、分段等。

（2）内存回收：当进程完成任务后，操作系统回收其占用的内存空间，以供其他进程使用。

（3）内存保护：操作系统通过内存保护机制，防止进程访问不属于自身的内存空间。

3. 文件管理：文件管理主要负责数据的存储、检索和更新。

（1）文件的创建：操作系统根据用户的需求，创建文件，并为文件分配存储空间。

（2）文件的存储：操作系统将文件存储在硬盘等存储设备中。

（3）文件的检索和更新：用户可以通过文件名、文件属性等信息，查找文件。用户可以对文件进行修改、删除等操作。

4. 设备管理：设备管理负责管理计算机系统中的各种外部设备，如打印机、扫描仪等。

（1）设备分配：操作系统为进程分配所需的设备资源。

（2）设备控制：操作系统对设备进行控制和调度，提高设备的利用率。

三、操作系统应用

操作系统广泛应用于个人计算机、服务器、嵌入式系统等领域。是一些常见的操作系统：

1. Windows：微软公司开发的操作系统，广泛应用于个人计算机和服务器。

2. macOS：苹果公司开发的操作系统，主要用于MacBook等苹果产品。

3. Linux：开源的操作系统，具有丰富的功能和良性能。

4. Android：谷歌公司开发的操作系统，主要用于智能手机、平板电脑等移动设备。

5. iOS：苹果公司开发的操作系统，主要用于iPhone、iPad等苹果产品。

操作系统是计算机系统的核心，掌握操作系统原理和应用对于计算机专业学生至关重要。在面试过程中，了解操作系统的基础知识，能够展示出扎实的计算机专业素养。