根据给定文件的信息，我们可以提炼出以下几个重要的知识点：
### 一、名词解释
#### 1. 工作集
工作集是指进程当前活跃使用的页面集合。对于任何给定的时间t和给定的时间间隔Δ（足够长），进程的工作集定义为在时间t到t+Δ之间所访问的所有内存页面的集合。工作集大小是衡量进程当前所需物理内存的一个指标。工作集的概念对于操作系统内存管理尤为重要，尤其是在页面置换算法和内存分配策略中。
#### 2. 临界区
临界区是指进程中用于访问共享资源的一段代码。由于多个进程可能同时尝试访问同一共享资源，因此必须确保在同一时刻只有一个进程能够执行这段代码，以避免资源冲突或数据不一致等问题。常见的实现方法包括使用互斥锁、信号量等同步机制。
#### 3. 文件控制块（File Control Block, FCB）
文件控制块是操作系统为了管理和控制文件而设立的数据结构，通常包含文件的基本属性和状态信息，例如文件名、文件类型、文件长度、文件创建时间、最后修改时间等。FCB在文件系统中起着核心作用，它帮助操作系统追踪文件的位置和状态，从而实现对文件的有效管理。
#### 4. 安全状态
在操作系统内存管理中，安全状态是指这样一种状态，在该状态下，不存在饥饿（starvation）的情况发生，即系统可以确保所有进程都有机会获得所需的资源并完成执行。一个系统处于安全状态并不意味着没有死锁，但它表明存在一种资源分配方式，使得所有进程最终都能完成。反之，若系统不在安全状态，则可能存在饥饿或死锁的风险。
#### 5. 线程
线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它是进程的一部分，是CPU调度和分派的基本单位。线程本身并不是独立运行的实体，而是隶属于进程，由所属进程中的程序进行调度管理，与进程中的其他线程共享进程的资源。线程可以进一步分为用户级线程和内核级线程。
### 二、具体题目解析
#### 题目1：非阻塞和阻塞IO的区别
- **阻塞IO**：当进程发起一个IO请求时，如果请求未能立即完成，则进程将被挂起直到IO操作完成。这种方式简单但效率较低。
- **非阻塞IO**：当进程发起IO请求时，无论请求是否能立即完成，进程都不会被挂起，而是继续执行其他任务。这种方式提高了并发性能，但也增加了编程复杂度。
#### 题目2：文件系统的存储方式
给定条件是在一级目录下，文件写入不可更改，但可不断新建。针对这种情况：
- **连续存储**：所有文件数据块都紧密相连地存储在一起，适合于频繁读写的场景。但本题中文件一旦写入便不可更改，不适合频繁修改的情况。
- **链接存储**：文件数据块通过指针连接，分布在硬盘的不同位置，适用于文件不断增长的场景。这种存储方式较为灵活，适合本题需求。
- **索引存储**：每个文件有一个索引块，其中包含指向文件各部分的指针。这种方式也具有较高的灵活性，但在本题中，因为文件一旦写入便不可更改，所以不需要复杂的索引结构来维护文件。
**链接存储**更符合题目描述中的要求。
#### 题目3：FCB的存储方式
- **FCB连续存储**：将FCB与其他文件数据一起连续存储，便于管理和访问。这种方式简化了文件系统的设计，但可能会导致空间浪费。
- **FCB跟随文件存储**：每个文件的FCB紧跟在文件数据后面，这种方式减少了空间浪费，但也可能导致FCB的访问效率降低。
具体哪种方式更好取决于文件系统的具体设计需求。一般情况下，**FCB连续存储**更加常见。
#### 题目4：分页式文件系统
- **页表的主要数据结构**：页表是由一系列页表项组成的数组，每个页表项记录了逻辑页号和对应的物理页号之间的映射关系。页表是实现虚拟地址到物理地址转换的关键数据结构。
- **硬件支持**：分页式文件系统需要特定的硬件支持，主要包括：
- **地址转换机构**：实现从虚拟地址到物理地址的转换。
- **快表（TLB）**：用于缓存最近使用的页表项，加速地址转换过程。
- **保护机构**：提供对内存访问权限的控制，确保只有授权进程才能访问相应的内存区域。
#### 题目5：FCFS调度算法的优缺点
- **FCFS在CPU调度中的优缺点**
- **优点**：实现简单，每个进程都会按照先进先出的原则得到执行的机会。
- **缺点**：响应时间可能较长，短进程可能被长进程长时间推迟执行。
- **FCFS在磁盘调度中的优缺点**
- **优点**：简单易实现，磁盘头移动路径较为规则。
- **缺点**：可能导致磁盘头大量移动，降低了磁盘I/O效率。
- **FCFS在页置换中的优缺点**
- **优点**：简单直观，易于理解。
- **缺点**：可能导致Belady异常现象，即增加内存反而降低了命中率。
#### 题目6：信号量问题
这是一个经典的生产者消费者问题，可以用信号量机制解决。具体伪代码如下：
```plaintext
// 初始化信号量
semaphore empty = 10; // 10张凳子
semaphore mutex = 1; // 互斥锁
semaphore cashier = 1; // 收银员可用
// 顾客行为
customer() {
while (true) {
wait(empty); // 获取空位
wait(mutex);
take_ticket(); // 取号
signal(mutex);
sit_down(); // 入座等待
wait(cashier); // 等待收银员服务
pay(); // 付款
signal(empty); // 释放座位
}
}
// 收银员行为
cashier() {
while (true) {
wait(cashier); // 等待顾客
serve_customer(); // 服务顾客
signal(cashier); // 表示可以服务下一个顾客
}
}
```
以上内容是根据题目描述中给出的信息整理出来的知识点，希望能够帮助理解和掌握这些概念。
