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【中软设】3.1 操作系统-基本概念、类型、进程与线程、进程状态
# 1. 考情分析
## 1.1 近 10 年的分值分布情况
# 2. 基本概念
## 2.1 操作系统总体作用
- 管理系统的硬件、软件、数据**资源**
- **控制程序运行**
- **人机之间的接口**
- **应用软件与硬件之间的接口**
## 2.2 操作系统五大管理功能
1. 进程管理
2. 存储管理
3. 文件管理
4. 设备管理
5. 作业管理
## 2.3 例题
**答案：C**
**解析**：
计算机层次从硬件向上：
1. **c 操作系统**：直接架在计算机硬件之上，系统软件开发人员面向它开发。
2. **b 系统软件**：在操作系统上层。
3. **a 应用软件**：最上层，面向最终用户，应用软件开发人员面向该层。
# 3. 几种特殊的操作系统类型
| 分类 | 特点 |
|------|------|
| **批处理操作系统** | **单道批**：一次一个作业入内存，作业由程序、数据、作业说明书组成
**多道批**：一次多个作业入内存，特点：多道、宏观上并行微观上串行 | | **分时操作系统** | 采用**时间片轮转**的方式为多个用户提供服务，每个用户感觉独占系统
特点：**多路性、独立性、交互性和及时性** | | **实时操作系统** | 分为**实时控制系统**和**实时信息系统**
交互能力要求不高，**可靠性要求高**（规定时间内响应并处理） | | **网络操作系统** | 方便有效共享网络资源，提供服务软件和有关协议的集合
主要的网络操作系统有：**Unix、Linux 和 Windows Server** 系统 | | **分布式操作系统** | 任意两台计算机可以通过通信交换信息
是网络操作系统的更高级形式，具有**透明性、可靠性和高性能**等特性 | | **微机操作系统** | **Windows**：Microsoft 开发的图形用户界面、多任务、多线程操作系统
**Linux**：免费使用和自由传播的类 Unix 操作系统，多用户、多任务、多线程和多 CPU 的操作系统 | | **嵌入式操作系统** | 运行在智能芯片环境中
特点：**微型化、可定制**（针对硬件变化配置）、**实时性、可靠性、易移植性**（HAL 和 BSP 支持） | ## 3.1 例题 从减少成本和缩短研发周期考虑，要求嵌入式操作系统能运行在不同的微处理器平台上，能针对硬件变化进行结构与功能上的配置。该要求体现了嵌入式操作系统的（ ）。 - A、可定制性 - B、实时性 - C、可靠性 - D、易移植性 **答案：A** **解析**： - **可定制性**：可以针对硬件变化，对操作系统的结构、功能进行裁剪配置，适配不同硬件平台。 - **易移植性**：侧重操作系统迁移到不同处理器，依靠 HAL、BSP 底层支持。 - **实时性**：要求在规定时间内完成响应处理。 - **可靠性**：系统稳定，少出错。 # 4. 进程与线程的概念 ## 4.1 进程与程序区别 - 程序：**静态**概念，代码文件。 - 进程：程序的一次执行，**动态**概念；创建产生，撤销消亡；没有程序就没有进程。 ## 4.2 进程定义 进程是程序在数据集合上运行的过程，**资源分配、调度的独立单位**。 组成三部分：程序块、数据块、进程控制块（PCB）。 ## 4.3 PCB（进程控制块） > PCB 是进程存在的**唯一标志**。 包含：进程标识符、状态、位置信息、控制信息、队列指针、优先级、现场保护区。  ## 4.4 例题 在支持多线程的操作系统中，假设进程 P 创建了 t1、t2、t3 线程，那么（ ）。 - A、该进程的代码段不能被 t1、t2、t3 共享 - B、该进程的全局变量只能被共享 - C、该进程中 t1、t2、t3 的栈指针不能被共享 - D、该进程中 t1 的栈指针可以被 t2、t3 共享 **答案：C** **解析**： - 同一进程内多个线程：**共享进程代码段、全局变量、文件资源**。 - **线程私有**：线程栈、栈指针、寄存器、局部变量，栈指针每个线程独立，不可共享。 - A 错误：代码段线程之间可以共享。 - B 错误：全局变量是共享，但“只能被共享”表述错误。 - D 错误：栈指针属于线程私有，不能共享。 # 5. 进程的状态 ## 5.1 三状态模型  ## 5.2 五状态模型 比三状态模型多了上面的**“静止就绪”**、**“静止阻塞”**状态而已。  ## 5.3 例题 在单处理机系统中，采用先来先服务调度算法。系统中有 4 个进程 P1、P2、P3、P4（假设进程按此顺序到达），其中 P1 为运行状态，P2 为就绪状态，P3 和 P4 为等待状态，且 P3 等待打印机，P4 等待扫描仪。若 P1（ ），则 P1、P2、P3 和 P4 的状态应分别为（ ）。 **第一空：** - A、时间片到 - B、释放了扫描仪 - C、释放了打印机 - D、已完成 **第二空：** - A、等待、就绪、等待和等待 - B、运行、就绪、运行和等待 - C、就绪、运行、等待和等待 - D、就绪、就绪、等待和运行 **答案：第一空 A，第二空 C** **解析**： 1. 单 CPU 同一时刻只能有 1 个进程处于**运行态**。 2. **时间片到**：正在运行的 P1 让出 CPU，由运行态 → 就绪态；就绪队列里 P2 获得 CPU，由就绪态 → 运行态。 3. P3 等待打印机、P4 等待扫描仪，I/O 资源没有发生变化，所以 P3、P4 依旧保持**等待状态**。 4. 状态结果：**P1 就绪，P2 运行，P3 等待，P4 等待**。
