1. 什么是进程？比较进程与程序
进程 ：是正在运行的程序的实例，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，包含代码、数据、PCB（进程控制块）等。
进程 vs 程序：
程序是静态的（存储在磁盘的指令集合），进程是动态的（有生命周期：创建、运行、结束）；
程序不占用系统资源，进程占用 CPU、内存等资源；
一个程序可对应多个进程（如打开多个 "记事本" 程序）。
2. 为什么要引入进程这一概念？进程存在的标志是什么？
引入原因：
程序是静态的，无法描述 "并发执行" 的动态行为（如多个程序同时运行时的资源竞争、状态变化），
进程能刻画程序的动态执行过程，实现资源分配与调度。
存在标志 ：进程控制块（PCB）（操作系统通过 PCB 识别和管理进程）。
3. 什么是进程控制块？举例说明操作系统是如何利用进程控制块中的信息来管理进程的？
进程控制块（PCB）：是操作系统管理进程的核心数据结构，存储进程的状态、PID、程序计数器、寄存器、资源占用等信息。
管理举例：
调度进程时，通过 PCB 中的 "优先级" 决定下一个运行的进程；
进程阻塞时，通过 PCB 中的 "状态" 将其移入阻塞队列；
进程切换时，通过 PCB 保存 / 恢复寄存器、程序计数器等上下文信息。
4. 什么是操作系统内核？操作系统内核主要完成什么功能？
操作系统内核：是操作系统的核心部分，运行在特权态，直接控制硬件并提供基础服务。
核心功能：
进程管理（调度、同步互斥）、
内存管理（分配 / 回收）、
设备管理（驱动、I/O 控制）、
中断处理。
5. 操作系统在什么时候创建进程？操作系统如何创建一个进程？
创建时机 ：用户执行程序（如双击 exe）、系统启动服务（如开机启动进程）、进程主动创建子进程（如fork()）。
创建过程：
- 分配唯一 PID；
- 创建 PCB 并初始化（状态设为 "就绪"）；
- 分配内存（加载程序代码、数据）；
- 将进程加入就绪队列。
6. 什么是进程的阻塞、唤醒、挂起？
阻塞：进程因等待资源（如 I/O 完成、锁）而暂停执行，状态转为 "阻塞态"，移出运行队列。
唤醒：进程等待的资源就绪后，由操作系统将其状态转为 "就绪态"，加入就绪队列。
挂起：进程被暂时调出内存（如内存不足），状态转为 "挂起态"，数据暂存磁盘；后续可被唤醒并调回内存。
7. 举例说明时钟对于计算机系统的重要性
时钟是系统的 "时间基准"，例如：
**进程调度：**按时间片切换进程，依赖时钟中断；
**定时任务：**如 "30 分钟后自动关机"，依赖时钟计时；
**时间戳：**文件修改时间、日志时间等，由时钟提供。
8. 时钟中断信号是如何产生的？时钟中断处理程序的功能是什么？
产生方式：硬件时钟（如晶体振荡器）按固定频率（如 100Hz）产生脉冲，触发时钟中断。
处理程序功能：
更新系统时间；
递减进程时间片，时间片用完则触发进程调度；
处理定时任务（如超时检测）。
9. 什么是进程的就绪态、阻塞态、执行态？在什么情况下发生三种状态的转换？
就绪态：进程已准备好，等待 CPU 调度；
阻塞态：进程等待资源，无法执行；
执行态：进程正在 CPU 上运行。
状态转换：
- 就绪→执行：进程被调度器选中；
- 执行→就绪：时间片用完，或高优先级进程进入就绪队列；
- 执行→阻塞：进程请求 I/O、等待锁等资源；
- 阻塞→就绪：进程等待的资源就绪（如 I/O 完成）。
10. 说明进程的阻塞和唤醒的过程
阻塞过程：
进程请求资源，自身状态改为 "阻塞"；
操作系统将其 PCB 移入阻塞队列；
调度其他就绪进程执行。
唤醒过程：
资源就绪（如 I/O 完成），操作系统找到对应的阻塞进程；
将其状态改为 "就绪"，PCB 移入就绪队列；
等待调度器选中执行。
11. 什么是用户空间？什么是系统空间？什么是系统态？什么是用户态？
用户空间：用户进程运行的内存区域，权限低，不能直接访问硬件。
系统空间：内核运行的内存区域，权限高，可直接访问硬件。
系统态（内核态）：CPU 的特权模式，运行内核代码，可执行所有指令。
用户态：CPU 的非特权模式，运行用户程序，只能执行受限指令。
12. 举例说明系统调用的执行过程。系统调用和普通函数有什么区别？
