计算机专业面试常见基础操作系统原理解析及答案

一：什么是操作系统？它有什么作用？

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，它是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。操作系统的主要作用包括：

1. 资源管理：操作系统负责管理计算机的硬件资源，如CPU、内存、输入输出设备等，确保资源的合理分配和高效利用。

2. 程序执行管理：操作系统为用户程序提供运行环境，包括程序调度、内存管理、输入输出管理等。

3. 数据管理：操作系统提供文件系统，管理数据存储和检索，保证数据的安全性和完整性。

4. 用户界面：操作系统提供用户与计算机交互的界面，如命令行界面（CLI）和图形用户界面（GUI）。

5. 提供接口：操作系统为应用程序提供接口，使得应用程序可以调用操作系统提供的功能。

二：请解释进程和线程的概念及其区别。

进程（Process）和线程（Thread）是操作系统中处理程序执行的基本单位。

进程：

– 进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。

– 每个进程都有自己的地址空间、数据栈和程序计数器。

– 进程是“重量级”的，其创建、切换和销毁都需要较大的开销。

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。

– 线程共享进程的地址空间和其他资源，但拥有自己的栈和程序计数器。

– 线程是“轻量级”的，其创建、切换和销毁的开销比进程小。

区别：

– 资源拥有：进程拥有自己的资源，如内存、文件等，而线程共享进程的资源。

– 调度和切换：进程的调度和切换开销较大，线程的调度和切换开销较小。

– 并发性：一个进程可以包含多个线程，但一个线程只能属于一个进程。

三：请简述内存管理的基本原理。

内存管理是操作系统的重要组成部分，其主要目标是高效、合理地分配和管理内存资源。

基本原理：

1. 内存分配策略：操作系统采用不同的分配策略来分配内存，如固定分区、可变分区、分页、分段等。

– 固定分区：将内存划分为若干固定大小的分区，每个分区只能分配给一个进程。

– 可变分区：根据进程的大小动态分配内存，可以更灵活地使用内存。

– 分页：将内存和程序分成固定大小的页，按需分配和回收页。

– 分段：将内存和程序分成逻辑上连续的段，按段分配和回收内存。

2. 内存回收：当进程退出或不再需要时，操作系统需要回收其占用的内存，以便重新分配给其他进程。

3. 内存保护：为了防止进程之间的干扰，操作系统需要提供内存保护机制，如边界标记、访问控制等。

4. 虚拟内存：通过虚拟内存技术，操作系统可以将部分内存映射到磁盘空间，从而扩大内存容量。

四：请解释什么是死锁，以及如何预防和解决死锁。

死锁是指多个进程在执行过程中，由于竞争资源而造成的一种僵持状态，每个进程都在等待其他进程释放它所持有的资源。

死锁的预防：

1. 资源分配策略：采用资源有序分配策略，确保进程按照一定的顺序请求资源，避免循环等待。

2. 资源分配图：通过资源分配图分析进程间的资源依赖关系，防止死锁的发生。

3. 资源预分配：在进程执行前预分配所需的全部资源，避免进程在执行过程中因等待资源而陷入死锁。

死锁的解决：

1. 资源剥夺：操作系统可以强制剥夺某些进程的资源，使其从死锁状态中恢复。

2. 检测与恢复：通过算法检测系统是否处于死锁状态，检测到死锁，则采取恢复措施，如终止某些进程、回滚操作等。

操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理计算机硬件和软件资源，为用户提供高效、安全的计算环境。掌握操作系统的基础知识对于计算机专业的学生和从业者来说至关重要。