**多道批**：一次多个作业入内存，特点：多道、宏观上并行微观上串行 | | **分时操作系统** | 采用**时间片轮转**的方式为多个用户提供服务，每个用户感觉独占系统
特点：**多路性、独立性、交互性和及时性** | | **实时操作系统** | 分为**实时控制系统**和**实时信息系统**
交互能力要求不高，**可靠性要求高**（规定时间内响应并处理） | | **网络操作系统** | 方便有效共享网络资源，提供服务软件和有关协议的集合
主要的网络操作系统有：**Unix、Linux 和 Windows Server** 系统 | | **分布式操作系统** | 任意两台计算机可以通过通信交换信息
是网络操作系统的更高级形式，具有**透明性、可靠性和高性能**等特性 | | **微机操作系统** | **Windows**：Microsoft 开发的图形用户界面、多任务、多线程操作系统
**Linux**：免费使用和自由传播的类 Unix 操作系统，多用户、多任务、多线程和多 CPU 的操作系统 | | **嵌入式操作系统** | 运行在智能芯片环境中
特点：**微型化、可定制**（针对硬件变化配置）、**实时性、可靠性、易移植性**（HAL 和 BSP 支持） | ## 3.1 例题 从减少成本和缩短研发周期考虑，要求嵌入式操作系统能运行在不同的微处理器平台上，能针对硬件变化进行结构与功能上的配置。该要求体现了嵌入式操作系统的（ ）。 - A、可定制性 - B、实时性 - C、可靠性 - D、易移植性 **答案：A** **解析**： - **可定制性**：可以针对硬件变化，对操作系统的结构、功能进行裁剪配置，适配不同硬件平台。 - **易移植性**：侧重操作系统迁移到不同处理器，依靠 HAL、BSP 底层支持。 - **实时性**：要求在规定时间内完成响应处理。 - **可靠性**：系统稳定，少出错。 # 4. 进程与线程的概念 ## 4.1 进程与程序区别 - 程序：**静态**概念，代码文件。 - 进程：程序的一次执行，**动态**概念；创建产生，撤销消亡；没有程序就没有进程。 ## 4.2 进程定义 进程是程序在数据集合上运行的过程，**资源分配、调度的独立单位**。 组成三部分：程序块、数据块、进程控制块（PCB）。 ## 4.3 PCB（进程控制块） > PCB 是进程存在的**唯一标志**。 包含：进程标识符、状态、位置信息、控制信息、队列指针、优先级、现场保护区。  ## 4.4 例题 在支持多线程的操作系统中，假设进程 P 创建了 t1、t2、t3 线程，那么（ ）。 - A、该进程的代码段不能被 t1、t2、t3 共享 - B、该进程的全局变量只能被共享 - C、该进程中 t1、t2、t3 的栈指针不能被共享 - D、该进程中 t1 的栈指针可以被 t2、t3 共享 **答案：C** **解析**： - 同一进程内多个线程：**共享进程代码段、全局变量、文件资源**。 - **线程私有**：线程栈、栈指针、寄存器、局部变量，栈指针每个线程独立，不可共享。 - A 错误：代码段线程之间可以共享。 - B 错误：全局变量是共享，但“只能被共享”表述错误。 - D 错误：栈指针属于线程私有，不能共享。 # 5. 进程的状态 ## 5.1 三状态模型  ## 5.2 五状态模型 比三状态模型多了上面的**“静止就绪”**、**“静止阻塞”**状态而已。  ## 5.3 例题 在单处理机系统中，采用先来先服务调度算法。系统中有 4 个进程 P1、P2、P3、P4（假设进程按此顺序到达），其中 P1 为运行状态，P2 为就绪状态，P3 和 P4 为等待状态，且 P3 等待打印机，P4 等待扫描仪。若 P1（ ），则 P1、P2、P3 和 P4 的状态应分别为（ ）。 **第一空：** - A、时间片到 - B、释放了扫描仪 - C、释放了打印机 - D、已完成 **第二空：** - A、等待、就绪、等待和等待 - B、运行、就绪、运行和等待 - C、就绪、运行、等待和等待 - D、就绪、就绪、等待和运行 **答案：第一空 A，第二空 C** **解析**： 1. 单 CPU 同一时刻只能有 1 个进程处于**运行态**。 2. **时间片到**：正在运行的 P1 让出 CPU，由运行态 → 就绪态；就绪队列里 P2 获得 CPU，由就绪态 → 运行态。 3. P3 等待打印机、P4 等待扫描仪，I/O 资源没有发生变化，所以 P3、P4 依旧保持**等待状态**。 4. 状态结果：**P1 就绪，P2 运行，P3 等待，P4 等待**。