系统调用执行过程（以open()为例）：
1.用户程序调用open()，触发软中断（陷入内核）；
2.CPU 切换到系统态，保存用户态上下文；
3.内核执行open()对应的系统调用处理函数；
4.处理完成后，恢复用户态上下文，返回用户程序。
系统调用 vs 普通函数：
普通函数：在用户态执行，不切换特权级；
系统调用：会切换到系统态，由内核执行，可访问硬件资源。
13. 什么是线程？为什么引入线程？
线程：是进程内的执行单元，共享进程的资源（内存、文件句柄等），是 CPU 调度的基本单位。
引入原因：
进程切换开销大（需切换地址空间），
线程切换开销小（共享资源），更适合并发场景（如多任务的程序）。
14. 什么是用户级线程？什么是内核级线程？试对两者进行比较
用户级线程：由用户库（如 pthread）管理，内核无感知；
内核级线程：由操作系统内核管理，内核直接调度。
比较：
| 维度 | 用户级线程 | 内核级线程 |
|---|---|---|
| 调度单位 | 进程（内核看不到线程） | 线程 |
| 切换开销 | 小（用户态切换） | 大（内核态切换） |
| 并发性 | 同一进程内线程不能并行（单 CPU） | 可并行（多 CPU） |
| 依赖内核 | 不依赖 | 依赖 |
15. 线程与进程有什么区别和联系？
联系：线程是进程的一部分，共享进程的资源（内存、文件等）；一个进程至少有一个线程。
区别：
资源分配：进程是资源分配单位，线程不独立分配资源；
调度：线程是 CPU 调度单位，进程是资源隔离单位；
开销：线程切换开销远小于进程。
16. 分别说明用户级线程与内核级线程的阻塞和唤醒过程
用户级线程（阻塞）：线程阻塞时，整个进程会被内核阻塞（因为内核看不到线程），需用户库调度进程内其他线程。
用户级线程（唤醒）：由用户库将阻塞线程标记为就绪，等待库调度执行。
内核级线程（阻塞）：线程阻塞时，内核将其状态改为阻塞，调度其他线程（同进程或其他进程）执行。
内核级线程（唤醒）：内核将阻塞线程改为就绪，加入就绪队列，等待 CPU 调度。
17. 说明操作系统的引导过程
操作系统引导（开机启动）过程：
加电自检（POST）：检查硬件（CPU、内存、磁盘）是否正常；
加载 BIOS：运行 BIOS 程序，找到启动设备（如硬盘）；
加载引导程序（MBR）：从启动设备读取 MBR（主引导记录），执行引导程序；
加载内核：引导程序加载操作系统内核到内存；
初始化系统：内核初始化硬件、启动服务，进入用户界面。
18. 用 C 语言实现一个多线程程序（以 Linux 下 pthread 为例）
c
运行
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
// 线程函数：打印线程ID和计数
void *thread_func(void *arg) {
int thread_num = *(int*)arg;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
printf("线程 %d：计数 %d\n", thread_num, i);
sleep(1); // 休眠1秒
}
pthread_exit(NULL); // 退出线程
}
int main() {
pthread_t tid1, tid2;
int num1 = 1, num2 = 2;
// 创建线程1
if (pthread_create(&tid1, NULL, thread_func, &num1) != 0) {
perror("创建线程1失败");
return 1;
}
// 创建线程2
if (pthread_create(&tid2, NULL, thread_func, &num2) != 0) {
perror("创建线程2失败");
return 1;
}
// 等待线程结束
pthread_join(tid1, NULL);
pthread_join(tid2, NULL);
printf("所有线程执行完成\n");
return 0;
}编译运行（需链接 pthread 库）：gcc thread_demo.c -o thread_demo -pthread